Задачи синтеза рычажного механизма.

При синтезе рычажных механизмов стоят две задачи: метрический синтез недостающих размеров звеньев и вторая задача проектирование маховика, который необходимо установить на входном звене рычажного механизма с целью уменьшения колебаний угловой скорости входного звена.

Синтез любого механизма включает в себя три этапа: 1. выбор и метрический синтез кинематической схемы механизма, которая обеспечивает требуемый вид и закон движения; 2. разработка конструктивных форм механизма, обеспечивающая прочность, долговечность, высокий КПД; 3. разработка технологических и технико-экономических показателей проектируемого механизма. Следует отметить, что в ТММ при рассмотрении первого этапа, также учитываются некоторые вопросы, связанные со вторым и третьем этапами.

Задачей метрического синтеза является определение длин звеньев рычажного механизма. В данном механизме длины звеньев рычажного механизма известны.

В период установившегося движения в реальной машине ω не остается постоянным, а колеблется относительно некоторого среднего значения. При решении 2-ой задачи за основное условие принимаем коэффициент неравномерности хода машины:

 

 

(1.2.1)

Где - коэффициент неравномерности хода машины;

- максимальная угловая скорость в цикле;

- минимальная угловая скорость в цикле;

– среднее значение угловой скорости;

Коэффициент характеризует только перепад угловой скорости входного звена, но не характеризует динамики движения этого звена внутри этого цикла.

Сравнительной оценкой динамических свойств машины в период установившегося движения является коэффициент динамичности:

(1.2.2)

 

Рисунок 1.1 – Динамика колебания угловой скорости в период установившегося движения.

 

По коэффициенту необходимо спроектировать маховик, который уменьшит колебания угловой скорости до некоторых допускаемых переделов. Маховик в рабочей машине устанавливается на одном валу с кривошипом. Когда работа движущих сил больше работы сил сопротивления, маховик аккумулирует кинетическую энергию, а когда работа сил сопротивления больше работы движущих сил, маховик отдает накопленную энергию.

 

1.3. Структурный анализ рычажного механизма.

 

Механизмом называется система тел предназначенных для преобразования движения одних твердых тел в требуемое движение других твердых тел. Схематически изобразим механизм и обозначим на схеме (рис2.1) звенья и кинематические пары. Под звеном понимают одно тело или несколько тел жестко соединенных между собой. Кинематическая пара- соединение двух звеньев допускающее их относительное движение.

Кинематической цепью - система звеньев, связанных между собой кинематическими парами.

Кинематическая цепь, которая будучи подсоединенная к стойке имеет степень свободы 0 - называется структурной группой. Класс структурной группы определяется по числу внутренних кинематических пар в замкнутом контуре входящим в состав группы. Порядок структурной группы определяется по числу внешних кинематический пар в составе группы.

Класс и порядок механизма определяют по классу и порядку старшей структурной группы. Сначала определяют какой механизм (плоский или пространственный), потом определяют число степеней свободы механизма, т.е. определяют число входных звеньев в механизме по формуле Чебушева для плоских механизмов, а по формуле Сомова-Малышева для пространственных, после строится заменяющая схема.

 

Рисунок 2. – Схема рычажного механизма.

 

Механизм, состоящий только из низших кинематических пар, т.е. в таких кинематических парах, в которых соприкосновение звеньев осуществляется по поверхности (вращательные, поступательные, цилиндрические или сферические), называют рычажным.

 

Для подсчета степени свободы пространственных механизмов применяют формулу (формула Сомова-Малышева), стр38[1].

Где – число подвижных звеньев;

– число одноподвижных кинематических пар;

– число двухподвижных кинематических пар;

– число трехподвижных кинематических пар;

– число четырехподвижных кинематических пар;

– число пятиподвижных кинематических пар;

Для плоских механизмов (формула Чебышева). Стр 38[1]

Рычажный механизм представленный на рисунке 2.1 является плоским и значит, степень свободы подсчитываем по формуле Чебышева:

Степень свободы механизма равняется 1, следовательно, в механизме одно входное звено.

Строим Заменяющую схему механизма, с указанием на структурные группы для чего:

· Ползуны, кулисные камни, звенья другой конфигурации заменяем рычагами.

· Поступательные пары заменяются вращательными.

· Звенья которые соединяются с 3-мя другими звеньями изображается в виде треугольника, с 4-мя в виде четырехугольника.

Чтобы разделить на механизм на структурные группы надо:

· Отделить механизм первого класса.

· Оставшуюся часть делить на наиболее простые структурные группы.

За входное звено принимают звено1.

 

 

 

Рисунок 2.2 – Заменяющая схема рычажного механизма с указанием на структурные группы.

 

. Значит данный механизм второго класса и второго порядка.

Структурные группы в отсоединенном виде: