Поперечно-строгального станка

1.2 Звено – это деталь или несколько деталей, жестко связанных между собой и движущихся в механизме как одно целое.

Подвижные звенья обозначены на рис. 1.1 цифрами 1…5, неподвижное звено (стойка) цифрой 0. Подвижные звенья: 1 - кривошип, совершающий вращение вокруг точки О₁ с постоянной частотой n₁; 2 – кулиса, совершающая плоскопараллельное движение; 3 – камень, вращающийся вокруг точки О₃; 4 – камень, движущийся поступательно; 5 – ползун, движущийся возвратно-поступательно. Входным звеном является кривошип 1, соединенный с приводом. Выходным звеном – ползун 5, с которым связан режущий инструмент поперечно-строгального станка. Механизм предназначен для преобразования вращательного движения кривошипа в возвратно-поступательное перемещение ползуна.

1.3 Кинематическая пара – это соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение. В данном механизме 7 кинематических пар. Все они являются низшими (их элементы – поверхности), высшие КП отсутствуют.

В данном механизме это кинематические пары:

1.4 Число степеней свободы плоского механизма определим по формуле Чебышева

где – число подвижных звеньев, – число низших кинематических пар, – число высших кинематических пар.

В нашем механизме =0, поэтому 3∙5 – 2∙7 = 1, то есть одна обобщенная координата определяет положение всех звеньев механизма. Следовательно, должно быть одно входное звено.

1.5 Любой механизм может быть образован путем последовательного присоединения к одному или нескольким начальным звеньям и стойке кинематических групп (групп Ассура) с нулевой сетью подвижности относительно тех звеньев, к которым группа присоединяется. Начальное звено – это звено, которому приписывается обобщенная координата. Это звено, образующее со стойкой кинематическую пару 5-го класса.

Рис. 1.2. Группа 4-5 W = 3×2 – 2×3=0. Класс 2-ой, порядок 2-ой.	Рис. 1.3. Группа 2-3 W = 3×1 – 2×1=1 Класс 2-ой, порядок 2-ой.	Рис.1.4. Начальное звено Класс 1-ый, порядок 1-ый

Структурная группа не изменяет числа степеней свободы механизма, к которому она присоединяется, то есть , откуда . Последнее условие выполняется, если = 2,4,6…, а …. Самая простая структурная группа состоит из двух звеньев и трех кинематических пар ( ). Это группа называется группой II класса, 2-го порядка. Порядок группы определяется числом свободных кинематических пар, которыми она может присоединяться к механизму.

Выделим группы Ассура согласно приведенному соотношению и , начиная с наиболее удаленных звеньев от начального звена. Изобразим группы Ассура и начальное звено.

1.6. Предложенный механизм является плоским шарнирно-рычажным механизмом, имеет одну степень свободы, состоит из двух структурных групп и начального звена. Класс механизма определяется наивысшим классом, входящих в него структурных групп. Рассматриваемый механизм – 2-го класса.

1.7. Число избыточных связей определяем по формуле , где =1…5, или для заданного механизма .

1.8. Устраним избыточные связи, понизив классы кинематических пар. Чтобы обеспечить , необходимо иметь для плоского механизма соотношение

0=1 – 6 +5 +4 +3 , откуда 6 – 1 = 5 +4 +3 . При =5 имеем
5 +4 +3 =29.

Вторым уравнением является условие неизменности числа кинематических пар: + + =7.

Первое равенство должно быть выполнено в механизме без избыточных связей, что обеспечивается =3, =2, =2 и 5×3 + 4×2 + 3 + 2 = 29 или = 4, = 0, = 3 и 5×4 + 4×0 + 3×3 = 29. В обоих случаях число кинематических пар 3 + 2 + 2 = 7 и 4 + 3 = 7.

Более рациональным служит первое соотношение = 3, = 2, = 2.

При понижении класса кинематических пар следует иметь в виду: как правило не понижается класс кинематических пар, образованных подвижными звеньями со стойкой (, ) и поступательных пар.

