1. Кінематичне дослідження шарнірно-важільного механізму (аркуш 1)

   1. Структурний аналіз механізму

Приймемо такі умовні позначення ланок механізму (див. рис. 1): 0­ – стояк; 1– кривошип ОА; 2 – шатун АВ; 3 – повзун. Кількість ланок у механізмі k = 4, кінематичних пар V-го класу – 4. Детально дані про кінематичні пари наведено у таблиці 1.1:

Таблиця 1.1

Кінематичні пари

Позначення кінематичної пари	Номера ланок, які утворюють кінематичну пару	Характер відносного руху ланок	Клас кінематичної пари
О	0 – 1	Обертальний	V
А	1 – 2	Обертальний	V
В	2 – 3	Обертальний	V
С	3 – 0	Поступальний	V

За формулою Чебишева визначимо ступінь рухливості механізму:

де – число рухомих ланок – кількість кінематичних пар V-го класу – кількість кінематичних пар IV-го класу

Це означає, що в даному механізмі має бути одна початкова ланка. За початкову згідно з умовою завдання приймаємо ланку 1. Розкладаємо механізм на структурні групи. У кривошипно-повзунному механізмі структурна група 2го класу 2 виду шатун АВ. Кривошип 1 разом із стояком 0 утворює механізм 1го класу.

2. Кінематичний синтез механізму

Задача кінематичного синтезу механізму полягає в тому, щоб за даними кінематичними параметрами визначити розміри ланок механізму, яких не вистачає.

У даному механізму такими розмірами є довжина кривошипу ОА та шатуну АВ.

Для кривошипно-повзунного механізму за заданим ексцентриситетом е, ходом повзуна (поршня двигуна внутрішнього згоряння) Н і коефіцієнтом зміни середньої швидкості поршня визначають невідомі значення довжин кривошипа ОА і шатуна АВ за наступними залежностями:

Отже, довжини кривошипу ОА та шатуну АВ відомі. Тепер можна перейти до побудови плану положень кривошипно-повзунного механізму.

3. Побудова плану положень механізму

Кінематичну схему механізму будуємо в масштабі:

де – дійсна довжина кривошипа ОА, м

– довжина відрізка, мм, яка зображує кривошип ОА на плані механізмів.

Побудову кінематичної схеми починаємо з елементів нерухомої ланки. З точки О проводимо траєкторію центра шарніра А. Приймаємо положення кривошипа 1 за початкове і будуємо 12 рівновіддалених положень кривошипа. З урахуванням ексцентриситету за допомогою отриманого кута визначаємо одну з мертвих точок положення поршня В. Через отримані точки , , ... проводимо прямі АВ, які визначають положення шатуну АВ. Методом засічок знаходимо положення центра мас шатуну. З’єднавши отримані точки плавною кривою, одержимо траєкторію точки .

4. Побудова планів швидкостей

Побудову планів швидкостей розглянемо на прикладі 2-го положення механізму.

1. Призначаємо масштабний коефіцієнт плану положень . Визначаємо довжину всіх відрізків на плані положень.

2. Побудову плану швидкостей виконуємо за системою векторних рівнянь:

де , , || напрямній 0-0.

Значення кутової швидкості було обчислено з умови частоти обертів кривошипу:

Рис.2 – план швидкостей

Рис.3 – план положень

3. Призначаємо масштабний коефіцієнт і будуємо план швидкостей.

Положення т. S2 знаходимо за теоремою подібності, згідно якої:

4. Швидкість точок та В визначаємо:

Кутова швидкість ланки 2:

Плани швидкостей для інших положень побудовані аналогічно. Отримані значення відрізків, які зображають вектори швидкостей і значення швидкостей наведені у табл. 1.2.

Таблиця 1.2.

Положення механізму	Позначення
	мм		мм		мм
0,12,24	0,078	0,012	50	27,5	31	17,05	88,42
1,13	36,52	20,086	38,48	21,164	41,33	22,73	68,05
2,14	51,39	28,26	17,52	9,64	49,81	27,4	30,99
3,15	46,75	25,71	9,16	5,038	48,58	26,72	17,81
4,16	32,787	18,03	32,7	17,985	41,3	22,715	57,83
5,17	18,55	10,2	47,06	25,88	34,05	18,73	83,22
6,18	5,3	2,92	51,2	28,16	30,67	16,87	90,55
6’,18’	4,31	0,64	50	27,5	31	17,05	88,42
7,19	10,44	5,742	33,69	18,53	43,996	24,2	59,58
8,20	33,1	18,21	21,95	12,07	43,03	23,67	38,81
9,21	56,86	31,27	11,68	6,42	52,4	28,82	20,64
10,22	59,54	32,75	38,67	21,27	50,45	27,75	68,39
11,23	34,67	19,07	50,25	27,64	37,57	20,66	88,87

27,5	188,4

В усіх положеннях