Материал: PZ_TMM

1. Кинематический анализ и синтез рычажного механизма

1.1 Структурный анализ механизма

Рисунок 1 – Структурная схема рычажного механизма

Определение количества звеньев и кинематических пар

В данном механизме пять подвижных звеньев:

1 – кривошип, вращательное движение;

2 - шатун, сложное движение;

3 – ползун, поступательное движение;

4 – шатун, сложное движение;

5 – ползун, поступательное движение;

1 – входное звено; 3,5 – выходное звено.

В данном механизме семь одноподвижных кинематических пар: О₁ (0;1) – вращательная; А (1;2) – вращательная; B (2;3) – вращательная; Вʹ (3;0) – поступательная; А́ (1;4) – вращательная;С (4;5) – вращательная; Сʹ (5;0) – поступательная.

Определяем число степеней свободы данного механизма:

где n -число подвижных звеньев, входящих в состав механизма,

р₁ и р₂ – число одноподвижных и двухподвижных кинематических пар механизма.

В данном механизме n = 5, р₁ = 7, р₂ = 0.

Раскладываем механизм на структурные группы и определяем их класс и порядок.

Рисунок 2 – Структурные группы механизма

Записываем формулу строения механизма:

.

Механизм относится к механизмам 2-го класса.

1.2 Построение планов положения механизмов

Для построения кинематической схемы механизма по заданной обобщенной координате выбираем масштабный коэффициент длин К_l:

м/мм.

В выбранном масштабе K_l определяем отрезки, изображающие длины звеньев механизма на чертеже:

мм;мм

Из точки О1 откладываем длину кривошипа О1А , далее откладываем шатуны до пересечения с осями АВ и АС соответственно.

,

1.3 Построение планов скоростей механизма

Построение плана скоростей начинаем с определения угловой скорости кривошипа:

с^-1.

Определяем скорость точки А:

м/с.

Выбираем масштабный коэффициент построения плана скоростей:

мс ^{– 1}/мм.

Выбираем полюс p_v и из него откладываем отрезок p_vа = 73.68 мм перпендикулярно звену О₁А, при этом вектор перпендикулярен кривошипу в заданном положении и направ­лен в сторону его вращения.

Чтобы опреде­лить скорость точки _B составим два векторных уравнения ее движения.

При этом скорость точки B относительно А () направлена перпендикулярно звену АВ, а скорость точки В́ относительно B () – параллельно оси. Решаем графически эту систему и определяем скорость точки _В для данного положения механизма из плана:

м/с.

Чтобы опреде­лить скорость точки _С составим два векторных уравнения ее движения.

При этом скорость точки С относительно А () направлена перпендикулярно звену АC, а скорость точки С́ относительно C () – параллельно оси. Решаем графически эту систему и определяем скорость точки _C для данного положения механизма из плана:

м/с.

_{Таблица 1 – значения скоростей механизма в различных положениях}

1.4 Построение планов ускорений механизма

Определяем ускорение точки A на кривошипе при условии, что w₁ = const:

м/.

Ускорение а_А изображаем отрезком p_aa=84.84 мм, направленным параллельно О₁A. Тогда масштабный коэффици­ент:

м/мм.

Ускорения точек С и A известны .Чтобы опре­делить ускорение точки _С, составим два векторных уравнения ее движения:

Определим величину относительного нормального ускорения :

м/.

Ускорение точки C из плана равно

м/.

Ускорения точек А и известны. Чтобы опре­делить ускорение точки B, составим два векторных уравнения ее движения:

Определим величину относительного нормального ускорения:

м/.

Ускорение точки B из плана

м/.

_{Таблица 2 – значения ускорений механизма в различных положениях}

1.5 Определение угловых скоростей и ускорений для первого положения механизма

Определим угловые скорости и ускорения для заданного положения меха­низма:

Направления угловых скоростей указывают векторы относитель­ных скоростей, если их перенести в соответствующие точки механизма.

Определим угловые ускорения для заданного положения меха­низма:

Направления угловых ускорений указывают векторы относительных тангенциальных ускорений, если их перенести в соответствующие точки механизма.

1.6 Определение скоростей и ускорений центров масс

Определяем скорости центров масс:

Определяем ускорения центров масс:

_{2. Силовой анализ механизма}

_{2.1 Определение сил тяжести и сил инерции звеньев}

_{Исходные данные:}

m₃=2.7кг.; m₅=2.7кг.; m₂=2.5кг.; m₄=2.5кг.,

H.

Определяем силы тяжести:

H.

Определяем силы инерции:

.,

.,

.,

.,