Понизим класс кинематических пар. Схема соответствующего механизма показана на рис. 1.5.

Примечание. Формальное устранение избыточных связей по уравнениям не всегда гарантирует их конструктивное исполнение. Так, невозможность применения пары 4-го класса в соединении звеньев 4-5 приводит к тому, что в контуре имеется лишняя степень свободы, тогда в контуре появляется одна избыточная связь.

Рис. 1.5. Схема механизма поперечно-строгального

станка без избыточных связей

Пример 2

1.1. Рассмотрим схему кулисного механизма брикетировочного автомата. Изобразим структурную схему (рис.1.6).

1.2. Подвижные звенья: 1 – кривошип (вращение вокруг точки ); 2 – камень (плоскопараллельное движение); 3 – кулиса (возвратно - вращательное движение); шатун (плоскопараллельное движение); 5 – ползун (возвратно-поступательное движение).

Подвижных звеньев = 5.

Входное звено 1 – кривошип, выходное – ползун 5.

1.3 Кинематические пары.

Всего кинематических пар 7, все низшие.

1.4.

Рис. 1.6. Структурная схема механизма брикетировочного автомата

1.5. Группы Ассура и начальное звено.

Рис. 1.7. Группа 4-5 W =3 –2 =3×2–2×3=0. Класс 2-ой, порядок – 2-ой.	Рис. 1.8. Группа 2-3 W =3 –2 =3×2–2×3=0. Класс 2-ой, порядок – 2-ой.	Рис.1.9 Начальное звено W =3 -2 =3×2-2×1=1 Класс 1-ый, порядок 1-ый.

1.6. Механизм шарнирно-рычажный, плоский, 2-го класса. Имеет одну степень свободы. Состоит из двух структурных групп и начального звена.

1.7. Избыточные связи: , где =1…5, или для
заданного механизма .

Принимаем соотношение 5 +4 +3 =29, получаемое при =3, =2, =3.

1.8. Понижаем класс кинематических пар соединений звеньев 0-3, 4-5 до 3-его; 1-2, 2-4 до 4-го. Схема механизма при =0 показана на
рис. 1.10.

Рис. 1.10. Схема механизма брикетирования без избыточных связей

Пример 3

1.1 Схема механизма компрессора (рис.1.11).

1.2. Подвижные звенья:

1 – кривошип (вращение вокруг точки О₁); 2 – шатун (плоскопараллельное движение); 3 – коромысло (возвратно-вращательное движение); 4 – шатун (плоскопараллельное движение); 5 – ползун (возвратно-поступательное движение).

Подвижных звеньев n = 5.

Входное звено 1 – кривошип, выходное – ползун 5.

Механизм предназначен для преобразования вращательного
движения кривошипа в возвратно-поступательное движение ползуна.

1.3. Кинематические пары.

Всего кинематических пар 7, все низшие.

1.4. , Тогда W = 1.

В механизме одно ведущее звено (кривошип 1).

Рис. 1.11. Структурная схема механизма компрессора

1.5. Группы Асура и начальное звено.

Рис. 1.12. Группа 4-5 Класс 2-ой, порядок – 2-ой.	Рис. 1.13. Группа 2-3 Класс 2-ой, порядок – 2-ой.	Рис. 1.14 Начальное звено Класс 1-ый, порядок 1-ый

1.5. Механизм шарнирно-рычажный, плоский, 2-го класса.

1.6. Избыточные связи q = W -6 n +5 p₅ =1-6×5+5×7=6.

1.7. Принимаем соотношение 5р₅+4р₄+3р₃=29, получаемое при р₅ =3, р₄ =2, р₃ =2. Понижаем класс кинематических пар, например, соединений звеньев 4-5, 2-3 до 3-его, 1-2, 3-4 – до 4-го. Получаем схему механизма (рис. 1.15).

Рис. 1.15. Схема механизма компрессора без избыточных связей

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском: