1 Структурный анализ механизма
Структурный анализ механизма провожу по следующему плану:
изображаю кинематическую схему механизма, обозначаю вращательные
кинематические пары латинскими буквами, подвижные звенья пронумеровываю
арабскими цифрами от 1 (рисунок 2)
Рисунок 2- Кинематическая схема механизма
Механизм состоит из следующих звеньев:
Звено 0 – стойка, покоится;
Звено 1 – кривошип, звено совершает полный оборот вокруг точки О;
Звено 2 – кулисный камень, вместе со звеном 1 совершает полный оборот вокруг точки О, а также движется вдоль звена 3, приводя его во вращение;
Звено 3 – кулиса, вращается вокруг точки В;
Звено 4 – шатун, не связан со стойкой, совершает плоское движение;
Звено 5 – ползун, совершает поступательное движение.
Произвожу проверку на наличие избыточных связей и избыточных степеней
свободы.
Данный механизм имеет избыточную связь (опора К), поэтому изменяем кинематическую схему.
Рисунок 3 – Изменённая кинематическая схема
Подвижность звеньев обеспечивается семью низшими кинематическими парами пятого класса: в точках O, A, B, F, D – одноподвижные вращательные кинематические пары, между ползуном 5 и стойкой, и кулисным камнем 2 и кулисой 3 – одноподвижные поступательные кинематические пары.
Кинематическая цепь данного механизма является замкнутой, поскольку каждое звено входит хотя бы в две кинематические пары, и сложный, т.к. третье звено входит в три кинематические пары.
Рисунок 4 – разбиение механизма на группы Ассура
На рисунке 4 изображен механизм, разбитый на группы Ассура. Всего в механизме имеется три группы Ассура.
В случае плоского механизма его подвижность W в целом и каждой его части в отдельности может быть определена по формуле Чебышева:
W = 3n-2p5- p4,
где п - число подвижных звеньев,
p5 , p4 - число кинематических пар четвертого и пятого класса.
Первая группа Ассура состоит из кривошипа ОА и одной кинематической вращательной пары пятого класса, следовательно, она является группой I класса, для нее
W=
Вторая группа Ассура состоит из двух звеньев - кулисы и кулисного камня А и трех кинематических пар пятого класса, следовательно, она является группой II класса третьего вида, для нее
W=
Третья группа Ассура состоит из двух звеньев – шатуна DF и ползуна D и трех кинематических пар пятого класса, следовательно, она является группой II класса второго вида, для нее
W=
Поскольку механизм называется по наибольшему классу групп, входящих в его состав, данный механизм - II класса.
Произведем расчет степени подвижности W плоского механизма по формуле Чебышева:
.
Произведем расчет степени подвижности Wn пространственного механизма с той же кинематической схемой по формуле Сомова-Малышева:
Wп = 6n-5p5 -4p4 -3p3 -2p2 –p1
где p3 ,p2 ,p1 - число кинематических пар первого, второго и третьего класса.
Для данного механизма Wn = . Чтобы механизм был самоустанавливающимся, число степеней подвижности пространственного и плоского механизма должны быть равны. Для получения рационального механизма можно кинематические пары в точках О и В заменить сферическими трехподвижными кинематическими парами третьего класса, а ползун в точке D и кулисный камень в точке А сделать цилиндрической двухподвижной кинематической парой четвертого класса. В этом случае Wn= .
