Структурный, кинематический и динамический анализ механизмов

Введение

Механика машин представляет собой науку, состоящую из 2-х дисциплин. Первая называется "теория машин", вторая "теория механизмов". В теории машин рассматривается вопрос теории строения машин, связанные с разработкой методов построения принципиальных схем машин как совокупности механизмов, обеспечивающей оптимальную производительность машин при оптимальных условиях её работы.

В теории механизмов изучают свойства отдельных типовых механизмов, применяемых в самых различных приборах и устройствах.

Теория механизмов – это наука, изучающая строение, кинематику и динамику механизмов в связи с их анализом и синтезом. Движение механизмов зависит от их строения и сил, действующих на них. Поэтому удобно предложение теории механизмов, проблему анализа механизмов разбить на две части:

1)Структурный и кинематический анализ.

2)Динамический анализ механизмов.

Структурный и кинематический анализы механизмов, имеют своей целью изучение теории строения механизмов, исследования движения тел, их образующих, с геометрической точки зрения независимо от сил, вызывающих движение этих тел.

Динамический анализ механизмов имеет цель изучить методы определения сил, действующих на тела, образующие механизм во время движения этих тел, и изучение взаимосвязи между движениями этих тел, силами на них воздействующих, и массами которыми обладают эти тела.

Изучение механики машин начинается с раздела теории механизмов (плоских), т.к. изучив свойства отдельных механизмов, и их видов, можно переходить к изучению совокупности механизмов, образующих какую-либо машину, т.е. к теории машин.

[pic 1]

4. 1.Структурный анализ рычажного механизма

1.1. Построение планов механизма

 Найдем крайнее положение, занимаемое механизмом. На рис. 1,1 это   положение под номером 12.

Для построения остальных положений разделим траекторию, описываемую точкой А (окружность), на 12 равных частей. В качестве отправной точки будет точка 12.

На рис. 1.1 также приведены положения механизма, анализ которых необходимо провезти – это положения 4(красный цвет) и 9(синий цвет).         

Рис. 1.1 План положений механизма

[pic 2]

[pic 3]

1.2 Виды кинематических пар, типы звеньев

Структурный анализ основан на том, что любой рычажный механизм можно представить состоящим из стойки с ведущим звеном (или с ведущими звеньями) и некоторого числа структурных групп (групп Ассура).

Ведущее звено, входящее в  низшую пару со стойкой, обладает одной степенью свободы. Поэтому, если из любого рычажного механизма можно выделить стойку с ведущими звеньями, то оставшаяся часть буде обладать нулевой степенью свободы. Ее можно будет рассматривать как некоторый набор более простых (уже не подлежащих делению) кинематических цепей с  нулевой степенью свободы, т. е. структурных групп.

После разложения механизма на группы Ассура необходимо разделить класс каждой группы, установить порядок соединения групп, и составить формулу строения механизма. Результаты структурного анализа, представленные в виде формулы строения механизма, позволят наметить метод и порядок кинематического и силового анализа механизма. Определение перемещений, скоростей, ускорение проводится от ведущего звена в порядке присоединения групп. Силовой расчет ведется со структурными группами (отдельно для каждой группы) в обратном порядке: от наиболее удаленного к ведущему звену.

1.3 Структурные группы Ассура

Произведем расчет рычажного механизма качающегося механизма с ведущим звеном 1. Выделим группу из двух звеньев 5 и 4 и трех пар (рис. 1.2). Оставшаяся часть будет представлять коромыслово-шатунный механизм. Далее отделяем группу из следующих двух звеньев 2 и 3 и трех пар. Ведущее звено 1 и стойка 0, образующие вращательную пару, являются механизмом 1-го класса, а выделенные группы относятся ко 2-му классу, так как состоят их двух звеньев и трех пар.

Рис.1.2 Структурные группы Ассура[pic 4]