Структурный анализ рычажного механизма
В качестве используемого механизма, служащего для привода пресса в данном проекте используется плоский шестизвенный механизм. Он является кривошипно-карамысловым, преобразующим вращательное движение кривошипа в возвратно-поступательное движение ползуна 5 (рис. 1.1).
Рисунок 1.1 – Структурная схема рычажного механизма
Выполним структурный анализ рычажного механизма, определим его подвижность и класс.
Подвижность механизма
Проанализируем звенья, а также вид совершаемого ими движения, кинематические пары, соединяющие эти звенья (рис 1.1).
Данный механизм является плоским кривошипно-карамысловым, воспользуемся формулой Чебышева для вычисления подвижности плоского механизма:
(1.1)
Таблица 1.2 – Кинематические пары механизма
| Обозначение пары | О1 | А | В | О2 | С | Д1 | Д2 |
| Номера звеньев, образующих пары | 0-1 | 1-2 | 2-3 | 0-3 | 3-4 | 4-5 | 0-5 |
| Класс пары | V | V | V | V | V | V | V |
| Вид пары | ВКП | ВКП | ВКП | ВКП | ВКП | ВКП | ВКП |
Где:
– число подвижных звеньев механизма;
– число кинематических пар V класса;
– число кинематических пар IV класса.
Следовательно, подвижность механизма, изображенного на рис.1.1, определим из формулы (1.2):
следовательно данный механизм имеет одно входное звено – кривошип 1.
Структурные группы и класс механизма
Схема любого плоского механизма может быть создана последовательным присоединением к ведущему звену и стойке кинематических цепей, которые не меняют подвижность механизма. Разобьем данный рычажный механизм на структурные группы – простейшие кинематические цепи с нулевой подвижностью относительно тех звеньев, с которыми входят в кинематические пары V класса свободные элементы их звеньев, и не распадающихся на более простые кинематические цепи также с нулевой подвижностью. Отсоединение структурных групп начинаем со структурной группы, наиболее удаленной от входного звена. На рис.1.2 представлен первичный механизм и структурные группы механизма.
II (4,5)2,2
II (2,3)2,1
I(1,0)
Рисунок 1.2 – Структурные группы рычажного механизма
Запишем структурную формулу строения механизма:
I(0,1)→II(2,3)2,1→II(4,5)2,2
1.2 Метрический синтез и построение планов рычажного механизма
§ Обозначим т. О1 (стойка);
§ Построим при помощи масштабного коэфициэнта звено 1;
§ Построим 12 положений звена 1;
§ От O1 отложим величину,x и обозначим точку O2;
§ Строим звено 3, и определяем крайние положения точки С;
§ От т О2 повертикали откладываем значение, y и на этом расстоянии проводим горизонтальную линию-ось О3;
§ Из очки С откладываем звено 4 до пересечения с линией оси, определяем максимальное перемешение ползуна 5;
Динамический синтез рычажного механизма
Цель динамического синтеза рычажного механизма – определение параметров махового колеса, необходимым для обеспечения заданного коэффициента неравномерности движения механизма 
который обеспечивается также величиной приведенного момента инерции добавочных масс.
Входные параметры:
- кинематические размеры звеньев;
- средняя чистота вращения кривошипа nкр=82 мин-1;
1.3.1 Построение планов скоростей, 
Планы скоростей – графическое построение в некотором масштабе векторов абсолютных и относительных скоростей звеньев механизма.
Вычисляем угловую скорость кривошипа 1:
где nкр=82 об/мин – частота вращения кривошипа.
Скорость конца кривошипа:
.
Для построения планов скоростей рычажного механизма решим графически системы векторных уравнений, связывающих неизвестные скорости внутренних точек структурных групп механизма с известными скоростями крайних.
Указанные векторные уравнения для структурных групп рассматриваемого механизма имеют вид:
для точки В:
(1.5)
Для точки D:
(1.6)
Выбираем масштабный коэффициент планов скоростей
µV=0,01407(м/с∙мм),
тогда скорость точки А изображаем отрезком
.
