Анализ и синтез механизмов качающегося механизма (Структурный анализ)

Выделяем в станке простые, элементарные и с разомкнутыми цепями механизмы. В исследуемом механизме можно выделить один элементарный механизм:

 

Два простых, один из которых шарнирный четырехзвенник:

 

А второй, кривошипно-ползунный механизм:

 

Механизмов с разомкнутыми кинематическими цепями в исследуемом качающемся конвейерном механизме нет.

1.7 Механизм имеет в своем составе только простые стационарные механизмы.

1.8 Выявляем звенья закрепления и присоединения. В исследуемом механизме качающегося конвейера  звеньев закрепления нет. У него есть только одно звено присоединения - звено 3 (коромысло). Звено 3 одновременно входит в два простых механизма - шарнирный четырехзвенник и кривошипно-ползунный механизм. Значит, для этого звена К₃=2.

1.9 Исследуемый механизм имеет постоянную структуру, является сложным и однотипным. Он состоит из одного элементарного механизма и двух простых, которые имеют в своем составе только замкнутые кинематические цепи.

1.10 Определим подвижность простых механизмов станка. Анализ показывает, что механизм существует в трехмерном пространстве (П=3). Здесь разрешено движение по х; у; (поступательное) и вращение вокруг оси z. Значит общая формула для определения подвижности примет вид формулы Чебышева:

W=3n-2p₁-p₂

W=p₁+2 p₂-3k

k=p-n

Определяем подвижность шарнирного четырехзвенника. Этот механизм имеет: три (n=3) подвижных звена 1,2,3; четыре (р₁ = р =4) кинематические пары 0,A,B,C. Тогда, его подвижность определится:

WШ=3·3-2·4=1

WШ=4-3·1=1

k=4-3=1

Определяем подвижность кривошипно-ползунного механизма. Этот механизм имеет: три (n=3) подвижных звена 1,2,3; четыре (р₁ = р =4) кинематические пары C,B,D,E. Тогда, его подвижность определится:

WК=3·3-2·4=1

WК=4-3·1=1

k=4-3=1

1.11 Подвижность механизма с незамкнутыми кинематическими цепями. Так как в станке нет механизмов с незамкнутыми кинематическими цепями, то нет и необходимости определять их подвижность.

1.12 Определяем подвижности сложного механизма по формулам:

WСМ=WШ+ WК-(KЗ-1)

WСМ=1+1-(2-1)=1

Определяем подвижности сложного механизма по формуле Чебышева:

n=5   - пять подвижных звеньев

p₁=7  - одноподвижные кинематические пары

p₂=0  - двуховдвижные кинематические пары

WСМ=3·5-2·7=1

k=7-5=2

WСМ=7-2·3=1

Видно что, полученые результаты совпадают.

1.13 Проводим анализ структурной модели механизма. Проверяем, соответствует

ли исследуемый структурной математической модели. Механизм имеет: семь

(р=7) одноподвижных кинематических пар; пять (n=5) подвижных звена, из которых (n₃=1) базовое (Т=3) трех вершинное (t=3) и четыре (n₂=5) двухвершинных (t=2); три присоединения к стойке (S=3) и нет звеньев закрепления (Z=0).

Структурная математическая модель имеет вид:

        

Где, n_t- число подвижных t-вершинных звеньев; z- число закреплений.

Подставим в математическую модель данные исследуемого механизма; последние уравнения должны превращаться в тождества.

7=0,5(1·3+2·4+3)=7

                     5=1+4=5                                   7=0,5(1·3+2·4+3)=7

                     1=7-2·3=1                               5=1+4=5

                     2=7-5=2                                   1=3·5-2·7=1

7=7

Так как уравнения модели превратились в тождество, то исследуемое устройство имеет правильную структуру и является механизмом.

1.14 Выделяем механизм первого класса. В соответствии с классификацией И.И. Артоболевского механизм первого класса для исследуемого механизма совпадает с элементарным механизмом.

1.15. В механизме качающегося конвейера можно выделить следующие две структурные группы  Ассура:

 

Видно, что выделенные структурные группы Ассура полностью подобны по видовому и количественному составу звеньев и кинематических пар. Каждая структурная группа имеет: два подвижных звена (n’=n’₂=2), причем все звенья двухвершинные (t=2) и, значит, базовое звено так же имеет две вершины (Т=2); три (р=3) одноподвижные кинематические пары, из которых две внешние (S’=2).

1.16 Проверяем, соответствует ли выделенные структурные группы их математическим моделям. Так как группы структурно подобны, то проверку ведем только по одной группе. Подставив в структурную модель группы их исходные данные, получим:

3=0,5(2·2+2)=3                   3=3

2=2                                      3=0,5(2·2+2)=3

k=3-2=1                               2=2

                        W=3-1·3=0                         W=3·2-2·3=0

Анализ показывает, что выделенные кинематические цепи являются