Структурный анализ механизма строгального станка

На рис.2.3 показана схема механизма строгального станка, который может быть определен как плоский рычажный механизм, поскольку его звенья объединены в кинематическую цепь низшими кинематическими парами. Согласно приведенной выше последовательности решения задач структурного анализа определяем следующее.

1) Данный механизм образован пятью подвижными звеньями и стойкой, объединенными в замкнутую кинематическую цепь семью кинематическими парами. Подвижные звенья обозначаем цифрами от 1 до 5; стойку обозначаем цифрой 0; кинематические пары обозначаем прописными буквами латинского алфавита (см. рис. 2.3).

2) Стойка 0 и звено 1 соединены кинематической парой А, которая допускает их относительное вращательное движение, это вращательная пара V класса; звенья 1, 2 соединены также вращательной парой V класса, это пара В; звенья 2, 3 соединены кинематической парой, допускающей относительное поступательное движение этих звеньев, эта пара (поступательная пара V класса) геометрически совпадает с вращательной парой В, поэтому имеет то же обозначение. Звено 3 со стойкой соединено вращательной парой V класса — парой С; это же звено соединено со звеном 4 парой D— вращательной парой V класса; звенья 4, 5 соединены также вращательной парой V класса — парой Е, с которой геометрически совпадает поступательная пара V класса, объединяющая звено 5 со стойкой.

3) Движение звена 1 определяется как вращательное вокруг неподвижной оси с поворотом за цикл работы механизма на 360⁰;звено 2 совершает сложное движение: переносным движением для этого звена является вращательное движение звена 3, а относительным движением является поступательное движение данного звена вдоль оси звена 3. Вид движения звена 3 уже указан — это вращательное движение вокруг оси цилиндрического шарнира С, ограниченное размерами звена 1.

Звено 4 совершает плоское движение; звено 5 — поступательное движение вдоль

неподвижной направляющей.Исходя из вида движения каждого звена и в соответствии с принятой в ТММ терминологией звено 1 определимкак кривошип,

звенья 2 и 5 — как ползуны, звено 3 — как кулису, звено 4 — как шатун.

Рис. 2.3

4) Число степеней свободы (подвижность) механизма определим по структурной формуле П.Л.Чебышева для плоских механизмов:

,

где п— число подвижных звеньев механизма (п = 5) ; — число кинематических

пар V класса ( = 7); — число кинематических пар IV класса ( = 0).

Выполняем расчет: .

Таким образом,подвижность механизма равна единице. Отсюда следует, что движение всех звеньев механизма будет вполне определенным, если одному из этих звеньев сообщить некоторый закон движения. Это звено оказывается в результате начальным (или входным), а координата, с помощью которой отсчитывается его движение, — обобщенной координатой механизма, функциями которой можно описывать движение остальных звеньев.

5) По обозначенной выше причине в заданном механизме в качестве начального звена выбираем кривошип 1, соответственно, обобщенной координатой механизма будет угол поворота этого кривошипа.

6) Устанавливаем, что структура заданного механизма соответствует основному принципу образования плоских механизмов, состоящему в последовательном присоединении к ведущим звеньям и стойке (механизмам I класса) групп звеньев нулевой подвижности (групп Ассура). Согласно этому принципу выделяем кривошип 1 и стойку 0 — механизм Iкласса (см. рис.2.4, а). Затем выделяем пару звеньев 2,3 — группу II класса второго порядка третьего вида (см. рис.2.4б); эта группа в кинематической паре В присоединена к кривошипу 1 и в паре С — к стойке 0. Далее выделяем пару звеньев 4,5 — группу IIкласса второго порядка второго вида (см.рис.2.4в); эта группа в кинематической паре D присоединена к звену 3 и в поступательной паре Е— к стойке 0.

7) Формула строения механизма, исходя из предыдущего, следующая:

8) В заданный механизм входят группы класса не выше второго, поэтому механизм классифицируется как механизм IIкласса.

а) б) в)

Рис. 2.4

3. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ РЫЧАЖНОГО МЕХАНИЗМА