Структура плоских механизмов. Рычажные механизмы

СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА

Цель и задачи структурного анализа

Как указывалось выше, объектом структурного анализа является плоский рычажный механизм, представляющий механизм двигателя или исполнительный механизм машины. Цель структурного анализа — изучение строения механизма, и, исходя из этой цели, в рамках данного раздела решаются следующие исследовательские задачи :

- определение количества подвижных звеньев механизма и кинематических пар;

- установление класса каждой кинематической пары;

- установление вида движения каждого звена;

- определение числа степеней свободы (подвижности) механизма;

- выбор начального звена и обобщенной координаты;

- выделение структурных групп Ассура и их классификация;

- установление формулы строения механизма;

- установление класса механизма в целом.

Структура плоских механизмов. Рычажные механизмы

В теории механизмов и машин собственно механизм определяется как кинематическая цепь, в которой при заданном движении одного или нескольких звеньев, называемых входными, остальные звенья совершают вполне определенные движения. Соответственно, как и любая кинематическая цепь, механизм имеет аналитический образ — структурную формулу, связывающую степень подвижности механизма, число его подвижных звеньев, а также число кинематических пар каждого класса, объединяющих звенья в кинематическую цепь:

,

где п— число подвижных звеньев механизма; — число кинематических пар первого, второго и т.д. классов; W— число степеней свободы механизма или степень его подвижности.

Для плоских механизмов эта структурная формула имеет более простой вид, известный в учебной литературе как формула Чебышева:

.

Таким образом, исследование строения плоского механизма включает, прежде всего, установление количества подвижных звеньев, количества кинематических пар IV и V классов, а также степени подвижности механизма.

К рычажным механизмам относятся механизмы, не содержащие высших кинематических пар, к которым относятся,в том числе, и пары IV класса. Отсюда имеем структурную формулу для плоских рычажных механизмов:

.

Следующим этапом структурного анализа является разложение механизма на структурные группы. В рамках этой операции выделяются входные звенья (их число определяется степенью подвижности), с каждым из которых связана обобщенная координата и каждое из которых вместе с неподвижным звеном (стойкой) образует механизм I класса, а также группы Ассура - структурные группы звеньев нулевой подвижности. Группы классифицируются в зависимости от числа звеньев и кинематических пар, образующих каждую из них.

Завершающим этапом структурного анализа является установление порядка присоединения групп Ассура к входным звеньям, составление на основе этой операции формулы строения механизма и определение класса механизма.

Ниже приведены примеры, иллюстрирующие решение обозначенных выше задач.