Структурний аналіз механізму

Структурний аналіз механізму починають з визначення його степеня рухомості. Аналіз можна проводити як за реальним зразком, так і за кінематичною схемою механізму. В першому випадку цей аналіз називається експериментальним, а в другому аналітичним. У реальних умовах виробництва та експлуатації механізмів значення степеня рухомості механізму, знайденого цими способами, можуть не збігатися. Це може бути викликано:

· технологічними умовами (недостатня точність обладнання при виготовлені ланок або їхня деформація при роботі);

· особливостями конструкції ланок І кінематичних пар;

· необхідністю підвищення ККД (зменшення сил тертя) та ін.

Подібні причини обумовлюють наявність у механізмах додаткових ланок або зміну їх виду, що призводить до виникнення в механізмі додаткових зв'язків (надлишкових або пасивних) або зайвих степенів вільності (місцевих рухомостей).

• Надлишкові (пасивні) зв'язки - це зв'язки, усунення яких зі складу механізму не змінює рух його вихідної ланки.

Кількість надлишкових зв'язків (або місцевих рухомостей) можна визначити за формулою Озола:

Де Wф - степінь рухомості механізму, який був знайдений експериментально.

При q = 0 - механізм буде статично визначеною системою, при q > 0 - статично невизначеною.

Статично невизначена система має підвищені вимоги до точності виготовлення ланок і кінематичних пар. Але при виборі схеми механізму бажано, щоб вимоги до точності виготовлення ланок і пар були невеликі. Отже, краще використовувати статично визначені механізми. Такі механізми називаються механізмами з оптимальною структурою або самоустановними. При проведенні структурного аналізу механізмів із надлишковими зв'язками ці зв'язки треба усунути. Для цього існує два способи: можна або вилучити ланку, відсутність якої не змінить рух вихідної ланки, або змінити клас кінематичної пари (див. приклад виконання лабораторної роботи).

Проводити структурний аналіз зручно за структурною схемою. О.С.Кореняко запропонував на структурній схемі ланки зображувати геометричними фігурами, в залежності від того, скільки пар ця ланка утворює: дві пари - відрізок, три - трикутник і т. ін. [3]. Структурна схема будується для механізмів із нижчими кінематичними парами (КП). Всі пари зображуються кружечками, а біля позначки поступальної нари ставлять знак нескінченості (). Нумерація ланок і позначення КП повинні відповідати кінематичній схемі механізму. До зображення КП на структурній схемі повинно підводитися не більш ніж дві ланки. Геометричну фігуру, яка на структурній схемі зображує стояк, підштриховують.

Послідовність побудови структурної схеми:

1.Вищі кінематичні пари замінюють нижчими.

2.Поступальні пари замінюють обертальними (позначка "").

3.Зображують стояк за числом його елементів.

4.Зображують ланки, що утворюють кінематичні пари зі стояком.

5.Зображують решту ланок у послідовності утворювання замкнутих контурів.

Послідовність заміни вищих пар нижчими:

1.Через точку контакту елементів вищої кінематичної пари проводять спільну нормаль до цих елементів.

2.На цій нормалі знаходять центри кривизни елементів вищої кінематичної пари.

3.У центрах кривший розміщують нижчі обертальні кінематичні пари та з'єднують їх між собою додатковою ланкою.

Примітка: якщо один елементів пари пряма лінія (центр кривизни знаходиться в нескінченності), то на цій прямій, як на вісі, розміщують поступальну пару. Якщо один з елементів є точкою - то обертальну пару розміщують у цій точці.

4. У склад механізму вводять ланки, які раніше утворювали вищу пару.

Увага! При проведені заміни вищої пари нижчими, обов'язково потрібно підрахувати степінь рухомості механізму до та після заміни. Ці степені рухомості обов'язково повинні збігатися.