Структурный анализ механизмов

Размещено на http://allbest.ru/

Содержание

1. Структурное исследование плоских рычажных механизмов

2. Кинематическое исследование рычажных механизмов

3. Кинематический анализ зубчатых механизмов

Литература

1. Структурное исследование плоских механизмов

Решение

Степень подвижности механизма

;

здесь n = 9 - число подвижных звеньев;

- число кинематических пар четвертого класса (высших пар); в данном механизме такие пары отсутствуют;

- число пар пятого класса

Таким образом,

W = 39-0-213=1.

С целью облегчения структурного анализа для механизма, не содержащего высших пар, можно построить так называемую структурную схему, при изображении которой используют следующие условности:

- все кинематические пары пятого класса (и вращательные, и поступательные) изображают как вращательные;

- звенья, участвующие в нескольких кинематических парах, изображают в виде соответствующих многоугольников.

Символом П пометим те вращательные звенья, которые в кинематической паре являются поступательными.

Очевидно, что исследуемый механизм может иметь только одно начальное звено из множества - 1, 3, 4,7 или 9.

Запишем соответствующие варианты формул строения механизма.

Группой Ассура называется кинематическая цепь, которая после её присоединения элементами высших пар к стойки будет иметь нулевую степень подвижности, т.е образует статически определимую систему -ферму. Группа Ассура не имеет числа степеней свободы.

Порядок структурной группы определяется числом внешних свободных шарниров.

Класс структурной группы определяется числом кинематических пар образующих наиболее сложный замкнутый контур.

Виды двухповодковых групп II класса определяются количеством и местом расположения поступательных и вращательных пар входящих в группу.

[1,10]< (2,3) (5,4,) (6,7) (8,9)

[3,10]<(2,1)(5,4) (6,7) (8,9)

[4,10]<(1,2,3,5)<(6,7)<(8,9)

[7,10]<(1,2,3,4,5,6)<(8,9)

[9,10]<(6,7,8)<(4,5)<(1,2,3)

В этих формулах [1,10], [3,10], [4,10], [7,10], [9,10] начальные механизмы класса, соответствующие выбранным начальным звеньям.

(2,3) - II класс, 2 вид

(5,4,) - II класс, 1 вид

(6,7) - II класс, 2 вид

(8,9) - II класс, 2 вид

(2,1) - II класс, 1 вид

(1,2,3,5) - III класс, 3 порядок; 2-базовое звено

(1,2,3,4,5,6) - III класс, 4 порядок; 2-базовое звено,5-базовое звено

(6,7,8) - III класс,2 порядок; 6-базовое звено

(1,2,3) - III класс, 2 порядок; 2-базовое звено

Таким образом при начальных звеньях 1и 3 механизм относится к II классу, а при начальных звеньях 4,7,9- к III классу.

2. Кинематическое исследование рычажных механизмов

Произвести кинематическое исследование механизма в положении определенного углом

Исходные данные:

- длина кривошипа м;

- кривошип вращается равномерно с угловой скоростью .

ВС=0.50 м

= 0.6 м

0.25 м

Решение

Структурный анализ механизма

Степень подвижности механизма равна

,

где = 3 - число подвижных звеньев механизма;

= 0 - число кинематических пар 4 класса;

= 4 - число кинематических пар 5 класса.

Таким образом, , т.е. исследуемый механизм должен иметь одно начальное звено (при кинематическом анализе всегда совпадает с входным звеном механизма, т.е. с тем, которому задан закон движения); тогда формула строения механизма

[1,4]<(2,3)

Здесь [1,4]-начальный механизм

(2,3)-структурная группа II класса 3 вида

Таким образом, данный механизм является механизмом второго класса.

Построение траекторий точек звеньев

Механизм вычертим в масштабе в 8-и положениях.

На схеме точки соединяем плавной кривой и тем самым получаем ее траекторию.

Наименования звеньев:

звено 1 - кривошип; звено 2 - ползун; звено 3 - кулиса.

Кинематический анализ механизма

1) Построение механизма в заданном положении

Для изображения механизма примем масштаб . Длины отрезков, изображающих на чертеже длины звеньев, будем обозначать со знаком « ~ »: 30 мм; 50 мм; = 60 мм; 25мм.

2) Построение плана скоростей

Примем масштаб плана скоростей .

Начальный механизм [1,4]

Скорость точки А

.

Вектор направлен из полюса плана скоростей p_v перпендикулярно текущему положению кривошипа ОА; конец этого вектора на плане скоростей - точка а.

.

Группа (2, 3)

Линейная скорость точки С перпендикулярна отрезку ВС и выходит из .Так как точка В принадлежит стойки (V_в=0) направлен по прямой АВ. В результате построения находим на пересечении конец вектора С.

В этих формулах и - длины (в миллиметрах) отрезков плана скоростей.

Угловая скорость кулисы 3 определяется по величине относительной скорости его точек.



Скорость ползуна 2 определим методом подобия: точки, принадлежащие одному звену, образуют на схеме механизма и на планах скоростей (и ускорений) подобные фигуры. Таким образом, из подобия треугольников и имеем:

; (2.3)

отсюда

,

Из плана скоростей получим

.

3) Построение плана ускорений

Примем масштаб плана ускорений .

Начальный механизм [1,4]:

Ускорение точки А

.

Вектор направлен параллельно звену ОА от точки А к точке О; откладываем этот вектор из полюса плана ускорений как отрезок длиной

;

здесь точка а на плане - конец вектора

Группа (2,3)

Ускорение точки А

Тока А в системе звена 1:

Тогда А в системе звена 3

по

Тогда

W_АО= АО=8.5² 0.30=21.6 м с^-2

Кариолисово ускорение W^к _AB:

W^к _AB =2 V_АВ=2 0.96 24 0.1=4.6 м с^-2

Отрезок на чертеже

ав^к=мм

Направление кариолисового ускорения можно найти, если вектор относительной скорости повернуть на угол 90⁰ в сторону соответствующую направлению угловой скорости переносного движения.

направление вдоль кулисы АВ;

Угловое ускорение звена 3 определяется по величине относительного тангенциального ускорения любых двух точек этого звена

Ускорение точки С найдем из подобия ?АВС и ?авс:

мм

мм

3. Кинетический анализ зубчатых механизмов

структурный кинематический рычажный зубчатый механизм

Произвести кинематический анализ зубчатых механизмов

Схема 14
Вариант									Угловая скорость,
1	17	53	23	35	93	25	30	85	-	-8
2	20	60	19	23	65	20	23	60	180	-
3	22	70	22	24	70	27	30	87	-	-12
4	19	57	19	21	61	23	35	93	220	-
5	21	67	19	17	53	22	26	74	-	-14

Решение

Анализируемый механизм является комбинированным; он включает в себя три рядовых ступени (две ступени внутреннего зацепления и одну внешнего) и планетарную ступень (колеса и водило H). Указанные ступени соединены последовательно, поэтому общее передаточное отношение механизма равно:

передаточные отношения рядовых ступеней :

;

;

передаточное отношение обращенной планетарной ступени:

;

поскольку , то передаточное отношение планетарной ступени

.

Таким образом, передаточное отношение редуктора

Абсолютные угловые скорости звеньев:

входной вал A и колесо :

;

колеса и :

;

водило H и

;

для определения абсолютной угловой скорости сателлита используем формулу Виллиса:

,

откуда находим:

.

Для этой же цели можно было использовать другое аналогичное соотношение:

,

из которого находим

.

Относительная угловая скорость в кинематической паре сателлит-водило:

.

Выходной вал и колесо

.

Литература

1. Справочник по геометрическому расчету эвольвентных зубчатых и червячных передач / Под ред. И.А.Болотовского. 2-е изд., перераб. и доп. -М.: Машиностроение, 1986. - 448 с.

2. Методические указания к расчетно - графической работе по теории механизмов и машин (анализ рычажных и зубчатых механизмов) / Гурьев Б.И., Васильева О.Ф. - Уфа, Уфимский государственный авиационный технический университет, 2003. - 43 c.

3. Стандарт предприятия. Графические и текстовые конструкторские документы. Требования к построению, изложению, оформлению. СТП УГАТУ 002-98. -Уфа: Уфимск. гос. авиац. техн. ун-т, 1998.-82 с.

Размещено на Allbest.ru