Кинематический анализ рычажного механизма
Выбрать масштаб и в масштабе построить схему рычажного механизма по заданным длинам звеньев.
Построить план скоростей и определить угловые скорости всех звеньев.
Построить план ускорений и определить угловые ускорения всех звеньев.
Рисунок 3. Рычажный механизм
Исходные данные:
𝜑 = 1000, 𝛼 = 400, 𝜔1 = 12 с -1,
lOA=0,06 м; lAB=0,14 м; lAC=0,03 м; e=0,01 м.
Решение
Строим схему механизма. Выбираем масштабный коэффициент по формуле:
μl=lOAOA , (2)
где OA – размер lOA на чертеже.
Принимаем OA = 60 мм.
μl=0,0660=0,001ммм.
Остальные размеры на чертеже в выбранном масштабе:
AB=lABμl=0,140,001=140мм;
AC=lACμl=0,030,001=30 мм;
e=eμl=0,010,001=10 мм.
Определим скорость точки A.
Скорость точки A направлена перпендикулярно кривошипу АВ по , величина скорости определяется формулой:
VA= ω1lOA=12×0,06=0,72мс,(3)
Определим скорость точки В.
Составим векторное уравнение точки В:
VB=VA+VBA , (4)
где VBA – скорость точки B относительно точки A.
Направления векторов – VBA⊥AB, VB∥aa.
Решим графически данное уравнение. Принимаем длину вектора скорости VA равным 144 мм (pVa=144 мм).
Масштаб построения плана скоростей:
μV=VApVa=0,72144=0,005мс/мм.
Из полюса плана скоростей pv строим вектор скорости точки A длиной pVa=144 мм, направленный перпендикулярно кривошипу 1 в сторону вращения
. Из точки a проводим прямую перпендикулярно звену AB, из точки pv проводим прямую параллельно прямой a–a. Данные прямые пересекаются в точке b.
Из плана скоростей:
VB=pVb×μV=160,2×0,005=0,801мс.
VBA=ab×μV=80,3×0,005=0,4015мс.
Определим скорость точки С. Составим пропорцию согласно правилу подобия по формуле :
acab=ACAB, (5)
Откуда:
ac=ACAB×ab=30140×80,3=17,2 мм.
Из плана скоростей:
VC=pVc×μV=146,1×0,005=0,7305мс.
Определим угловую скорость вращения звена 2:
ω2=VBAlAB=0,40150,14=2,868 с-1.
Определим ускорение точки A.
Составим векторное уравнение:
aA=aAτ+aAn, (6)
гдеaAτ и aAn – тангенциальная и нормальная составляющие ускорения.
Так как звено 1 вращается с постоянной угловой скоростью, то
aA=aAn
Вектор aAn направлен от A к O, его величина определяется как:
aAn=VA2lOA=0,7220,06=8,64 мс2.
Масштаб плана ускорений определяем формулой:
μa=aAnpaa, (7)
гдеpaa=172,8 мм – длина вектора aAn на плане ускорений.
μa=8,64172,8=0,05 м/с2мм.
Строим на плане ускорений вектор ускорений точки A.
Определим ускорений точки В