Добавил:
Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

книги / Учебное пособие по теории механизмов и машин для студентов-заочников, обучающихся по направлениям 552900, 551800, 552100

..pdf
Скачиваний:
0
Добавлен:
12.11.2023
Размер:
5.81 Mб
Скачать

 

 

 

Рис. 6. План скоростей

( <я ' и

ускорений

 

для

 

 

 

 

шарнирного

четырехзвенника

 

 

 

 

 

 

 

 

Вектор

а в

 

направлен

по

звену

А З

к центру вращения

- точ­

ке

А

 

На чертеже

выбираем точку Я ”

-

полюс.

 

 

= йх>

=

= 0. Из т„

 

£

проводим

вектор {V S

, изображающий

5 В

 

(рис. ЬбЧ Длина отрезка ( (£&

выбирается

 

произвольной, но та­

кой,

чтобы масштаб плана ускорений

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

__

 

 

^ cO-j /€f

 

 

м с‘

 

 

 

 

 

 

 

 

J U a

» ( Х 6)

~ СЯ&) " (СЕ6) Л,

М*4

 

 

 

 

 

 

 

 

выражался

простым числом.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Векторное уравнение ускорений для

структурной группы Пj :

 

 

 

J o t c - # в + § с а + а %

 

 

 

 

 

 

( 2'

 

 

 

( 5 С = <3и + § с ®

+ ® е э

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

где

 

_ п

-

сОх £х.

-

Уев

- нормальное ускорение

точки

С

 

&СВ

Л е е

 

 

 

 

 

 

 

относительно

т .

3

,

направ-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ленное

вдоль

С З

от

С

к

3

;

 

 

 

 

 

CtCQ "

тангенциальное ускорение

точки

 

С

относительно

3

 

 

 

 

 

направленное

перпендикулярно

 

С З

;

 

 

 

 

 

п

 

=.

^ с З

_

 

 

- нормальное ускорение

точки

с

 

 

а С З 9

Л е з

 

'

-

относительно точки

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^

 

 

направленное

вдоль

звена

С2>

 

от

С

к JP

 

 

 

& с з

~ тангенциальное ускорение

точки

 

С

относительно

 

 

 

 

 

 

т . 2 )

, направленное перпендикулярно

с &

 

 

CLQQ

соответствует

отрезок

S r i , плнна,

длина

которого

( £ п , ' = а сп 0 / j J a r

 

_

 

 

 

ci £22

соответствует

вектор

плена с

длиной

(

' =

= а Ъ х> /

(рис. Ьб).

 

 

 

 

С учетом уравнений системы

(26 \

значений

(

£ п

/

»

( 'Я ? п i

> и

их направлений,достраиваем

план ускорений.

Среди-

нив полученную точку

£

с

полюсом

JT"

,

получим

вектор

с *

соответствующий

а

с

(рис. Ьб\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а с = ( Я

с ) р а

)

а Ц в = ("л, с ) р а

;

 

 

 

 

 

с ) р а .

Ускорение точки

S

находим,

соединив

т .

 

с

к

6

 

 

 

с &

~

C S

 

 

 

as =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

с б

С В

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Угловые ускорения

звеньев 2

и

3:

 

 

 

 

 

 

 

 

-

а Т в

C ^ f C )p a

Р _ а ' с з

 

_ (” х с ) М а

* * *

Л ев

"

 

 

-4

 

 

'

3 ~

 

Лсз>

~

 

< s

 

 

направление^

<£^

и

S 3

определяется

установкой векторов

а с в

и

а е р

 

в

точку

с

схемы по способу

рассмотренно­

му выше для скоростей (рис. 6 \

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

р) Кривошипно-ползунный механизм

А В С

(рис.

7 ) .

Структурная

формула i

 

 

(2,

3' .

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные: £ л в

= Л ,

;

£ в с

= £ г

Л ОА

=

 

 

^АВ

= — Jo **

-

 

 

* eonst.

 

 

 

 

Скорость

точки

3

 

Уд

=

 

 

£ т

 

Вектор

Уд

перпенди-

кулярен

А 8

 

охемы и направлен

е

сторону

вращения кривошипа

А £

По аналогии

с

примером

А)

строим

вектор

~р£

Мас-

штаб

 

 

 

 

у

 

МС~

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С р б >

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Далее для

структурной

группы Пг

составляем

векторные урав­

нения скоростей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ifc ~ У в

*

^СВ

j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ifc = йсх * tfccx

ITQSQ - вектор относительной скорости

точки

С

вокруг

т . В

 

У с ъ ± ? Ь

 

;

неподвижной точки

направляющей

 

сов­

jУСхя Q

- скорость

 

падающей в данный момент с точкой

С

;

 

 

 

 

IГссх -

вектор

относительной

скорости

точки

С

в движении

ее

относительно

направляющей,

У с с *

~

параллельный х - х .

 

Поэтому в соответствии с 1-м уравнением

(3 ' из т .

&

про­

водим

луч

± _ С й

,

а

в соответствии

со 2-м уравнением ( 3^ из

С х

проводим луч

 

II

х - х

tia

пересечении

лучей получается

точка

С

, которая

соединяется с

полюсом

р

(рис.

7 а '.

В

результате

получают:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t f W p c W j

1Гса

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Направление

cOz определяется

по

правилу,

рассмотренному

в приме­

ре

А

) .

Скорость

точки

S

находим,

используя подобие,из

про­

порции

 

 

 

 

=

 

 

 

 

 

Соединив

полюс

p

c

s

 

получим абсолютную скорость т .

S

 

По

величине

 

=(

Р S

)•

J-l\/

(рис.

7 а '.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Подробнее остановимся на определении скорости точки

К

 

(рис.

7 4

Для

этого на

плане скоростей

строим

треугольник

 

д б к с

 

 

 

 

схемы. При этом должно соблюдаться

идентич­

ность

направлений

обхода

 

контура

£ к с ?

 

как

на плане,

так

и

на

схеме.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Переходим к построению плана ускорений. Cf^=cO,

~

 

 

Вектор

Q з

направлен

по

звену

Л З

от

В

к

А

Отрезок

с

а г ё

)

по

аналогии

с

предыдущим примером

А

) откладываем

от

полюса

3 F

(рис. 76

 

4 Масштаб построенияy U a -

 

 

 

 

где длина

отрезка

( & &

 

)

в мм выбирается

произвольной,

но

удобной для

дальнейших расчетов.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Векторные уравнений для

ускорений

группы 3L?

 

 

 

 

а с = § а + 9 с з + а с&>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

K/Z

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

гч п

- s 1Z Р

 

-

 

*рсв

 

 

нормальное ускорение

точки

С

 

& СВ

~ ^ Z

 

 

~

 

z

 

 

относительно

точки

Б

,

направ­

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ленное вдоль

С В

 

от

с

К

Б

 

CL%Q

-

тангенциальное ускорение

т .

с

 

относительно

В

 

 

 

направленное

перпендикулярно

к

 

В С

;

 

 

 

 

 

 

 

= 0 - ускорение точки неподвижной направляющей, сов­

 

 

 

падающей в данный момент с точкой

С

;

 

 

 

 

 

Ofe c

*2

 

 

 

 

 

 

 

=2 * V с о х * 0

= 0 -

 

ускорение

Кориоли­

 

 

 

са

в движении

точки

С

относительно

с х

и

вместе

с ней. Вращательное движение направляющей

 

*

-

отсутствует

( с С х - х = 0).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

й | с х -

относительное

(релятивное)

ускорение

в движении

точки

С

относительно

£>

,

 

направлено вдоль

направляющей

х -х .

 

 

соответствует отрезок

£ п. 7

,

длина

которого

 

( & п j ) = C L 'CQ / J - J CL

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С учетом

1-го

уравнения

системы

(4)

из

точки

6

плана

про­

водим

& n f

II В С

 

(от

 

с

к

 

В

' ,

затем

из

 

т .

п ,

проводит­

ся луч

_]_ Б С

 

(направление

 

 

 

 

 

По 2-му уравнению

си­

стемы (4) т .к .

 

СХох

-

° ^

=

0

=

CL£ CX ,

то

из

точки

 

про­

 

водим луч

// х - х

(направление

5

с о *

'•

Ба

пересечении лучей^

 

получается

точка

 

с

 

,

которая

соответствует

концу

вектора & с %

характеризующего

<2С

 

(рис.

7 6 ). По

величине

CL0

= (

lV 'c)y u a л

Далее:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

т>

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ct'Za

 

(rt'C j/Jct.

 

 

tn >

 

 

> а

с с х =(j £ 'c )jJ a

i

 

~

^

 

 

£ z

 

 

Направление углового

ускорения

звена

с в

 

 

определяется

 

по правилу

из

примера Д ) . Ускорения точек S

 

и

к

определя­

ются из подобия по пропорции

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

fss )

 

£ss ^ y £ s\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

\ В С /

 

£ Q C

 

\ 6 о J j

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

по тому же принципу, что и при построении плана скоростей:

 

 

 

&S

 

 

,

 

d K = QJL

/<)j U a .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Б)

Кулисный механизм

 

А в С

 

(рис.

8)

 

 

 

 

 

 

 

 

Структурная

формула:

I

- M I 3 (£ ,

3\

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Исходные данные: £ AQ = £ ,

 

;

£

АС

 

 

 

 

 

£ z;

 

 

 

Рис. 7 . Планы скоростей (а^ и ускорений (б' для кривошипно-ползунного механизма

Для данного механизма (рис. 8^ рассматриваются точки

£ г ,

З г , З3 , принадлежащие соответственно концу кривошипа,

кам­

ню кулисы, самой кулисе и совпадающие в заданный момент времени.

VS/

=

VBl

= U>,£A B

 

 

Вектор

V&, =

Кзг

перпенди-

кулярен

А В

и направлен в сторону вращения этого звена. Из

полюса

р

плана

скоростей проводим вектор

р & ,

(рис. 8а '

соответствующий

V3 f

 

 

 

 

 

 

 

 

.

_

К а,

 

м с ’

 

 

 

 

 

 

 

(р б т )

*

 

 

 

 

 

 

Для структурной группы Пд векторное уравнение скоростей

имеет вид

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

I %

 

 

+ ^ В * В г . >

 

 

(5 '

 

 

 

I

Ус

*

Vs3c ,

 

 

 

 

где

Vfy в г,

“ векТ0Р относительной

скорости

точки

3 $

кулисы в

движении относительно т .

BL камня

кулисн,

VB3 BZ

// B jC

 

 

 

v с -

о

 

 

 

 

 

 

 

 

с

- вектор относительной

скорости

точки

8 3

вокруг

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

lb

T .

C

%

Vas c ± _ S 3 c .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

В соответствии с первым уравнением (5)

из т .

 

плана

скоростей проводим луч

параллельный кулисе

с

 

*

8 по

вто­

рому уравнению системы

(5 "1 из полюса

р

проводим^луч перпенди­

кулярный

 

S C

 

(т .

р

 

и

с

совпадают, т .к .

Vc

-

 

=0'*

ha пересечении_лучей находим точку

£ 3

, которая

является

кон­

цом

вектора

p 6 i

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

^S3B, ~ ^SjBz =

=

JJvK

£3 S7 >

=

jUv

(

£3£ z )

( РИС*

8 а ) *

 

 

 

 

 

 

 

Скорость

точки

 

2)

 

определяем из подобия:

 

 

 

 

 

 

 

~ с § ; = ~ 0 г

 

 

 

 

 

 

 

 

 

= * > V z ^ p c / ) .

Скорость

точек

S

и

К

 

находятся

по

аналогии с

примером

 

 

б )

(рис. 8а ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Va3__

_

(cB3)J/e

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

£сз$

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Направление и ) 3 (рис. 8а)

находится по

ранее

введенному

правилу. Полный план скоростей представлен рис. 8а.

 

 

 

 

 

Для

плана ускорений

О-в,

=

<3 s z

. По величине

а &1 =

 

-

 

 

 

 

 

 

=

V&f /

£ 7

• Пз

полюса

S

плана ускорений

параллельно

АВ

схемы от

В к

А

откладываем

вектор

 

=

=

S & i

. J ^ a -

&£>t

/

( S

£

7

 

)

мс“^/мм (рис.

86).

 

 

 

 

Для структурной

группы

 

векторные уравнения

для ускорений

запишутся

следующим образом:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

^а Q,

- § B r g a 3Bz ^

s

3B2 ,

 

 

 

 

(б,

 

 

 

 

а * ~0 ° * я & з с *

 

 

° ■>

 

 

 

 

 

 

 

 

где

a

B 3 S Z

Уск0Рение

Кориолиса

в движении

точки

 

З 3

относи­

тельно

т .

З г

к

вместе

с

ней;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

G В3 Bz

относительное ускорение

точки

З 3

относительно

т . Sz

 

направлено параллельно

 

С З

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

& з 3 с

нормальное ускорение

точки

В3

вокруг

т .

£

 

направленное

вдоль

С З

 

от

В

к

3

;

а £ г

 

 

 

 

 

;

 

 

с^3 3 с

"

тангенциальное ускорение точки

З3

 

относительно

т *

с

 

*

направленное первендикулярно

 

8 С

 

 

 

 

 

 

а Bк

3 BZ = 2 Ув3 А2 * UJ3 ,

Ему соответствует

вектор

ё>2 т

> длина которого в мм чертежа

( S2 /n

=

2, / У -/а

• направление этого

вектора

определяется

путем поворота на 90 0 в направлении сОъ

вектора

относительной

скорости Уз3 з 2

^или

 

 

из

плана скоростей (рис. ба'1. Ь соот­

ветствии с первым уравнением системы (b)

&xm

откладывается от

точки

»

а затем из

т .

^

проводим луч М33 С схемы. По вто­

рому уравнению

из

т .

С

 

плана

ускорений

откладываем вектор с п ,

параллельно

& С

направленный

от

З х 'С .

 

 

 

 

( с

п ,

;

=

7

ЗчС

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Затем

из т .

п г

перпендикулярно

З С строится

луч, соответству­

ющий направлению З ^ с

 

На пересечении_двух

лучей фиксируем

точку

&3 ,

являющуюся

концом

вектора

-

ускорения т . З 3

 

Следовательно:

 

 

 

 

 

 

 

 

V a c a t e Г4 ) ;

 

 

 

 

 

a % c =y v a ( n , 6 3) .

 

Из подобия:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Ускорения

точек

S и

К

находим из

подобия, используя

прин­

цип обхода контура

С З К

(рис.

86) .

 

 

~ J-Lа СЗ*

 

 

( Я

 

Определяем угловое ускорение 3-го

(п,63)/-/с1

звена: £ 3 =

&Е>3 С

направление З 3*

показано

на

рис.

86.

^З3с

Методики графо-аналитического исследования в примерах А), БЛ, В) применяются при кинематическом исследовании более слож­

ных стержневых механизмов.

 

Г)

Пятизвенный стержневой механизм

 

 

Построение

плана скоростей

*

 

^

 

2 - Ч в Ч ; Ч , Ч - L A B ,

 

Ч " Ч -

> P & t L .A 3 ,

 

 

>

б Ч Д е - J - 1

' Ч

* Ч * » С Ч с - L * < 0 ,

>f8j ‘(p & D ,J J v> V s ^ J J v C p &b)', V s jB ir tiS z - S s )- ^ ;

-- ^

Построения в соответствии с этапом 3 представлены на рис.9а.

Уз> _

Срс/) _ 0 2 )

 

_ <Г.2Э

•С р 4

; =

>

чЭ3

Ср&Ь )

C<Sa

 

С-5 ,

“ * >

£

* > v

 

 

 

 

 

 

 

При нахождении положения точки d

плана

скоростей

использу­

ется правило

обхода

контура

£ 3 С Э и

S ^ o d (рис. 9 а ).

5 W e = Yx (У ^ х , (?£■* " х - х ) ,

 

 

 

[К? •=/ э

*

j

С Vez> —iL£2> ) .

 

 

 

Построения

этапа 5

изображены на рис. 9а

 

 

ve = ( р

е ) - J j y ; v*z>

(d e )- t

=

- ^ 2-=

VeD

^

 

Полный план скоростей для механизма представлен рисунком

Построение плана ускорений.

/. а А - а с = & х я <?>

*■ а в ,= ° &г > а й , , ^ в г П а в .

 

a 6 .

, £ {г11лв,

а & Г а Ь1 + %е>3 Ъ1+ а 1лъ2 ,

к

i a f a m Z u b - V b b , А < >

а в3 в , 11ВС)>

3. а в3 =jifc * 9 в3с *" о Взс

з

( ° 1 > с ^ и * 3 с = - ^

з

^ c n ' >y s -£ j t ^ L > а 13 с " в с ^ о £ г ± * г

Построения этапа 3 проведены на рис. 96 . По результатам этих построений получаем

ae3=J-^a ( £ ё3); o f

с = (a, ^ъУ/Ja, al3&=jja'(x63);

£ -

Въ С

g1,

 

_ Q'.g ? <г___

J

£ В3 С

J J e '

О

Положение т . d

плана

ускорений

находится по

правилу

обхода

контура

В3 СЛ>

 

и

& з о р /

(рис.д>

) .

а £

- < 3 ,

* д « х

* а } ж ,

( а * - 2 -и ъ •vfr,- о у а ег , // х - х )

5. 1с/£ = д

Q £ 2)

* a Ti>,

( a

f д =^

~

j [ / a

>

a f j > ± f z > ) .

 

 

 

 

 

 

 

Ha рис. 96 проведены построения

этапа

5 .

 

а Е = ju a ( Я е ) ; a j # - .& а ‘( ъ г •е ) ’>

 

 

Г , 2-

-

 

с

_

 

„ ' Г

 

 

 

 

£ ' ,

 

а £ 2>

 

 

 

а £ ж = а

<5*

'

 

 

 

 

 

План ускорения механизма в заданном положении изображен на рис. 9 а. Эб.

Замечание. Если по результатам расчета значение отрезка плана меньше 2 мм, то обычно его принимают за 0, т .е . отрезок вырождается в точку.

Для построения годографа скорости или ускорения какой-ли­

бо точки механизма выбирается произвольная точка 0. От этой то^ки

откладывают

векторы скоростей или ускорений рассматриваемой T O V

ки для всех

К построенных положений механизма. Каждый вектор

откладывается из точки в одном и том же масштабе при соблюдении его направления согласно плану скоростей или ускорений. Пример годографа скоростей точки представлен на рис. 10.

Для оценки угловых движений звеньев механизма строят гра­ фик изменения угловой скорости заданного звена, графически дифференцируя который, получают график изменения углового ус­ корения. При построении графика угловой скорости задается мас­

штаб

,C” V MM. Затем, значения

угловой

скорости для

каждого

положения

механизма, помещенные в

таблицу,

переводятся

в отрез-

Соседние файлы в папке книги