Пользуясь векторными уравнениями (1.5)-(1.6), строим планы скоростей для всех рассматриваемых положений рычажного механизма, считая звенья однородными стержнями. Воспользуемся теоремой подобия для определения скоростей центров масс звеньев. Рассчитаем скорости характерных точек и угловые скорости звеньев.
Используя полученные планы для всех рассматриваемых положений механизма определим значения линейных скоростей точек В, С, А и угловые скорости звеньев 2, 3, 4, а также линейные скорости центров масс звеньев механизма:
 |
; 
(1.7)
; 
; 
;
Для примера, используя формулы 1.7, рассчитаем скорости точек звеньев механизма в положении 3
ω5=0, т.к. звено 5 совершает поступательное движение.
Аналогично рассчитываем скорости для остальных положений механизма.
Полученные результаты сводим в таблицу 1.3.
Таблица 1.3 – Кинематические параметры механизма
| Скоросстя | Положения | ||||||||||||
| Va | 1,0296 | 1,0296 | 1,0296 | 1,0296 | 1,0296 | 1,0296 | 1,0296 | 1,0296 | 1,0296 | 1,0296 | 1,0296 | 1,0296 | |
| Vb | 0,1129821 | 0,506661 | 0,77385 | 0,9321375 | 0,9849 | 0,932138 | 0,77385 | 0,506661 | 0,112982 | 0,462622 | 0,9849 | 0,462622 | |
| Vba | 0,9784278 | 0,844481 | 0,609231 | 0,317982 | 1,0296 | 0,317982 | 0,609231 | 0,844481 | 1,0296 | 1,0296 | 1,0296 | 1,0296 | |
| Vc | 0,0961936 | 0,32242 | 0,410141 | 0,4466555 | 0,456747 | 0,446655 | 0,410141 | 0,32242 | 0,096194 | 0,606476 | 1,82699 | 0,606476 | |
| Vcd | 0,0572649 | 0,165885 | 0,152378 | 0,0869526 | 0,086953 | 0,15266 | 0,165885 | 0,057265 | 0,321359 | 0,321359 | |||
| Vd | 0,0960981 | 0,281541 | 0,391287 | 0,4470039 | 0,456712 | 0,429276 | 0,3699 | 0,27127 | 0,077104 | 0,506098 | 1,77071 | 0,522701 |
1.3.11 Построение планов ускорений, определение 
Составление векторных уравнений для построения планов ускорений основана на использовании теоремы об ускорениях точек плоских фигур.
Условно обозначим ω1=const.
Определим ускорение конца кривошипа, т.е. точки А:
(1.8)
где аАτ – тангенциальное ускорение точки А, которое определяется по формуле:
т.к. 
aAn – нормальное ускорение точки А, которое определяется по формуле:
Следовательно, ускорение точки А равно 
Векторные уравнения для построения планов ускорений рассматриваемого механизма имеют вид:
Ускорение точки В:
 |
(1.9)
где, 
– нормальное ускорение, которое определяется по формуле:
(1.10)
- релятивное ускорение, направленное вдоль кулисы
Длина вектора 
на плане скоростей:
; (1.11)
- нормальное ускорение, которое определяется по формуле:
(1.12)
Длина вектора на плане скоростей:
(1.13)
Ускорение точки D:
(1.14)
где 
- нормальное ускорение, которое определяется по формуле:
(1.15)
Длина вектора на плане скоростей:
(1.16)
Из плана ускорений определим:
(1.17)
Угловые ускорения рычажных звеньев определим по формулам:
; 
; 
. (1.19)
, т.к. звено совершает поступательное движение.
По приведенным векторным уравнениям (1.8), (1.9) и (1.14) построим планы ускорений механизма положения – 3
Выбираем масштабный коэффициент:
где (πа)=80мм – длина вектора ускорения конца кривошипа.
Используя формулы (1.10)-(1.13) и (1.15)-(1.16) определим нормальные ускорения:
Из плана ускорения по формулам (1.17)-(1.19) определим;
, т.к. звено 5 совершает поступательное движение.