КАТЕГОРИИ: Архитектура-(3434)Астрономия-(809)Биология-(7483)Биотехнологии-(1457)Военное дело-(14632)Высокие технологии-(1363)География-(913)Геология-(1438)Государство-(451)Демография-(1065)Дом-(47672)Журналистика и СМИ-(912)Изобретательство-(14524)Иностранные языки-(4268)Информатика-(17799)Искусство-(1338)История-(13644)Компьютеры-(11121)Косметика-(55)Кулинария-(373)Культура-(8427)Лингвистика-(374)Литература-(1642)Маркетинг-(23702)Математика-(16968)Машиностроение-(1700)Медицина-(12668)Менеджмент-(24684)Механика-(15423)Науковедение-(506)Образование-(11852)Охрана труда-(3308)Педагогика-(5571)Полиграфия-(1312)Политика-(7869)Право-(5454)Приборостроение-(1369)Программирование-(2801)Производство-(97182)Промышленность-(8706)Психология-(18388)Религия-(3217)Связь-(10668)Сельское хозяйство-(299)Социология-(6455)Спорт-(42831)Строительство-(4793)Торговля-(5050)Транспорт-(2929)Туризм-(1568)Физика-(3942)Философия-(17015)Финансы-(26596)Химия-(22929)Экология-(12095)Экономика-(9961)Электроника-(8441)Электротехника-(4623)Энергетика-(12629)Юриспруденция-(1492)Ядерная техника-(1748) |
Структурный анализ механизмов
Классификация кинематических пар и цепей Кинематические пары могут быть: поступательными и вращательными, низшими и высшими, одноподвижными и многоподвижными (I….V класса). Поступательными называется пары, допускающие только поступательное движение звеньев, вращательными – пары, допускающие только вращательное движение вокруг некоторой оси. К низшим парам относятся пары, у которых звенья касаются между собой по всей поверхности. К ним относятся поступательные и вращательные кинематические пары. К высшим относятся пары, звенья которых соприкасаются друг другом в точке или по линии. К ним относятся фрикционные, кулачковые зубчатые, храповые и мальтийские пары. В зависимости от числа условий связи, все кинематические пары делятся на классы. Они могут быть: - пятиподвижными (сферич.), S=1, I класс, - четырехподвижными (цилиндр), S=2, II класс, - трехподвижными (сферич.), S=3, III класс, - двухподвижными (цилиндр), S=4, IV класс, - одноподвижная (поступат. и вращат.), S=5, V класс. При нулевой степени свободы кинематической цепи ни одно из звеньев не может двигаться относительно неподвижного звена (стойки) и кинематическая цепь превращается в ферму. Кинематические цепи могут быть простыми и сложными. У простой кинематической цепи каждое звено входит не более чем в две кинематические пары, у сложной пары каждое звено входит более чем в 2 кинематические пары (рисунок 1.2). Простая КП Сложные КП Рисунок 1.2 − Виды кинематических цепей Простые и сложные кинематические цепи, в свою очередь, делятся на незамкнутые и замкнутые (рисунок 1.3). Рисунок 1.3 − Кинематические цепи а − простая (незамкнутая); б – сложная незамкнутая; в – простая замкнутая;
1, 2,….6 – звенья; А, В, ….., L − кинематические пары. Число степеней свободы кинематической пары относительно неподвижного звена называется подвижностью кинематической цепи(механизма). Подвижность пространственной цепи (механизма) определяется по формуле Сомова-Малышева W=6n-5p5-4p4-3p3-2p2-p1, (1.3) где n-число подвижных звеньев, p1…p5 – число пар I…V классов. Подвижность плоского механизма уменьшается на 3 и рассчитывается по формуле Чебышева W=3n - 2p5 - p4 (1.4) При изучении структуры и кинематики плоских механизмов во многих случаях удобно заменять высшие пары механизмов низшими. При этом подвижность механизма не должна изменяться. Полученный механизм называется заменяющим (рисунок 1.4)
Рисунок 1.4 − Схема механизма с высшей парой Представляемый подвижными звеньями 1,2 фрикционный механизм состоит из высшей кинематической пары 1,2 IV класса и двух низших пар 01 и 02 V класса и стойки, т.е. n=2, P5=2, P4=1. Подвижность такого механизма составляет W=3n - 2p - p4=3 ·2 –2 ·2 -1=1, (1.5) Заменяющий механизм представлен подвижными звеньями 1´2´3´ и стойками 0. Кинематические пары 01´; 1´,2´ 2´3´, 3´0 является вращательными парами пятого класса. Имеем n=3, p5=4, и p4=0 Тогда подвижность заменяющего механизма будет равна W=3n - 2p5 - p4=3 ·3 –2 ·4 - 0=1, (1.6) Таким образом, после замены высшей пары низшей подвижность механизма не изменилась, следовательно, замена выполнена правильно.
В современном машиностроении наиболее широкое распространение получили плоские механизмы, звенья которых входят в пары IV и V класса Задачей структурного анализа является построение структурной схемы, расчленение ее структурные единицы и определение класса групп Ассура и механизма в целом. Любой механизм имеет одно неподвижное звено «стойку», начальное звено и присоединенные к ним цепи звеньев. Если механизм имеет одно начальное звено, степень его подвижности равна 1, если два начальных звена, подвижность равна 2 и т.д. Расчеты по формуле Чебышева дает те же результаты. Следовательно, присоединение к механизму последующих кинематических пар не меняет его подвижность, а значит, подвижность присоединенных пар должна быть равна 0.
Кинематическая цепь с нулевой степенью подвижности (свободы) относительно внешних кинематических пар, не распадающаяся на более простые цепи, называется группой Ассура (Wгр=0). Назовем условно начальное звено и стойку, образующие кинематическую пару пятого класса, механизмом первого класса. Тогда любой механизм состоит из механизма первого класса и присоединенных к нему групп Ассура. Порядок группы Ассура определяется числом элементов звеньев, которыми группа присоединяется к основному механизму, а класс группы Ассура – наивысшим классом входящих в него контуров (таблица 1.1). Таблица 1.1 − Классы и виды контуров
Класс всего механизма определяется наивысшим классом группы Ассура, входящей в данный механизм. Структурный анализ механизма включает в себя: 1. Построение кинематической схемы механизма. 2. Нумерацию звеньев и обозначение буквами кинематических пар. 3. Подсчет подвижных звеньев и кинематических пар различного класса. 4. Определение подвижности механизма. 5. Построение структурной схемы механизма. 6. Расчленение механизма на структурные единицы. 7. Определение класса структурных единиц. 8. Определение класса всего механизма в целом. Пример № 1. Выполнить структурный анализ рычажного механизма (рисунок 1.5).
Рисунок 1.5 − Схема рычажного механизма
Решение: 1. Обозначаем звенья цифрами (неподвижные 0, подвижные 1,2,3), а кинематические пары буквами (0, А, Б, 0). 2. Подсчитываем количество подвижных звеньев, имеем n=3. 3. Определяем класс и число кинематических пар: Все пары вращательные 5 класса, следовательно Р5=4 (0.1; 1,2; 2,3; 3,0) 4. Определяем степень подвижности механизма по формуле Чебышева W=3n –2P5 = 3 ·3 –2 ·4=1, (1.7) 5. Строим структурную схему механизма (рисунок 1.6).
Рисунок 1.6 − Структурная схема рычажного механизма 6. Расчленяем механизм на структурные единицы и определяем их класс (рисунок 1.7).
Механизм 1-го класса Группа Ассура 2 класса, 2 порядка Рисунок 1.7 − Структурные единицы 7. Определяем класс всего механизма в целом. Класс механизма определяется наивысшим классом группы Ассура. В данном случае в механизм входит группа Ассура 2 класса, следовательно, механизм в целом относится к механизму второго класса. Пример № 2. Выполнить структурный анализ рычажного механизма, состоящего из пяти подвижных звеньев (рисунок 1.8).
Рисунок 1.8 − Кинематическая схема пятизвенного механизма Структурный анализ удобнее выполнять, используя вспомогательную таблицу, имеющую вид: Таблица 1.2 −Кинематические пары, звенья и класс пар
Из таблицы 1.2 следует, что: n=5, P5=7. Тогда подвижность механизма будет равна: W=3n - 2 P5 = 3 ·5 –2 ·7=1, (1.8) Значит, механизм состоит из механизма первого класса и присоединенных к нему групп Ассура. Строим структурную схему механизма и расчленяем на структурные единицы (рисунок 1.9).
Структурная схема Механизм 1 класса Группы Ассура 2 класса Рисунок 1.9 − Структурные единицы рычажного механизма Выводы: Механизм состоит из механизма первого класса и двух групп Ассура второго класса 2-го порядка. Следовательно, в целом механизм относится к механизму второго класса. Контрольные вопросы 1. Что называется механизмом? 2. Как классифицируются кинематические пары? 3. Какие кинематические пары относятся к низшим и к высшим? 4. Как определяется подвижность механизма, формула? 5. Что называется группой Ассура? 6. Как определяется класс гр. Ассура? 7. Цель и принцип построения заменяющего механизма. 8. Какова цель структурного анализа механизма, последовательность действия при анализе? 9. Как определяется класс всего механизма в целом?
Дата добавления: 2014-12-07; Просмотров: 1169; Нарушение авторских прав?; Мы поможем в написании вашей работы! Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет |