Структурный анализ механизма

Данный механизм состоит из шести звеньев: стойка 0, кривошип 1, шатун 2, кулиса 3, кулисный камень 4, ползун 5. Звенья механизма образуют семь кинематических пар: 0 – 1, 1 – 2, 2 – 3, 3 – 0, 4 – 5 – вращательные, одноподвижные, пятого класса; 3 – 4 – поступательные, одноподвижные, пятого класса; 5 – 0 – цилиндрическая, двухподвижная, четвертого класса. Все кинематические пары низшие, механизм – рычажный. Механизм также является плоским (звенья механизма движутся в плоскостях, параллельных неподвижной плоскости), содержит два замкнутых кинематических контура (0-1-2-3-0, 0-3-4-5-0). Число степеней свободы механизма определим, применяя универсальную формулу Чебышева

,

где n – число звеньев, p_Н – число низших кинематических пар. В рассматриваемом механизме n = 6, p_Н = 7, поэтому - механизм обладает одной степенью свободы.

Выявим избыточные связи: кинематическая пара стойка-ползун, как видно на структурной схеме, имеет ветвление: число избыточных связей типа Б определим по формуле

,

где i - индекс ветвления пары, S_i – число независимых связей в i – той ветви, S – класс кинематической пары. Так как в данном случае ,(оба ветвления цилиндрические) и(класс цилиндрической пары – четвертый), то

Число избыточных связей, образованных при замыкании контуров (тип В), определим из формулы Малышева

,

где W_Ч – число степеней свободы, найденное по формуле Чебышева, W_СМ – число степеней свободы, найденное по формуле Сомова – Малышева: ,

где i – класс кинематических пар, p_i – число кинематических пар класса i.

В данном случае

и .

Таким образом, в механизме имеется четыре избыточные связи типа Б и пять избыточных связей типа В.

В соответствии с принципом Ассура, выделим начальный механизм, обладающий числом степеней свободы всего исследуемого механизма. Этот механизм – кривошипный, состоит из стойки 0 и кривошипа 1. Остальные звенья образуют ведомую цепь, имеющую нулевую подвижность относительно звеньев начального механизма. Ведомая цепь состоит из двух структурных групп первого класса второго порядка: ВВВ и ПВП (2 – 3 и 4 – 5)

Рис. 2 Структура механизма