Структурный анализ рычажных механизмов

В теорию механизмов и машин прочно вошла структурная классификация механизмов по Ассуру-Артоболевскому. На основе этой классификации можно установить связь между строением (структурой) каждого механизма и методами, а также последова­тельностью его кинематического и силового расчета. Структурная классификация механизмов практически используется для анализа уже готовых кинематических схем.

Группа Ассура - кинематическая цепь, которая после соеди­нения со стойкой обладает нулевой степенью подвижности. Для группы Ассура справедливо выражение:

. (4)

Если высшие кинематические пары четвертого класса в выражении (4) заменить эквивалентной кинематической цепью с кинематическими парами пятого класса, то его можно привести к виду

. (5)

Так как кинематические пары и звенья в кинематических цепях являются числами целыми, то на основании (5) составляется таблица чисел звеньев и кинематических пар, которые объединяются в группы. Таким образом, в группу Ассура всегда входит четное число звеньев, а количество кинематических пар в 1,5 раза больше этого числа.

n (число подвижных звеньев)					...
p5 (число кинематических пар 5-го класса)					...

Группы Ассура различаются классом, видом и порядком.

Класс группы Ассура определяется наивысшим классом замк­нутого контура, входящего в ее состав.

Класс контура - это число кинематических пар, образующих данный контур.

Порядок группы Ассура - число элементов звеньев, которыми группа Ассура присоединяется к основному механизму.

Заменяющий механизм - механизм, в котором высшие кинема­тические пары условно заменены низшими.

Начальным называется такой механизм, который образует со стойкой одну кинематическую пару (вращательную или поступатель­ную).

а) б)

Рисунок 1 – Начальный механизм: а - с вращательной кинематической парой; б - с поступательной кинематической парой

Класс механизма определяется по наивысшему классу группы Ассура, входящей в состав данного механизма.

Для того, чтобы определить класс механизма, его необхо­димо расчленить на структурные группы Ассура и выделить наи­высшую по классу группу.

Класс механизма определяется для установления его слож­ности и последующего выбора метода кинематического и силового анализа.

	а)	б)	в)
	г)	д)
	Рисунок 2 – Группы Ассура 2-го класса, 2-го порядка: а) первого вида; б) второго вида; в) третьего вида; г) четвертого вида; д) пятого вида.
Рисунок 3 – Группы Ассура 3-го класса 3-го порядка
Рисунок 4 – Группа Ассура 4-го класса второго порядка

 

ПОРЯДОК ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

5.1. Ознакомиться с устройством исследуемого механизма. Медленно проворачивая ведущее звено механизма, выяснить характер абсолютного и относительного движения остальных звеньев. Определить экспериментально степень подвижности механизма - число независимых обобщенных координат механизма.

5.2. С помощью условных графических обозначений элементов меха­низмов и машин изобразить структурную схему механизма.

5.3. Установить, какие звенья входят во вращательные и поступа­тельные кинематические пары, определить названия звеньев по характеру их движения относительно стойки и вид кинематических пар (низшие вращательные или низшие поступательные).

5.4. На структурной схеме обозначить звенья арабскими цифрами, кинематические пары - прописными буквами латинского алфавита. Заполнить таблицы звеньев и кинематических пар механизма (см. раздел 6,таблицы 1 и 2, с. 8).

5.5. По структурной формуле Чебышева П.Л. определить степень подвижности механизма, и установить начальное звено - звено, которому задается движение. Выявить пассивные звенья и пассивные связи (при наличии).

5.6. Расчленить механизм на структурные группы Ассура, изобразить начальный механизм и группы Ассура (отдельно).

5.7. Определить класс механизма.

5.8. Сделать вывод по работе.

 

ОФОРМЛЕНИЕ ОТЧЁТА О ВЫПОЛНЕНИИ

ЛАБОРАТОРНОЙ РАБОТЫ

 

 

СПИСОК КОНТРОЛЬНЫХ ВОПРОСОВ

При подготовке к работе и ее выполнении необходимо обра­тить внимание на следующие вопросы:

1. Что называется машиной?

2. Что называется механизмом?

3. Что такое звено механизма?

4. Что такое кинематическая пара? Примеры.

5. Как определяется класс кинематической пары?

6. Что называют элементом пары?

7. Какие пары называют высшими, низшими? Примеры.

8. Привести примеры силового и геометрического замыкания кине­матических пар.

9. Что называют кинематической цепью?

10. Что называют степенью подвижности механизма?

11. Приведите формулу Сомова-Малышева. Объясните буквенные символы. Укажите цель ее применения.

12. Приведите формулу Чебышева. Объясните буквенные символы, укажите цель ее применения.

13. Дайте определение термина "структурная группа". Приведите примеры групп.

14. Какое звено называют "начальным"?

15. Зачем определяется класс механизма?

 

 

БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК

1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин/И.И. Артоболевский.-М.: Наука, 1988. - 638с, (с. 21...47).

2. Теория механизмов и механика машин: Учеб. для видов / К.В. Фролов, С.А. Мусатов и др. Под ред. К.В. Фролова,- 4-е изд., испр. и доп. – М.: Изд-во МГТУ им. Н.Э. Баумана, 2002.-664с.

3. Артоболевский И.И. Сборник задач по теории механизмов и машин/И.И. Артоболевский, Б.В. Эдельштейн.-М.: Наука, 1975.- 256с,(с.7...13, 15...24).

4. ЕСКД ГОСТ 2.770-68. Обозначения условные графические в схемах. Элементы кинематики. - М.: Изд-во стандартов, 1983. – 26с.

5. Методические указания к лабораторным работам по дисциплине «Теория механизмов и машин» для студентов технических специальностей дневной и заочной форм обучения/Разраб. М.И. Калинин, Л.В.Зуева.- Севастополь: Изд-во СевНТУ, 2005. - 12 с.

 

ПРИЛОЖЕНИЕ А

(справочное)

Обозначения условные графические элементов машин и механизмов в схемах (выписка из ГОСТ 2.770-68)

 

Наименование	Обозначение
Вал, валик, ось, стержень и т.п.
Неподвижное закрепление оси, стержня, пальца и т.п.
Опора для звена: а) неподвижная; б) подвижная.	а)	б)
Соединение звеньев: а) жесткое; б) шарнирное; в) шаровым шарниром; г) жесткое с шарнирным присоединением третьего звена.	а)
б)		в)
г)
Соединение стержня с неподвиж­ной опорой: а) шарнирное с дви­жением в плоскости чертежа; б) шаровым шарниром.
Ползун в неподвижных направляющих
Качающийся цилиндр в неподвижной опоре

 

 

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

(справочное)

Примеры структурных схем плоских рычажных механизмов

 

Название механизма	Схема
Кривошипно-ползунный механизм
Кривошипно-коромысловый механизм
Кулисный механизм
Синусный механизм

 

 

Лабораторная работа № 2

"СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ЗУБЧАТЫХ МЕХАНИЗМОВ"

ЦЕЛЬ РАБОТЫ: ознакомиться с условными обозначениями элементов кинематических схем по ГОСТ 2.770-68 и изучить структуру дифференциальных механизмов.