Лекция 2 Плоские четырехзвенные механизмы. Анализ механизмов
Вопросы, рассматриваемые на лекции:
1. Основные типы механизмов
2. Мертвые положения механизмов и условия существования кривошипа.
3. Силы инерции и кинетостатический метод. Определение сил инерции звеньев механизма.
Основные типы механизмов
На практике встречаются три основных типа четырехзвенных механизмов: шарнирный четырехзвенник (рис 1 а), кривошипно-ползунный механизм (рис. 1 б, г), кулисный механизм (рис. 1 в).
В шарнирном четырехзвеннике все звенья входят только во вращательные кинематические пары. В кривошипно-ползунном механизме одно из подвижных звеньев входит в поступательную пару со стойкой. На практике встречается два типа таких механизмов: аксиальный (направление движения ползуна проходит через ось вращения кривошипа) и дезаксиальный (направление движения ползуне смещено относительно оси вращения кривошипа на величину дезаксиала а).
В кулисных механизмах в поступательную пару входят два подвижных звена.
Кулисный и кривошипно-ползунный механизмы можно рассматривать как частные случаи шарнирного четырехзвенника, у которого соответствующие вращательные пары заменены поступательными.
Элементы четырехзвенных механизмов в зависимости от особенностей движения классифицируются следующим образом.
Кривошип (ОА) – это ведущее звено, примыкающее к стойке и проворачивающееся относительно нее на 3600.
Коромысло (ВС) – это звено, связанное со стойкой и качающееся относительно нее (поворачивающееся на угол, меньший 3600).
Шатун (АВ) – звено, не связанное со стойкой и совершающее относительно нее сложное движение.
Ползун – звено, связанное с шатуном и совершающее возвратно-поступательное движение.
Кулиса (СД) – подвижное звено, по которому движется ползун, называемый в этом случае камнем кулисы.
 В
А
|
А
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| а | б | ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
 Д
С
|
А
В
| ||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||||
| в | г |
О
С
В
А
О
а
Рис. 1 Простейшие механизмы
а– шарнирный четырехзвенник, б – аксиальный кривошипно-ползунный механизм, в – кулисный механизм, г – дезаксиальный кривошипно-ползунный механизм
Мертвые положения механизмов. Условие существования кривошипа
Если какое-либо звено механизма занимает положение, в котором его скорость равна нулю, а все остальные звенья имеют скорости, отличные от нуля, то такое положение механизма называется мертвым. Мертвые положения звена соответствуют точкам возврата, то есть тем положениям, в которых направление движения звена меняется. Если звено, имеющее точки возврата, является ведущим, то в мертвых положениях движение механизма становится на мгновение неопределенным и может вообще прекратиться. Механизм выводится из мертвых положений благодаря инерции звеньев, которую иногда искусственно увеличивают, например, при помощи маховика.
Четырехзвенный механизм может быть работоспособным, если выполняются следующие соотношения длин его звеньев, которые называются условием существования механизма.
ОС + ОА £ АВ + ВС
ОС – ОА ³ АВ – ВС
Все шарнирные четырехзвенники делятся на две группы. К первой относятся те, у которых сумма длин наименьшего и наибольшего звеньев меньше или равна сумме длин двух других звеньев. Ко второй группе относятся механизмы, для которых это условие не выполняется.
Механизмы первой группы в зависимости от того, на какое звено они установлены, могут образовать двухкривошипный, кривошипно-коромысловый или двухкоромысловый механизм. Механизмы второй группы – все коромысловые.