37720

Побудова кінематичної схеми плоского механізму та його структурний аналіз

Лабораторная работа

Коммуникация, связь, радиоэлектроника и цифровые приборы

Мета роботи - набути навичок складання структурних і кінематичних схем механізмів та проведення їх структурного аналізу. Зміст роботи: на прикладі моделі плоского механізму скласти кінематичну і структурну схеми, визначити кількість ланок, у тому числі вхідних і вихідних, кількість кінематичних пар, записати структурну формулу механізму та встановити його клас і порядок.

Украинкский

2013-09-25

952.57 KB

19 чел.

Міністерство освіти та науки України

Національний технічний університет України

«Київський політехнічний інститут»

Кафедра прикладної механіки

ПРОТОКОЛ ЛАБОРАТОРНОЇ РОБОТИ №1

З теорії механізмів і машин

На тему: «Побудова кінематичної схеми плоского механізму та його структурний аналіз»

Виконав:      студ. Гр. МІ-81                               ________________________                                           (підпис викладача )

                      ІІ  курсу ММІ

                      Святненко А.О.

Викладач:   Коломієць В. І.

Дата виконання:    «____» ____________2010р

Дата захисту:    «____» ____________2010р

Київ НТУУ «КПІ» 2010р


ВИЗНАЧЕННЯ СТУПЕНЯ РУХЛИВОСТІ МЕХАНІЗМУ ТА ЙОГО СТРУКТУРНИЙ АНАЛІЗ

-

Мета роботи - набути навичок складання структурних і кінематичних схем механізмів та проведення їх структурного аналізу.

Зміст роботи: на прикладі моделі плоского механізму скласти кінематичну і структурну схеми, визначити кількість ланок, у тому числі вхідних і вихідних, кількість кінематичних пар, записати структурну формулу механізму та встановити його клас і порядок.

Теоретичні відомості

Кінематична схема - це умовне зображення механізму, побудоване в певному масштабі, на якому зберігаються лише ті розміри, які визначають його кінематику. На кінематичних схемах використовують стандартні позначення елементів та їх з'єднань. Приклади таких позначень наведено в дод. 1.

До складу механізму можуть входити ланки та в'язі, які не впливають на його кінематику. Це так звані пасивні ланки та в 'язі. їх наявність у схемі зумовлена вимогами міцності і жорсткості конструкції, а також унеможлив-ленням появи мертвих положень, або заміною тертя ковзання тертям кочення.

Мертвими положеннями називають такі положення механізму, за яких при заданому законі руху вхідних ланок рух інших ланок не визначений.

До пасивних ланок належать спарники двокривошипних механізмів, ролики (у разі заміни тертя ковзання тертям кочення), якими споряджені штовха-чі кулачкових механізмів, пружні елементи та геометричні в'язі, які слугують для замикання вищих кінематичних пар у зубчастих і кулачкових механізмах та ін.

Ступенем рухливості механізму називають загальну кількість степенів вільності ланок механізму відносно стояка. Для плоского механізму ступінь рухливості визначають за формулою Чебишова:

w = Зn- р54

де п - кількість рухомих ланок; р5 - кількість кінематичних пар п'ятого класу (нижчих); р4 - кількість кінематичних пар четвертого класу (вищих). Перед тим як обчислити ступінь рухливості проводять аналіз кінематичної схеми, виключаючи з розгляду пасивні ланки і в'язі.

Структурна схема - це умовне зображення механізму, що містить стояк, рухомі ланки і кінематичні пари, побудоване без дотримання масштабу та співвідношень довжин і форм ланок, а лише відображає послідовність з'єднань ланок між собою.

Структурну схему механізму можна розглядати як ланцюг елементарних зчленувань ланок, приєднаний до найпростішого початкового механізму.

Найпростішим початковим механізмом називається механізм, подальше розчленування якого неможливе без порушення його основної функції - передачі руху.

Найпростіший початковий механізм містить стояк, рухому ланку і одну кінематичну пару, яку вони утворюють між собою (рис. 1.1). Для цих механізмів структурну формулу записують так: w = 3*1-2*1 = 1.

а б

Рис. 1.1. Початковий механізм

Елементарний ланцюг зчленувань ланок, або структурна група Ассура - це незамкнений кінематичний ланцюг, який при приєднанні до початкового механізму не має змінювати його ступінь рухливості. Щоб ця умова виконувалась, ступінь рухливості групи Ассура відносно стояка має дорівнювати нулю. Крім того, ланки, які входять до структурної групи, мають утворювати між собою лише нижчі кінематичні пари. Отже, згідно з означеними вимогами структурну формулу групи Ассура записують так:

Зп - 2р5 = 0.

Звідси можна знайти співвідношення між кількістю ланок і кінематичних пар у структурній групі:

Р5 = (3/2)п. (1.1)

Приклади найпоширеніших структурних груп показано на рис. 1.2. Усі вони відповідають умові (1.1).

Залежно від складності будови структурні групи поділяють на класи і порядки. За 1.1. Артоболевським клас структурної групи визначають за кількістю кінематичних пар у найскладнішому замкненому контурі, утвореному ланками групи. Порядок структурної групи визначають за кількістю вільних елементів кінематичних пар, якими ця група приєднується до сусідніх груп.

Спочатку вказують клас групи, а потім її порядок. На рис. 1.2 зображено структурні групи різних класів і порядків. Більшість сучасних плоских механізмів утворюються саме з таких структурних груп.

Аналізуючи механізм, його структурну схему будують на основі заданої кінематичної схеми. Оскільки структурні групи не містять вищих кінематичних пар, то за їх наявності в реальному механізмі слід спочатку побудувати схему миттєвого замінного механізму, кінематично еквівалентного заданому. У кожний момент часу в замінному механізмі переміщення, швидкості та прискорення точок такі самі, як і точок основного механізму, з якими ці точки збігаються. Суть заміни вищих пар нижчими можна проілюструвати на прикладі ланок, коли елементи вищої кінематичної пари, яку вони утворюють, мають постійну кривину (рис. 1.3).

Рис. 1.3. Схема заміни вищої кінематичної пари

Не потребує доведення очевидний факт, що чотириланковий шарнірно-важільний механізм, зображений пунктиром, буде кінематично еквівалентним основному механізму, якщо шарніри А і В розмістити в центрах кривини профілів. Отже, на схемі основного механізму для заміни вищої кінематичної пари нижчими необхідно в точці дотику елементів цієї пари провести спільну нормаль, а в центрах кривин елементів, що лежать на цій нормалі, помістити додаткові шарніри, які, в свою чергу, з'єднати із центрами обертання ланок основного механізму (див. рис. 1.3).

Для уніфікації структурних схем їх будують за такими правилами:

  1.  усі поступальні пари умовно замінюють на обертальні, при цьому поступально рухомі ланки розглядають як обертальні, миттєві центри обертання яких лежать на нескінченності;
  2.  базисні ланки зображують у вигляді заштрихованих багатокутників із шарнірами у вершинах;
  3.  на структурній схемі ланки не мають накладатись одна на одну;
  4.  стояк зображують також у вигляді заштрихованого багатокутника з кількістю вершин, що дорівнює кількості кінематичних пар, які він утворює з рухомими ланками.

Побудову структурної схеми починають завжди від стояка.

Структурний аналіз механізму проводять з метою встановлення класу і порядку механізму. Для структурного аналізу використовують побудовану структурну схему. Клас і порядок механізму визначають класом і порядком найскладнішої групи Ассура, яка входить до його складу.

Як ілюстрацію розглянемо структурну схему, зображену на рис. 1.4.

Рис. 1.4. Структурна схема механізму (а) та початковий механізм і структурні групи, з яких він складається (б)

Виділяючи структурні групи, слід керуватися такими правилами:

  1.  виділена структурна група має відповідати умові (1.1) і не розкладатися на простіші групи Ассура;
  2.  ланки, що залишилися, на структурній схемі мають утворювати замкнені ланцюги або початковий механізм;

- до структурних груп не можуть входити елементи стояка. Доцільно структурні групи виділяти в послідовності, зворотній до тієї, в

якій вони приєднувалися до початкового механізму.

Згідно з вищеозначеними принципами на рис. 1.4, а показано структурну схему, розчленовану на групи Ассура, і початковий механізм (рис. 1.4, б).

Як видно з рис. 1.4, до складу представленого механізму входять лише групи другого класу другого порядку. Отже, і весь механізм є механізмом другого класу другого порядку.

У межах одного класу і порядку для механізмів різного конструктивного виконання та функціонального призначення можуть застосовуватися одні й ті ж методи аналізу. Власне, з метою вибору оптимальних методів аналізу та їх реалізації і проводять структурний аналіз.

Послідовність виконання роботи

  1.  Отримати у викладача модель механізму.
  2.  Ознайомитися з принципом роботи механізму та характером руху його ланок. Установити, яка ланка є кривошипом.
  3.  За допомогою штангенциркуля виміряти розміри ланок. Результати вимірювань занести до табл.1 протоколу (дод. 1).
  4.  Накреслити в масштабі кінематичну схему в системі координат, початок якої сумістити із центром обертання кривошипа (рис. 1 протоколу). Вказати на схемі відстані між нерухомими шарнірами, а також провести осі руху повзунів відносно стояка.
  5.  Проаналізувати кінематичні пари і дані про них занести до табл. 2 протоколу.
  6.  Підрахувати кількість рухомих ланок, нижчих і вищих пар, попередньо відкинувши пасивні ланки та в'язі. Дані занести до табл. З протоколу.
  7.  Обчислити ступінь рухливості механізму.
  8.  Побудувати схему замінного механізму (рис. 2 протоколу) та структурну схему (рис. З протоколу).
  9.  Вибравши як ведучу ланку кривошип, виділити початковий механізм і приєднані структурні групи та зобразити їх на рис. З протоколу.

  1.  Визначити клас і порядок механізму.
  2.  Уважаючи ведучими різні ланки механізму, зв'язані зі стояком, визначити клас і порядок механізму, не креслячи структурних груп. Дані аналізу занести до табл. 4 протоколу.

  1.  ПОБУДОВА КІНЕМАТИЧНОЇ СХЕМИ ПЛОСКОГО МЕХАНІЗМУ.

Число

ланок, n

Число КП,

/

Ступінь рухомості

W=3n-2-

Примітка

6

9/0

W=3*6-2*9-0=0

Є надлишкові зв’язки пасивна ланка - 5

5

7/0

W=3*5-14-0=1

Нема зайв. Зв’язків

6

8/1

W=3*6-2*8-1=1

З вищою парою 5 кл.

Довжина

Ланки

Розмір, мм

25

75

80

50

80

80

82

82

120

52

80

110

КІНЕМАТИЧНА СХМА МЕХАНІЗМУ (додаток1) µ=0,002м/мм

СТРУКТУРНИЙ АНАЛІЗ

0.1

1.2

2.3

3.4

3.0

4.6

5.0

4.5

7.0

При 1й початковій ланці

При 3й початковій ланці

При 5й початковій ланці

При 7й початковій ланці

При 1й:

При  3й:

I(0,1)←II2(2,3) ← II2(4,5) ← II2 (6,7)

                II2(2,1)   

I(0,3)←  II2(4,5) II2 (6,7)

При 5й

При 7й

                           ← II2(2,1)

I(0,5)← II2(3,4) ← II2(7,6)

I(0,7)← III3(4,3,5,6) ← II2(2,1)


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

69094. Кросплатформне програмування. Створення DLL-бібліотеки 53.28 KB
  Запустимо Visual Studio 2008, із стартової сторінки перейдемо до створення проекту, виберемо тип проекту «Class Library». У вікні створення DLL всі поля заповнені значеннями за замовчанням. Як правило, їх слід перевизначити, задаючи власну інформацію. У полі Name задати ім’я DLL – MyLib.
69095. Створення компонентів Windows Forms 83.5 KB
  Запустіть Visual Studio 2008, із стартової сторінки перейдіть до створення проекту, виберіть шаблон проекту Windows Forms Application. У вікні Solution Name введіть ім’я Рішення Lab2. Вкажіть шлях до розміщення рішення в папці К-81. У вікні дизайнера змініть ім’я класу форми.
69096. Елементи керування: перемикачі і прапорці 54.5 KB
  Написати програму розрахунку вартості замовлення друку фотографій. Написати програму розрахунку вартості автомобіля в залежності від комплектації. Написати програму обчислення поточного дня з початку року вашого дня народження.
69097. Елементи керування: Списки 60 KB
  Для цього у вікні коду проекту виділимо ім’я змінної об’єкту, потім в головному меню виберемо пункт Refactor і підпункт Rename. У вікні, що відкрилося, вкажемо нове ім’я. Тоді будуть показані всі місця, що вимагають перейменування об’єкту, як це видно з рисунку. Натисніть кнопку Apply.
69099. Архитектура БД ORACLE 3.15 MB
  Система управления базами данных, СУБД (Database Management System DBMS), является одним из важнейших компьютерных инструментов в современных организациях. В большинстве компаний СУБД используют для записи транзакций и ведения бухгалтерского учета.
69100. Моделирование реляционной БД 703.5 KB
  Описание систем в виде объектов и взаимоотношений Модель реляционной базы данных Нормальные формы Введение В материалах предыдущей лекции были рассмотрены основные понятия связанные с архитектурой БД ORCLE. В частности: Определение СУБД; Основное назначение БД; Категории файлов данных.
69101. Базы знаний. Введение в интеллектуальные системы 211 KB
  Существенный вклад в становление новой науки внесли ее пионеры: Маккарти автор первого языка программирования для задач ИИ ЛИСПа Минский автор идеи фрейма и фреймовой модели представления знаний Ньюэлл Саймон Шоу Хант и другие.