Анализ и синтез механизмов зубострогального станка (Структурный анализ механизма)

Структурный анализ механизма.

2.1  Рисуем структурную схему станка.

Рис.1

2.2  Проведем классификацию кинематических пар механизмов, результаты занесем в таблицу 1.

Табл.1

№	№ звеньев образующих пару	Условное обозначение	Наименование пары	подвижность
1	0-1		Вращательная	1
2	1-2		Вращательная	1
3	2-3		вращательная	1
4	3-0		вращательная	1
5	3-4		поступательное	1
6	4-5		Вращательное	1
7	5-0		поступательное	1

Исследуемый механизм состоит только из одноподвижных кинематических пар (p₁ = 7, р = 7), где p₁ – число одноподвижных кинематических пар в механизме, р – общее число кинематических пар в механизме. Определим вид реализуемого в паре замыкания и вид контакта элементов кинематических пар (высшее – низшее). Результаты занесем в таблицу 2.

Табл.2

№ кинематической пары	Вид замыкания	Вид контакта Высший/низший
1	Геометрическое	Низшая
2	Геометрическое	Низшая
3	Геометрическое	Низшая
4	Геометрическое	Низшая
5	Геометрическое	Низшая
6	Геометрическое	Низшая
7	Геометрическое	Низшая

2.3    Классифицируем звенья механизма.

Механизм имеет: четыре (n₂ = 4) двухвершинных (t = 2) линейных звена 1,2,4,5; одно ( n₃ = 1) трехвершинное (t = 3) звено 3, которое является базовым (Т = 3); пять (n = 5) подвижных звеньев.

2.4  Находим число присоединений к стойке. Механизм зубострогального станка имеет три (S = 3) присоединения к стойке.

2.5  Выделяем в станке простые, элементарные и с разомкнутыми цепями механизмы. В исследуемом сложном механизме можно выделить один элементарный механизм и два простых, один из которых  является кулисным механизмом, а второй кривошипно-ползунным механизмом. Механизмов с разомкнутыми кинематическими цепями  в исследуемом зубострогальном станке нет.

2.6  Выявляем простые стационарные и подвижные механизмы. Механизм имеет в своём составе только простые стационарные механизмы. Выявляем звенья закрепления и присоединения. В исследуемом механизме зубострогального станка звеньев закрепления нет. У него есть только одно звено присоединения - звено 3 (кулиса). Звено 3 одновременно входит в два простых механизма - кулисный и кривошипно-ползунный. Значит, для этого звена К₃ = 2.

2.7  Классифицируем механизмы станка. Исследуемый механизм имеет постоянную структуру, является сложным и однотипным. Он  состоит из одного элементарного механизма и двух стационарных простых, которые имеют в своём составе только замкнутые кинематические цепи.

2.8  Определяем подвижность простых механизмов станка.  Анализ движений звеньев  механизма показывает , что исследуемые простые механизмы , и сам сложный механизм существуют в трех подвижном (П=3) пространстве, в котором разрешены следующие простейшие независимые движения: два поступательных X и Y вдоль соответствующих осей; одно вращательное jz  вокруг оси Z. Формулы для определения подвижности механизмов имеют вид

П-1

   W=Пn- S (П-1)pi    ;

i=1

П-1

  W= S  ipi-k П   ;

i=1

для этого механизма формулы примут вид:

W = 3n-2p₁ -p₂,  где

W=p1+2p2 –3k;

k=p-n.

n – число подвижных звеньев;

p₁ – число кинематических пар 5-го класса;

p₂ – число кинематических пар 4-го класса;

Определим подвижность кулисного механизма. Этот механизм имеет три (n=3) подвижных звена 1,2,3 и четыре (p1=p=4) одноподвижных кинематические пары  О1,О2 ,А, А¢. Тогда его подвижность определится:

n = 3; p₁ = 4; p₂ = 0;  тогда

W = 3*3-2*4-0 = 1.

k = 4-3 = 1

W = 4+2*0-3*1 = 1

Найдем подвижность кривошипно-ползунного механизма. Кривошипно-ползунный механизм имеет: три (n=3) подвижных звена 3,4,5 и четыре (p1=p=4) кинематические пары D, С, В, К. Так как кривошипно-ползунный механизм по количественному и качественному составу кинематических пар и звеньев ничем не отличается от кулисного механизма, то его подвижность определяется по тем же формулам и так же равна единице (Wкп=1) .

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

2.10  Определяем подвижность сложного механизма. Подвижность сложного механизма поперечно-строгального станка определяется по формуле:

Wсм=Wк+Wкп-(K3-1).

Подставив численные значения, в результате получим:

Wсм=1+1-(2-1)=1

Так как исследуемый сложный механизм является однотипным, его подвижность также можно определять по формулам:

Подставив в эти формулы  исходные данные  ( n = 5, p = p1= 7) , найдем  подвижность  этого  сложного механизма

W см  = 3n-2p1  -p 2

W см  = p1 +2p 2  -3k

k= p-n

Подставим в формулы исходные данные,  получим:

W см  =3×5-2×7=1

W см = 7-3×(7-5)=1

k=7-5

Видно, что полученные результаты совпадают.

2.11        Проверим соответствует ли исследуемый механизм структурной математической модели. Механизм имеет семь (p=7) одноподвижных (p1=7) кинематических пар , пять (n=5) подвижных звеньев, из которых одно (n3 =1)базовое (T=3) трёх вершинное и четыре (n2=4) двух вершинных  (t=2) звена, три присоединения к стойке (S=3). Подставим в формулы

7=0.5(2×4+3×1+3)=7                           7=0.5(2×4+3×1+3)=7               

5=1+4=5                                             5=1+4=5

1=7-2×3=1                                           1=7-2×3=1

k=7-5=2

7=7

2.11  Выделим механизм первого класса. В соответствии И.И. Артоболевского, механизм первого класса для исследуемого механизма совпадает с элементарным механизмом.

2.12  Группы Ассура. В механизме зубострогального станка можно выделить следующие две структурные группы:

Каждая ,из структурных групп  имеет  два подвижных звена(n¢=n¢₂ =2).звенья двух вершинные (t=2) и  три одноподвижные (p=p₁=3) кинематические