Материал: Исследование плоскорычажного механизма 1 Структурный анализ механизма

Содержание
1. Структурное и кинематическое исследование плоско-рычажного механизма

1.1 Структурный анализ механизма

1.2 Кинематический анализ механизма

2. Силовой анализ плоско-рычажного механизма

2.1 Определение внешних сил

2.2 Определение внутренних сил

3. Синтез зубчатого механизма

3.1 Геометрический синтез зубчатого зацепления

3.2 Определение размеров внешнего зубчатого зацепления

1. Структурное и кинематическое исследование плоско-рычажного механизма
1.1 Структурный анализ механизма
Наименование звеньев и их количество

Дана структурная схема механизма. Механизм предназначен для преобразования вращательного движения кривошипа 1 в возвратно-поступательное движение ползуна 5.

Для данного кривошипно-ползунного механизма (изображенного на 1 листе графического задания), наименование звеньев и их количество приведено в таблице 1.
Таблица 1 - Наименование звеньев и их количество

Наименование звена	Буквенное обозначение звена	Действительный размер, (мм)	Чертежный размер, (мм)
1. Кривошип	О1А	105	26,25
2. Шатун	АВ	415	103,75
3. Кулиса	О2В	320	80
4. Шатун	ВС4	695	173,75
5. Ползун	С5	-	-
6. Неподвижная стойка	О1О2О3	Х=270 Y=40	67,5 10

Всего звеньев 6 из них подвижных n=5

Кинематические пары и их классификации

Для данного кривошипно-ползунного механизма кинематические пары и их классификации приведены в таблице 2.
Таблица 2 - Кинематические пары и их классификации

Обозначение КП	Звенья составляющие КП	Вид движения	Подвижные КП (класс)	Высшая или низшая
О1	0-1	вращательное	P1(V)	низшая

А	1-2	вращательное	P1(V)	низшая
B	2-3	вращательное	P1(V)	низшая
О2	0-3	вращательное	P1(V)	низшая
C	3-4	вращательное	P1(V)	низшая
D4	4-5	вращательное	P1(V)	низшая
D5	0-5	поступательное	P1(V)	низшая

Всего звеньев 6 из них подвижных n=5

Степень подвижности механизма

Число степеней свободы (степень подвижности) кривошипно-ползунного механизма определяется по формуле П.Л. Чебышева:

где n – число подвижных звеньев механизма;

P1 – число одноподвижных кинематических пар.

Т.к. W=1 механизм имеет одно ведущее звено и это звено №1.

Разложение механизма на структурные группы (группы Ассура)

Проведенное разложение кривошипно-ползунного механизма на структурные группы (группы Ассура) приведено в таблице 3.
Таблица 3 - Разложение механизма на структурные группы (группы Ассура)

Группа	Эскиз группы	Звенья составляющие группу	КП в группе		Степень подвижности	Класс, порядок, модификация группы
			внутренние	внешние
Ведущая группа	О1	1-0	О1	-	W=1	1 кл. 1 вид.
Группа Ассура	А B О2	2-3	B(2-3)	А(2-1) О2(0-3)	W=1	II кл., 2 пор., 1 модиф.
Группа Ассура	B C О3	4-5	C(4-5)	B(4-3) О3(0-5)	W=1	II кл., 2 пор., 2 модиф.

Структурная формула механизма (порядок сборки)

К механизму 1 класса, 1 вида состоящего из звеньев 0 и 1 присоединена группа Ассура II класса, 2 порядка, 1 модификации состоящая из звеньев 2 и 3. К этой группе присоединена группа Ассура II класса, 2 порядка, 2 модификации состоящая из звеньев 4 и 5.
1.2 Кинематический анализ механизма
Цель: определение положения звеньев и траектории движения их точек, определение скоростей и ускорений точек звеньев, а также определение угловых скоростей и угловых ускорений звеньев по заданному закону движения ведущего звена.

Графический метод кинематического анализа

Заключается в построении графиков перемещении, скорости и ускорения последнего звена механизма в функции от времени (построение кинематических диаграмм) и определение их истинных значений.

Построение планов положения механизма

Кинематический анализ начинаем с построения плана положения механизма. Для этого должны быть известны:

1) размеры звеньев механизма, м;

2) величина и направление угловой скорости ведущего звена .

Размеры звеньев механизма равны:



Выбираем масштабный коэффициент длины:

Нулевым положением является крайнее левое положение ползуна 5 – начало преодоления силы F п.с.

Построенный план положения механизма представлен на листе №1 графической части курсового проекта.

Длина отрезков, изображающих звенья механизма на чертеже, будут равны:


Построение диаграммы перемещений

Диаграмма перемещений пятого звена является графическим изображением закона его движения.

Проводим оси координат (графическая часть, лист №1). По оси абсцисс откладываем отрезок , представляющий собой в масштабе время Т(с) одного периода (время одного полного оборота выходного звена):

Масштабный коэффициент времени:

Откладываем перемещение выходного звена по оси ординат, принимаем за нулевое – крайнее нижнее положение ползуна. Масштабный коэффициент будет равен:

Построенная диаграмма представлена на листе №1 графической части курсового проекта.

Построение диаграммы скорости

Построение диаграммы скорости осуществляется методом графического дифференцирования диаграммы угла поворота (методом хорд).

Н1=40мм – расстояние до полюса графического дифференцирования (Р1).

Масштабный коэффициент диаграммы угловой скорости:


Построенная диаграмма скорости представлена на листе №1 графической части курсового проекта.

Построение диаграммы ускорения

Построение диаграммы ускорения осуществляется методом графического дифференцирования диаграммы угловой скорости.

Н2=30мм – расстояние до полюса графического дифференцирования (Р2).

Масштабный коэффициент диаграммы углового ускорения:

Построенная диаграмма ускорения представлена на листе №1 графической части курсового проекта.

Истинные значения перемещения, скорости и ускорения приведены в таблице 4.


Таблица 4 - Истинные значения перемещения, скорости и ускорения

№ положения	l, м	v, м/с	a, м/с2
0	0	0	7,12
1	0,01	0,47	11,27
2	0,06	1,37	22,60
3	0,17	2,29	6,66
4	0,29	1,99	-23,35
5	0,33	-0,11	-30,06
6	0,29	-1,10	-10,99
7	0,21	-1,41	-1,57
8	0,14	-1,33	3,98
9	0,08	-1,03	6,26
10	0,04	-0,68	6,50
11	0,01	-0,34	6,18

Графоаналитический метод кинематического анализа

Построение плана скорости

Исходные данные:

Угловая скорость ведущего звена

1. 
   Абсолютная скорость точки А1 на конце ведущего звена 1
   

2. 
   Масштабный коэффициент:
   

Длинна вектора скорости точки А1:

Скорость средней точки первой группы Ассура – точки В, определяем через скорости крайних точек этой группы А и О2.

Скорость точки В относительно точки А:


Скорость точки В относительно точки О2:

Отрезок представляет собой вектор скорости точки B, решаем графически.

4. Скорость средней точки второй группы Ассура С4 определяем через скорости крайних точек этой группы В и О3.

Скорость точки С4 относительно точки В:

Скорость точки С4 относительно точки О3:

Отрезок представляет собой вектор скорости точки С4, решаем графически.

Скорости центров тяжести весомых звеньев определяем из соотношения подобия.

5. Пользуясь планом скорости, определяем истинные (абсолютные) значения скоростей точек механизма:

6. Определяем абсолютные величины угловых скоростей звеньев:

Построение плана ускорения

Исходные данные:

1. Кинематическая схема механизма (1 лист)

2. Угловая скорость ведущего звена

3. План скоростей для заданного положения.

1. 
   Абсолютное ускорение точки А на конце ведущего звена:
   

Масштабный коэффициент: