Структурный и кинематический анализ рычажного механизма

Провести структурный анализ рычажного механизма:

- количество подвижных звеньев и пар;

- класс пар;

- степень подвижности механизма;

- количество структурных групп, их класс и класс механизма.

Провести кинематический анализ рычажного механизма:

- построить план скоростей для заданного положения механизма;

- определить скорость в точке С;

- построить план ускорений механизма;

- определить ускорение в точке С.

Рис. 1 Рычажный механизм

1. Структурный анализ рычажного механизма

Изобразим на рис. 2 кинематическую схему шарнирного механизма, пронумеруем звенья механизма. Условные обозначения звеньев механизма приведены в табл. 1. В табл. 2 приведены кинематические пары рычажного механизма, их обозначение на схеме, класс и название.

Рис. 2 Кинематическая схема рычажного механизма.

Таблица 1. Условные обозначения звеньев механизма (рис. 2)

Условные обозначения	0	1	2	3	4
Название звена	стойка	кривошип	ползун	кулиса	стойка

Степень подвижности механизма

,

где n – количество подвижных звеньев, n = 3;

Р₅ – количество пар пятого класса, Р₅ = 4.

Составим структурные группы механизма и определим их класс и порядок:

а) стойка 0 - кривошип 1 – механизм I класса, начальный механизм (рис. 3)

Рис. 3 Механизм I класса (0;1)

б) ползун 2 – кулиса 3 – двухповодковая группа Ассура 3 вида (ВПВ) (рис. 4)

Рис. 4 2ПГ 3 вида (2;3)

Таким образом, исследуемый механизм, обладающий одной степенью подвижности (W = 1), можем рассматривать как образованный путем последовательного присоединения к стойке 0 и ведущему звену 1 одной группы, состоящей из звеньев 2,3. По классификации И.И. Артоболевского он должен быть отнесен к механизмам II класса.

Формула строения механизма

I(0;1)→II₃(2;3).

2. Синтез механизма

Длина кривошипа О₁А задана: 0,5 м.

Определим длину кулисы О₂D:

 

Расстояние O₁O₂:

Расстояние CD:

По найденным значениям длин механизма, строим план положения механизма. Масштабный коэффициент длины рассчитываем по формуле:

 

где  – действительная длина кривошипа О₁А, 0,5 м;

 – масштабная длина кривошипа О₁А, принимаем  = 50 мм.

Масштабная длина кулисы О₂D:

Масштабное расстояние []:

Масштабное расстояние [l_CD]:

Методом засечек в принятом масштабе µ строим план положения механизма для заданного положения кривошипа О₁А, φ₁ = 30° (рис. 5).

Рис. 5 План положения механизма, µ = 0,01 м/мм