Анализ и синтез механизмов (стр. 1 из 6)
1. Структурное и кинематическое исследование плоско-рычажного механизма
1.1 Структурный анализ механизма
1.1.1 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 звена | Буквенное обозначение звена | Действительный размер, (мм) | Чертежный размер, (мм) |
| 1. Кривошип | О1А | 200 | 40 |
| 2. Кулиса | АС | 1000 | 200 |
| 3. Ползун | В | - | - |
| 4. Шатун | СD | 500 | 100 |
| 5. Ползун | D | - | - |
| 6. Неподвижная стойка | О1О2О3 | Х1=400X2=600 | 80120 |
Всего звеньев 6 из них подвижных n=5
1.1.2 Кинематические пары и их классификации
Для данного кривошипно-ползунного механизма кинематические пары и их классификации приведены в таблице 2.
Таблица 2
| 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 |
| B3 | 2–3 | поступательное | P1(V) | низшая |
| О2 | 0–3 | вращательное | P1(V) | низшая |
| C4 | 2–4 | вращательное | P1(V) | низшая |
| С5 | 4–5 | вращательное | P1(V) | низшая |
| S5 | 0–5 | поступательное | P1(V) | низшая |
Всего звеньев 6 из них подвижных n=5
1.1.3 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.
1.1.4 Разложение механизма на структурные группы (группы Ассура)
Проведенное разложение кривошипно-ползунного механизма на структурные группы (группы Ассура) приведено в таблице 3.
Таблица 3
| Группа | Эскиз группы | Звенья составляющие группу | КП в группе | Степень подвижности | Класс, порядок, модификация группы | |
| внутренние | внешние | |||||
| Ведущая группа | О1 А  | 1–0 | О1 | А | W=1 | 1 кл.1 вид. |
| Группа Ассура | О2  АB | 2–3 | B3(2–3) | А (2–1)О2(0–3) | W=1 | II кл., 2 пор., 3 модиф. |
| Группа Ассура |  О3DС | 4–5 | D4(4–5) | C (2–4)D5(0–5) | W=1 | II кл., 2 пор., 2 модиф. |
1.1.5 Структурная формула механизма (порядок сборки)
К механизму 1 класса, 1 вида состоящего из звеньев 0 и 1 присоединена группа Ассура II класса, 2 порядка, 3 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.
1.2.1 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.
1.2.1.1 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 нижнее 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:
1.2.1.2 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.
1.2.1.3 Построение диаграммы скорости
Построение диаграммы скорости осуществляется методом графического дифференцирования диаграммы угла поворота (методом хорд).
Н1=25 мм – расстояние до полюса графического дифференцирования (Р1).
Масштабный коэффициент диаграммы угловой скорости:
Построенная диаграмма скорости представлена на листе №1 графической части курсового проекта.
1.2.1.4 Построение диаграммы ускорения
Построение диаграммы ускорения осуществляется методом графического дифференцирования диаграммы угловой скорости.
Н2=15 мм – 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 сводной таблице 4.
Таблица 4
| № положения | l, м | v, м/с | a, м/с2 |
| 0 | 0,00 | 0,00 | 14,56 |
| 1 | 0,07 | 1,02 | 6,48 |
| 2 | 0,15 | 0,99 | -1,38 |
| 3 | 0,22 | 0,88 | -0,63 |
| 4 | 0,29 | 0,92 | 1,64 |
| 5 | 0,36 | 1,11 | 2,97 |
| 6 | 0,46 | 1,33 | 1,95 |
| 7 | 0,56 | 1,34 | -3,19 |
| 8 | 0,65 | 0,59 | -28,31 |
| 9 | 0,62 | -2,69 | -35,90 |
| 10 | 0,29 | -4,53 | 0,94 |
| 11 | 0,02 | -1,20 | 19,41 |
1.2.2 Графоаналитический метод кинематического анализа
1.2.2.1 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 А:
3. 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. По свойству подобия находим на плане скоростей точку С, которая принадлежит звену 2 и 4, то есть является крайней точкой второй группы Ассура.
Длину вектора
определяем из соотношения: 
откуда:
Отрезок
представляет собой вектор скорости точки С.