Структурный анализ зубчато-рычажного механизма

Структурный анализ зубчато-рычажного механизма

Цель структурного анализа – выявить строение (структуру) механизма.

При этом необходимо:

1. определить число звеньев механизма и назвать каждое из них;

2. определить число кинематических пар и дать характеристику (соединения каких звеньев, вид (вращательная, поступательная), характер соприкосновения звеньев (низшая или высшая кинематическая пара), число степеней свободы(класс));

3. выявить структурные группы (группы Ассура), входящие в состав механизма; привести схемы групп, назвать их, определить класс группы, написать формулу строения;

4. определить степень подвижности механизма(по формуле П.Л.Чебышева);

5. привести формулу строения механизма(в общем и развернутом виде).

Структурный анализ механизма

Подвижные звенья	Кинематические пары
Схема	Название	Схема	Вид	Степ. Подв.	Символ	Класс пары	Высш.. или Низш.
	Шестер-ня-ведущее звено		Вращ.	1	В01	Р5	Низш.
	Вращ.-поступ.	2	ВП12	Р4	Высш.
	Зубчатое колесо-кривошип
	Вращ.	1	В02	Р5	Низш.
	Шатун		Вращ..	1	В2’3	Р5	Низш.
	Вращ.	1	В34	Р5	Низш.
	Ползун
	Поступ.	1	В40	Р5	Низш.

Число подвижных звеньевn=4

Число кинематических пар: всего-6, из них пятого класса Р₅ =5, четвертого класса Р₄=1

Степень подвижности механизма: W=3·n-2·P₅-P₄=12-10-1=1

Примечание: пассивных звеньев и кинематических пар механизм не содержит

Структурный состав механизма.

Начальный механизм и структурные группы (группы Ассура)
Схема	Название, класс, порядок, вид.	Число звеньев	Число кинематических пар	Формула строения
Всего	Поводковых
	Начальный вращательный механизм 1 класса	1	1	-	В01
	Однозвеньевая двухповодковая группа Ассура с высшей кинематической парой	1	2	2	ВП12-В02
	Двухзвеньевая двухповодковая группа Ассура 2 класса 2 порядка	2	3	2	В23-В34-П40
Начальный механизм -1. Cтруктурных групп(групп Ассура) -2, соединение групп- последовательное, механизм второго класса. Формула строения: В01 - [ВП12-В02 ] - [В23-В34-П40 ]

Кинематическое исследование механизма методом планов в рабочем положении.

Задача кинематического исследования механизма состоит в определение:

- численных значений линейных скоростей всех характерных точек механизма(кинематических пар, центров тяжести) и угловых скоростей всех звеньев для рассматриваемых положений, для чего построить планы скоростей для рабочего положения;

- численных значений линейных ускорений всех характерных точек механизма и угловых ускорений всех звеньев для данных положений, для чего построить планы ускорений для того же положения;

- траекторий некоторых точек звеньев.

Построение плана скоростейрабочего положения.

d₁= m∙z₁= 2∙17= 34 мм = 0,034 м;

d₂= m∙z₂=2∙ 34 = 68мм = 0,068 м;

V_A=0

Угловая скорость колеса 1:

ω₁ = = с ^-1;

Частота вращения колеса 2:

n₂ = n₁ ∙ z₁/z₂ = об./мин;

Угловая скорость колеса 2:

ω₂ = = с ^-1;

Скорость точкиD

Строим треугольник cdfподобный треугольнику FDC

V_D= P_vd∙ μ_v=37,5∙0,01 = 0,375 м/c;

Скорость точки S:

V_S= P_vs∙ μ_v= 37,094∙0,01 =0,37094 м/c;

Угловая скорость 3-его звена:

ω₃= V_FB /l_BF= μ_v∙ bf/l_BF= с ^-1;

Силовой расчет механизма

Целью силового анализа механизма является определение усилий в звеньях механизма, давлений (реакций) в кинематических парах, величины уравновешивающего момента (или силы), приложенного к ведущему звену. В результате силового расчёта можно определить коэффициент полезного действия, а также мощность, необходимую для его привода.

В данной работе силовой расчёт выполняется методом планов сил для положения рабочего хода, для которого определены ускорения. При этом необходимо:

1. определить силы, действующие на звенья механизма;

2. определить реакции во всех кинематических парах механизма методом планов сил;

3. определить величину уравновешивающей силы (момента) методом планов сил и на основании принципа возможных перемещений (рычагом Н.Е.Жуковского) сравнить результаты.

Рычаг Жуковского

Этот метод позволяет определить величину уравновешивающей силы или момента без определения реакций в кинематических парах, т.е. без выполнения силового расчета групп Ассура.

1. Строим план скоростей для рабочего положения, повернутый на 90˚;

2. Прикладываем к концам соответствующих векторов внешние силы:

_, G₃, G₄, F₄, ,F_и3, F_и4.

3. Моменты инерции M_u3 , M_u4 преобразуем в момент М’_u3 ,М’_u4 :

4.Cоставляем уравнение равновесия:

5.Плечи сил находим из плана:

6. Момент на 2-ом колесе равен:

;

7. Уравновешивающий момент на 1-ом колесе равен:

;

Погрешность

;

Список литературы

1. Теория механизмов и машин. Курсовое проектирование: учебное пособие / В. Т. Горбенко, М. В. Горбенко. – Изд. 2-е, испр. и дополн. – Томск: Изд-во Томского политехнического университета, 2007. – 144 с., вкладка 4с.

2. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. Кореняко А. С. И др. «Вища школа», 1970, 332 стр.

Структурный анализ зубчато-рычажного механизма

Цель структурного анализа – выявить строение (структуру) механизма.

При этом необходимо:

1. определить число звеньев механизма и назвать каждое из них;

2. определить число кинематических пар и дать характеристику (соединения каких звеньев, вид (вращательная, поступательная), характер соприкосновения звеньев (низшая или высшая кинематическая пара), число степеней свободы(класс));

3. выявить структурные группы (группы Ассура), входящие в состав механизма; привести схемы групп, назвать их, определить класс группы, написать формулу строения;

4. определить степень подвижности механизма(по формуле П.Л.Чебышева);

5. привести формулу строения механизма(в общем и развернутом виде).

Структурный анализ механизма

Подвижные звенья	Кинематические пары
Схема	Название	Схема	Вид	Степ. Подв.	Символ	Класс пары	Высш.. или Низш.
	Шестер-ня-ведущее звено		Вращ.	1	В01	Р5	Низш.
	Вращ.-поступ.	2	ВП12	Р4	Высш.
	Зубчатое колесо-кривошип
	Вращ.	1	В02	Р5	Низш.
	Шатун		Вращ..	1	В2’3	Р5	Низш.
	Вращ.	1	В34	Р5	Низш.
	Ползун
	Поступ.	1	В40	Р5	Низш.

Число подвижных звеньевn=4

Число кинематических пар: всего-6, из них пятого класса Р₅ =5, четвертого класса Р₄=1

Степень подвижности механизма: W=3·n-2·P₅-P₄=12-10-1=1

Примечание: пассивных звеньев и кинематических пар механизм не содержит

Структурный состав механизма.

Начальный механизм и структурные группы (группы Ассура)
Схема	Название, класс, порядок, вид.	Число звеньев	Число кинематических пар	Формула строения
Всего	Поводковых
	Начальный вращательный механизм 1 класса	1	1	-	В01
	Однозвеньевая двухповодковая группа Ассура с высшей кинематической парой	1	2	2	ВП12-В02
	Двухзвеньевая двухповодковая группа Ассура 2 класса 2 порядка	2	3	2	В23-В34-П40
Начальный механизм -1. Cтруктурных групп(групп Ассура) -2, соединение групп- последовательное, механизм второго класса. Формула строения: В01 - [ВП12-В02 ] - [В23-В34-П40 ]

Кинематическое исследование механизма методом планов в рабочем положении.

Задача кинематического исследования механизма состоит в определение:

- численных значений линейных скоростей всех характерных точек механизма(кинематических пар, центров тяжести) и угловых скоростей всех звеньев для рассматриваемых положений, для чего построить планы скоростей для рабочего положения;

- численных значений линейных ускорений всех характерных точек механизма и угловых ускорений всех звеньев для данных положений, для чего построить планы ускорений для того же положения;

- траекторий некоторых точек звеньев.

Построение плана скоростейрабочего положения.

d₁= m∙z₁= 2∙17= 34 мм = 0,034 м;

d₂= m∙z₂=2∙ 34 = 68мм = 0,068 м;

V_A=0

Угловая скорость колеса 1:

ω₁ = = с ^-1;

Частота вращения колеса 2:

n₂ = n₁ ∙ z₁/z₂ = об./мин;

Угловая скорость колеса 2:

ω₂ = = с ^-1;