Структурные группы плоских рычажных механизмов

Условие существования структурных групп плоских рычажных устройств описывается формулой

W = 3n - 2P5 = 0.

Потому что количество подвижных звеньев механизма n и количество кинематических пар P5 – целые числа, то соответственно

,

откуда можно прийти к выводу, что количество звеньев n в структурной группе кратно 2, либо чётно.

А потому что количество кинематических пар в структурной группе Структурные группы плоских рычажных механизмов описывается формулой

,

то отсюда можно прийти к выводу, что количество кинематических пар P5 в структурной группе кратно 3.

Примеры структурных групп приведены на рис. 1.3.

Рис .1.3. Примеры структурных групп.

При добавлении к механизму 1-го класса разных структурных групп можно получить механизм, состоящий из одной либо нескольких структурных групп и механизма 1-го класса Структурные группы плоских рычажных механизмов.

Механизмам, состоящим из одной либо нескольких структурных групп, присваивается определённый класс. Класс механизма соответствует наивысшему классу входящих в него структурных групп. Примеры устройств разных классов приведены на рис .1.4.

Не путать класс механизма, класс структурной группы и класс кинематической пары!


Рис. 1.4. Механизмы разных классов

Порядок структурной группы равен числу свободных кинематических пар Структурные группы плоских рычажных механизмов, которыми она присоединяется к более обычному механизму. Примеры структурных групп 1-го, 2-го и 3-го порядков приведены на рис.1.5. Тут стрелками показаны свободные кинематические пары, которыми эти структурные группы могут подсоединяться к другим звеньям либо структурным группам при синтезе устройств.

Рис.1.5. Порядок структурных групп

Очень обширно всераспространены плоские рычажные механизмы, в состав Структурные группы плоских рычажных механизмов которых входят структурные группы 2-го класса. Эти структурные группы подразделяют на 5 видов (модификаций). Их кинематические схемы приведены в таблице 1.1. 1-ый вид имеет два звена и три вращательные кинематические пары, во 2-м виде одна из последних вращательных пар заменена поступательной, в 3-ем виде поступательной парой заменена средняя вращательная пара, в Структурные группы плоских рычажных механизмов четвертом виде две последние вращательные изменены 2-мя поступательными, а в 5-ом виде поступательными парами изменены последняя и средняя вращательные пары. Любой из видов этих структурных групп, будучи присоединен к исходному механизму, состоящему из стойки и кривошипа, образует определенный тип простого рычажного механизма: шарнирный четырехзвенник, кривошипно-ползунный, кулисный, тангенсный Структурные группы плоских рычажных механизмов либо синусный механизмы.

Таблица 1.1

Виды структурных групп 2-го класса

Кинематические схемы структурных групп 1…5 видов Механизмы, содержащие надлежащие структурные группы

Для определения класса механизма его нужно расчленить на структурные группы, начиная с конца механизма. За начало механизма принимают ведущее звено (исходный механизм).

От конца механизма отделяются поочерёдно простые структурные группы до того времени Структурные группы плоских рычажных механизмов, пока не остается только механизм 1-го класса (исходный механизм). При этом следует подразумевать, что исходных устройств может быть несколько.

Класс механизма определяется по наивысшему классу входящих в него структурных групп. Количество исходных устройств равно величине W.

На рисунке 1.6 показан пример расчленения рычажного механизма на структурные группы. За ранее вычисляют Структурные группы плоских рычажных механизмов степень подвижности механизма W по формуле:

W = 3n - 2P5 - P4..

В этом случае W = 1, а это гласит о том, что в механизме должно быть одно ведущее звено и, соответственно, один исходный механизм. Потом отделяется структурная группа 2 класса 2 вида, состоящая из звеньев 4 и 5, а за ней – структурная группа Структурные группы плоских рычажных механизмов 2 класса 1 вида со звеньями 2 и 3.


Рис. 1.6. Расчленение механизма на структурные группы

Лишниие связи

В неких случаях при проектировании устройств вводятся так именуемые лишниие связи (дополнительные звенья) для увеличения жёсткости конструкции, улучшения критерий передачи сил и т.д. (рис. 1.7.)

Рис. 1.7. Механизм с лишней связью

В данном случае степень свободы рассчитывается по формуле

W Структурные группы плоских рычажных механизмов = 3n - 2P5 – q,

где q – число пассивных связей.

Излишние степени свободы

Излишние степени свободы, которыми обладает механизм, употребляются, обычно, для упрощения кинематической схемы либо увеличения КПД механизма.

К примеру, меж кулачком 1 и толкателем 2 кулачкового механизма устанавливается ролик 3, служащий для уменьшения трения (рис. 1.8).

Рис. 1.8. Кулачковый механизм с роликовым толкателем.

В данном случае степень подвижности Структурные группы плоских рычажных механизмов механизма, вычисленная по формуле П.Л. Чебышева, будет равна 2:

W = 3n - 2P5 - P4 = 3 . 3 – 2 . 3 - 1 = 2 .

Тут очевидно находится лишняя степень свободы, а конкретно вращение ролика под действием силы трения качения. Её следует учесть при проведении структурного анализа данного механизма. Ведь разумеется, что механизм может работать и без ролика 3. Но Структурные группы плоских рычажных механизмов при всем этом трение качения будет заменено трением скольжения меж кулачком и толкателем (другими словами кулачек и толкатель образуют высшую кинематическую пару).


strukturnaya-izomeriya.html
strukturnaya-model-z-frejda-1923-g.html
strukturnaya-organizaciya-fajlov.html