Структурный анализ плоского рычажного механизма

Структурный анализ рычажного механизма состоит в исследовании его структурной схемы. Структурная схема – это схема механизма, отражающая принципиальное строение механизма и характер связей между его элементами без учета их геометрических размеров; она выполняется с учетом определенных условных обозначений и используется на этапе структурного анализа или синтеза механизма. Как правило, структурный анализ выполняется в следующей последовательности:

1) установить, каким является механизм – плоским или пространственным;

2) найти число n подвижных звеньев механизма;

3) установить число р кинематических пар, а также класс и вид каждой пары;

4) определить число W степеней свободы (подвижность) механизма;

5) указать входную пару (пары) и входное звено (звенья);

6) выделить начальный механизм и ведомую кинематическую цепь;

7) разделить ведомую цепь и группы Ассура, указать последовательность присоединения групп, начиная с группы (групп), присоединенных к начальному механизму, и определить W степень подвижности всех присоединённых групп.

Пример 1.

Выполнить структурный анализ исполнительного механизма привода качающегося инерционного конвейера (рис. 2.2).

Решение.

Структурной особенностью данного механизма является наличие в его составе двукратного шарнира В. На структурной схеме желоб с грузом, жестко связанный с ползуном 5, не указывается.

1. Изображаем структурную схему заданного механизма;

2. Мысленно приводя в движение звено 1, убеждаемся, что при этом все точки всех подвижных звеньев механизма двигаются только во взаимно параллельных плоскостях. Следовательно, этот механизм – плоский;

3. По результатам моделирования движения механизма охарактеризуем все звенья механизма и все кинематические пары.

Исследуемый механизм имеет: число подвижных звеньев механизма n = 5; число низших кинематических пар р_Н = 7, (табл.2.1, 2.2). Высших кинематических пар р_В = 0 (в данном механизме их нет).

Следовательно, степень подвижности механизма по формуле (2.2)

Это означает, что в рассматриваемом механизме достаточно задать закон движения только одному звену (в данном задании это звено 1, которое является ведущим), чтобы закон движения всех остальных звеньев был вполне определенным.

4. Из структурной схемы механизма выделяем начальный механизм – кривошип 1 со стойкой 0 (рис. 2.3) и ведомую кинематическую цепь (рис. 2.4), содержащую все остальные звенья механизма. Необходимо определить степень подвижности начального механизма и ведомой кинематической цепи по формуле (2.2).

5. Анализ ведомой кинематической цепи показывает, что она состоит из двух двухзвенных структурных групп, которые соединены между собой с помощью двукратного шарнира В. Группа 2-3 (ВВВ) и группа 4-5 (ВВП) (рис. 2.5). Необходимо определить степень подвижности этих двухзвенных структурных групп по формуле (2.2).

Основное содержание решения представлено на рис.2.2.

Таблица 2.1

Характеристика звеньев механизма

Таблица 2.2

Характеристика кинематических пар