Структурная схема плоского рычажного механизма. Анализ состава структуры механизма. Построение кинематической схемы. Построение плана положений механизма и планов скоростей и ускорений относительно 12-ти положений ведущего звена. Силовой анализ механизма.
Аннотация к работе
1. Структурный анализ плоского рычажного механизма 1.1 Структурная схема механизма Рисунок 1.1 - Структурная схема механизма Таблица 1 - Звенья механизма № звена-название звена Схема звена Вид движения 1- кривошип вращательное 2- шатун сложное 3- ползун поступательное 4- шатун сложенное 5- ползун поступательное 0- стойка неподвижное Структурная схема механизма состоит из пяти подвижных звеньев и неподвижной стойки, представленной шарнирно-неподвижной опорой и двумя направляющими ползунов 3 и 5. 1.2 Подвижность механизма Подвижность механизма определяем по формуле Чебышева: (1) где W - подвижность механизма; n - число подвижных звеньев; p5 и p4 - соответственно число пар пятого и четвертого класса. Для определения значений p4 и p5 найдем все кинематические пары, входящие в состав рассматриваемой кинематической цепи. Таблица 2 - Кинематические пары Кинематическая пара Схема Подвижность Класс 0-1 1В5 1-2 1В5 2-3 1В5 1-4 1В5 4-5 1В5 0-3 1П5 0-5 1П5 Из анализа данных (таблица 2) следует, что исследуемая схема кривошипно-ползунного механизма представляет собой замкнутую кинематическую цепь и состоит из семи пар пятого класса, пар четвертого класса в составе структуры нет. Подставив найденные значения n, p4 и p5 в формулу (1), получим: Полученный результат означает, что для однозначного описания положения всех звеньев механизма в рассматриваемой плоскости достаточно знать одну обобщенную координату ?1. 1.3 Анализ состава структуры механизма Для решения данной задачи используется структурная классификация механизмов, предложенная профессором Ассуром, согласно которой плоские рычажные механизмы состоят из структурных групп звеньев и первичных (элементарных) механизмов. При этом руководствуемся следующим правилом: если выделенная группа звеньев обладает совместно нулевой подвижностью, то эта группа звеньев является структурой группой Ассура (СГА). Рассмотрим группу звеньев 2-3 (рисунок 1.2). Рассмотрим группу звеньев 4-5 (рисунок 1.3). Рассмотрим группу звеньев 0-1 (рисунок 1.3). Синтез кинематической схемы плоского рычажного механизма Для построения кинематической схемы плоского рычажного механизма выберем масштабный коэффициент. Пронумеруем положения от 0 до 12. 3.2 Построение планов скоростей относительно 12-ти положений ведущего звена Для построения планов скоростей необходимо составить векторные уравнения скоростей. Проанализируем полученную схему кривошипно-ползунного механизма: точка является неподвижной точкой, следовательно, модуль скорости этой точки равен нулю . Подставив заданные значения в выражение (3.2), получим: Подставив найденное значение угловой скорости в выражение (3.1), получим: Вектор скорости точки , принадлежащей шатуну 2, представляет собой геометрическую сумму вектора скорости точки и вектора скорости относительного вращательного движения точки вокруг точки ( ): В то же время точка принадлежит и ползуну 3. Сила тяжести равна: , (4.1) где Gi - сила тяжести i-го звена, Н; - масса i-го звена, кг; - ускорение свободного падения, . Определение уравновешивающей силы с помощью теоремы Жуковского Для определения уравновешивающей силы, воспользуемся теоремой В.И. Жуковского: если механизм под действием системы силовых факторов, приложенных к характерным точкам механизма, находится в равновесии, то в равновесии будет находиться повернутый на 90? план скоростей, рассматриваемый как жесткий рычаг вращающейся вокруг полюса плана и нагруженный той же системой силовых факторов приложенных к одноименным точкам планов.