СТРУКТУРНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ МЕХАНИЗМОВ

Основные определения и положения

Механизм - совокупность связанных между собой тел (звеньев), имеющих определенные движения. Механизм служит для передачи и пре­образования движения.

Звено - одно тело или несколько жестко соединенных тел.

Кинематическая пара - подвижное соединение двух звеньев (рис. 2.1).

a) б) в)

а) вращательная; б), в) поступательная

Рисунок 2.1 — Кинематические пары плоских механизмов

В зависимости от числа наложенных связей пары подразделяют на классы. Класс пары определяется числом наложенных связей.

Совокупность кинематических пар называется кинематической це­пью.

На рисунке 2.2 представлены звенья механизмов.

Неподвижное звено называется стойкой (рис. 2.2, ж). Звено 1, вра­щающееся вокруг неподвижной оси, называется кривошипом (рис. 2.2, а).

Звено 2, качающееся вокруг неподвижной оси, называется баланси­ром или коромыслом (рис. 2.2, б). Звено 3, совершающее сложное движе­ние параллельно какой-либо плоскости, называется шатуном (рис. 2.2, в). Звено 4, движущееся возвратно-поступательно, называется ползуном (рис. 2.2, г). Звено 5, выполненное в виде рейки с пазом, называется кули­сой, в пазу кулисы скользит камень 6 (рис. 2.2, д).

Звено, которому извне сообщается движение, называется ведущим. Остальные подвижные звенья называются ведомыми.

Структурное исследование механизма заключается в определении количества звеньев, кинематических пар и числа степеней свободы меха­низма.

Подвижность кинематической цепи определяют по отношению к стойке.

Для пространственного механизма число степеней свободы опреде­ляется формулой Сомова-Малышева:

W = 6n - 5p₅ - 4p₄ - 3p₃ - 2p₂ - 1p₁ , (2.1)

где п - число подвижных звеньев;

p₅ p₄ p₃ p₂ p₁ -число кинематических пар 5-го, 4-го, 3-го, 2-го и 1-го класса.

a) б) в)

д) е) ж)

а) кривошип, совершает вращательное движение; б) коромысло,

совершает качательное движение; в) шатун, совершает плоско­параллельное движение; г) ползун, совершает возвратно-поступательное движение; д) кулиса - подвижная направляющая (звено 5); е) кулачок - ведущее звено кулачкового механизма (звено 7);

ж) стойка - неподвижное звено Рисунок 2.2 - Звенья плоских механизмов

Основные разновидности плоских механизмов представлены на ри­сунке 2.3.

а) кривошипно-ползунный; б) кривошипно-коромысловый;

в), г) кривошипно-кулисный Рисунок 2.3 - Основные плоские механизмы

Для плоского механизма степень свободы определяется по формуле П.Л. Чебышева

2.2 Пример. Определение степени свободы плоского механизма

Определить число степеней свободы плоского механизма, изобра­женного на рисунке 2.4.

Рисунок 2.4 - Кривошипно-ползунный механизм

Решение

1. Определяем число звеньев: звено 1 - кривошип, 2 - шатун, 3 - пол­зун, 4 - стойка. Итого четыре звена, из них три (1, 2 и 3) подвижных, п = 3.

2. Определяем число кинематических пар. Звенья 1 и 4 соединяются вращательной парой пятого класса, точка А. Звенья 1 и 2 соединяются вращательной парой пятого класса, точка В. Звенья 2 и 3 соединяются вращательной парой пятого класса, точка С. Звено 3 и 4 соединяются по­ступательной парой пятого класса (ползун в направляющих), Таким обра­зом, имеем четыре пары пятого класса, р₅ = 4.

3. Определяем число степеней свободы механизма по формуле П.Л. Чебышева:

2.3 Контрольные вопросы

1. Что такое механизм, его назначение, из чего он состоит?

2. Что такое звено?

3. Что такое кинематическая пара?

4. Перечислить различные типы механизмов, звеньев и кинематических пар.

5. Как определяется класс кинематической пары?

6. Перечислить пары пятого класса.

7. Как определяется подвижность механизма?