1. Структурний аналіз важільного механізму
кінематичний штовхач важільний
Структурний аналіз механізму полягає у визначенні двох структурних характеристик - ступеня аномальності і ступеня ірраціональності.
Визначаємо ступінь аномальності S структури механізму за формулою:
, (1)
де n - число рухомих ланок;
- число кінематичних пар першого, другого, третього, четвертого і п'ятого класів відповідно;
- кількість вхідних зв'язків.
Для двоконтурного кривошипно-ползунного механізму двигуна автомобіля представленого на аркуші завдання, число рухомих ланок (кривошип 1, два шатуна2,4, два повзуна 3, 5); число пар п'ятого класу р5=3 (шарніри О, А, В); число пар четвертого класу р4=4 (поршень-палець С, D і дві циліндричні пари S3, S5); число вхідних зв'язків (Узагальнена координата j1).
Підставляючи числові значення у формулу (1), отримаємо:
S=3 * 5 - 2 * (3 + 4) - 1=0 - структура нормальна.
Далі визначаємо ступінь ірраціональності s структури механізму за формулою:
. (2)
Підставляючи числові значення у формулу (2), отримаємо:
S=3 * 5 - 3 * 3 - 2 * 4=- 2
Структура має дві надлишкові поперечно-кутові зв'язку.
Проведений аналіз показав, що, незважаючи на наявність 2 поперечно-кутових надлишкових зв'язків, механізм працездатний, так як структура його нормальна.
2. Кінематичний аналіз механізму
Кінематичний аналіз механізму полягає у визначенні положення механізму, а також швидкостей і прискорень ключових точок ланок механізму в даному положенні.
2.1 План положення механізму
Для побудови положення механізму визначаємо масштабний коефіцієнт плану положення за формулою:
?l=LAB |/AB (3)
де LAB - довжина ланки АВ, м
АВ - довжина відрізка АВ на плані положення, мм.
Для зручності побудов приймаємо розмір ланки АВ на креслення рівним 50 мм. Тоді масштабний коефіцієнт за формулою (3) буде дорівнює:
?l=0,17/50=0,0034 м/мм
Визначаємо інші розміри плану положення механізму через масштабний коефіцієнт.
Довжина відрізка ОА=ОС=LOA/?l=0,04/0,0034=11,765 мм
Довжина відрізка AS 2=CS 4=L AB/3 * ? l=0,17/3 * 0,0034=16,7 мм
З урахуванням масштабного коефіцієнта плану положень будуємо план положення механізму.
На горизонтальній осі фіксуємо положення точки О. Потім під кутом j1=150 проводимо відрізки ОА і ОС в заданому масштабі довжиною 15 мм. Положення точок D і В визначаємо способом зарубок. З отриманої точки А циркулем проводимо дугу радіуса АВ=50 мм, відповідного довжині шатуна в заданому масштабі, до перетину з горизонтальною віссю. Точка перетину дуги і горизонтальної осі є точка В. Поєднавши точки А і В, отримаємо відрізок, що відображає на плані механізму ланка АВ. Аналогічно визначаємо положення точки D.
.2 План швидкостей механізму
Для побудови плану швидкостей механізму задаємося масштабним коефіцієнтом ?v (м/с)/мм плану швидкостей за формулою
?v=VA/pa (4)
де VA швидкість точки A, м/с;
ра - довжина відрізка ра, отображающего швидкість точки А на плані швидкостей, мм.
Швидкість VA визначається за формулою:
VA =? 1 * LOA, (5)
де кутова швидкість ланки 1, рад/с
довжина ланки
Кутова швидкість визначається за формулою:
, (6)
де частота обертання ланки 1 (за завданням), об./Мін.
Підставляючи числові значення у формули (5) і (6), отримаємо:
? 1=3,14 * 4400/30=460,5 рад/с,
VA=460,5 * 0,04=18,42 м/с.
Для зручності побудов плану швидкостей приймаємо ра=50 мм.
Підставляючи числові значення у формулу (4), визначаємо масштабний коефіцієнт плану швидкостей:
?V=18,42/50=0,3684 (м/с)/мм
Переходимо до побудови плану швидкостей механізму в заданому положенні (дод. 1.). Для цього з обраної як полюса плану швидкостей довільної точки відкладаємо вектор ра (довгої 50 мм) в напрямку обертання кривошипа перпендикулярно ланці ОА.
Швидкість точки В являє собою суму швидкостей точки А, відомої і по величині, і по напрямку, і швидкості точки В відносно А
. (7)
Вирішуємо векторне рівняння (7) графічно, шляхом побудови плану швидкостей. З точки р проводимо лінію, паралельну направляючої повзуна В, а з точки а - лінію, перпендикулярну шатуну АВ, яка відображає швидкість VAB. Точка перетину цих ліній є точка в, а вектор рв на плані швидкостей є аналогом абсолютної швидкості VB
На відрізку ав плану швидкостей, що відображає відносну швид...
