Структурный анализ механизма

Структурный анализ механизма является первым этапом работы. Он состоит в определении числа подвижных звеньев механизма, числа кинематических пар, класса каждой пары, числа степеней подвижности и включает также разложение механизма на группы. Группы необходимо отделять так, чтобы движение оставшейся части механизма не претерпело в результате этого никаких изменений. Важно также усвоить правильную последовательность отделения групп. В дальнейшем все построения производятся в обратном порядке, то есть в порядке присоединения групп к исходному двухзвенному механизму.

Алгоритм проведения структурного анализа.

1. Начертить кинематическую схему механизма.

2. Обозначить все подвижные звенья механизма.

3. Заглавными буквами латинского алфавита обозначить все кинематические пары и класс кинематической пары.

4. Определить степень подвижности механизма.

5. Удалить лишние степени свободы (если они есть).

6. Удалить пассивные связи (если они есть).

7. Заменить высшие кинематические пары на низшие.

8. Отсоединить от механизма группу Ассура второго класса (два звена) так чтобы, оставшийся механизм продолжал работать, а степень его подвижности (W) не менялась (оставалась прежней).

9. Если нельзя отсоединить группу Ассура второго класса, то отсоединить группу Ассура третьего класса (четыре звена) так чтобы, оставшийся механизм продолжал работать, a (W) не менялась.

10. Если нельзя отсоединить группу Ассура третьего класса, то отсоединить группу Ассура четвертого класса, так чтобы оставшийся механизм продолжал работать, a (W) механизма не менялась.

11. Класс механизма определяется по наивысшему классу группы Ассура, входящей в состав механизма.

Произведем структурный анализ механизма, изображенного на рисунке 1

1 - кривошип О₁А; 2 - камень кулисы; 3 - кулиса АО₂В; 4 - шатун ВС; 5 - ползун С. Число подвижных звеньев n = 5 Число низших кинематических пар Р₅=7 (0-1; 1-2; 2-3; 3-0; 3-4; 4-5; 5-0) Число высших кинематических пар - Р₄= 0

Рисунок 1 - Кинематическая схема механизма

Степень подвижности механизма: W = 3n - 2p₅- p₄ = 3۬۬∙5 - 2∙7 = l

Разложим механизм на структурные группы, для чего составим структурную схему механизма (Рисунок 2). Поступательные кинематические пары заменяем вращательными. Нулевое звено (стойку) изображаем неподвижной прямой 0. Ведущее звено 1 изображаем отрезком с двумя шарнирами (цифра 1 в записи кинематических пар встречается дважды). Аналогично звено 2 изображаем отрезком 2 с двумя шарнирами на концах.

Рисунок 2 - Структурная схема

Третье звено изображаем треугольником (цифра 3 в записи кинематических пар встречается трижды); звенья 4 и 5 изображаем отрезками с двумя кинематическими парами. Звенья 1,3,5 замыкаются на нулевое звено.

Отсоединяем сначала двухповодковую группу Ассура, состоящую из звеньев 4,5. При этом оставшийся механизм продолжает работать, а степень подвижности W не меняется. Затем отсоединяем двухповодковую группу Ассура, состоящую из звеньев 2 и 3. Оставшиеся два звена 0 и 1 образуют ведущий механизм.

(шатун ВС- ползун С) группа 2 класса 2 порядок

(камень А-кулиса О₂А)-группа Ассура 2 класса 2 порядка

(стойка-кривошип О₁А) ведущий механизм механизм 1 класса

Рисунок 3 – Группы Ассура

Таким образом, изображаемый механизм, обладающий одной степенью подвижности, можем рассматривать как образованный путем последовательного присоединения к стойке О и ведущему звену 1 двух групп, состоящих из звеньев 2, 3 и 4, 5.

По классификации И.И. Артоболевского он относится к механизмам 2 класса, третьего семейства.

Формула строения механизма: I(0,1)→II(2,3)→III(4,5).