導入

1. 文献レビュー

3. 機構の運動学的解析

4. 運動静力学機構の解析

結論

スクリーンのクランク・スライダー機構の設計・研究

解説書の分量は 37 枚、図版 4 枚、表 10 枚、付録 2 枚、使用資料 3 枚でした。

コースデザインの対象はクランク スライド機構。 で コースワーククランク・スライダー機構の研究が行われました。 構造、運動学的、運動静力学的な解析が行われました。

構造解析により、クランクスライダー機構の構成が決定されました。 で 運動学的解析機構の各点の速度と加速度は、平面図と運動図の方法を使用して決定されました。 で 運動静力学的解析力の計算は、力計画法とジューコフスキー法を使用して実行されました。

導入

コースワークの目的は、理論的知識を強化および体系化して拡張し、学生の計算およびグラフィックスキルを開発することです。

現代の科学技術の発展は、新しい機械の創造と密接に関係しています。 この点で、新規開発に対する要件はますます厳しくなっています。 主なものは、高性能、信頼性、製造容易性、最小限の寸法と重量、使いやすさ、効率性です。

合理的に設計された機械は、保守と製造の安全性という社会的要求を満たさなければなりません 最高の条件運用担当者だけでなく、運用上、経済上、技術上、生産上の要件にも対応します。 これらの要件は、新しいマシンの設計中に解決する必要がある一連の複雑な問題を表しています。

このコースワークの設計対象はクランクスライダー機構です。

機構機械理論とは、機構の構造（構造）、運動学、力学をその解析と合成と結びつけて研究する学問です。

機構と機械の理論の目標は、典型的な機構とそのシステムの分析と総合です。

機構と機械の理論の問題は多岐にわたりますが、その中で最も重要なものは、機構の分析、機構の総合、自動機械の理論の 3 つのセクションに分類できます。

機構の解析は、所定のスキームに従って機構の運動学的特性および動的特性を研究することから構成され、機構の合成は、所定の特性に従って機構のスキームを設計することからなる。

上記のすべてから、メカニズムと機械の理論は、理論力学、機械部品、機械工学技術、材料強度のコースと組み合わせて、先に概説した問題に直接対処する学問であることがわかります。 これらの分野は、機械工学の分野で働く専門家の訓練の基礎です。

機構の運動図の設計の問題を解決するときは、構造、計量、運動学、および構造を考慮する必要があります。 動的条件設計された機構が所定の運動法則を確実に再現するようにします。

現代の手法運動学的および運動静的解析は、その構造、つまり形成方法に関連付けられています。

機構の構造解析および運動学的解析は、機構の構造の理論を研究し、これらの物体の動きを引き起こす力に関係なく、幾何学的観点から機構を形成する物体の動きを研究することを目的としています。

機構の動的解析は、機構を構成する物体が運動する際にかかる力、物体に作用する力、物体が持つ質量を求める手法を研究することを目的としています。

1. 文献レビュー

メカニズムを研究する際には、最新の自動化された高性能機械の計算と設計の方法が使用されます。 合理的に設計された機械は、安全な操作と操作員にとっての最良の条件の創出の要件、および操作、経済、技術、生産の要件を満たさなければなりません。 これらの要件は、新しいマシンの設計中に解決する必要がある一連の複雑な問題を表しています。

設計の初期段階でこれらの問題を解決するには、設計された機械の解析と合成を実行し、それを開発する必要があります。 運動学的スキーム s、必要な運動法則の再現を十分に近似して提供します。

これらの課題を達成するには、まず機械理論の基本原理を学習し、 一般的な方法機構の運動学的および動的解析と合成、およびこれらの方法を機構や機械の運動図の研究と設計に適用するスキルを習得します。 さまざまな種類.

機械は、肉体的および精神的な労働を促進し、その生産性を高め、部分的または部分的な方法でそれを促進するために、自然法則を研究および利用するために人間によって作成された装置です。 完全な交換労働と生理学的機能にある人。

マシンが実行する機能の観点から、マシンは次のグループに分類できます。

a) エネルギー機械（エンジンおよび発電機）。

b) 作業機械（輸送機械および技術機械）。

c) 情報マシン (数学マシンおよび制御マシン)。

d) サイバネティックマシン。

現代の科学技術の発展に伴い、自動機械システムの使用がますます増えています。 相互に接続され、特定の作業を実行するように設計された一連の自動機械 技術的プロセス、自動ラインと呼ばれます。 現代に開発された完璧な機械は通常、多くの装置の組み合わせであり、その動作は力学、熱物理学、電気工学、電子工学の原理に基づいています。

メカニズムとは、1 つまたは複数の物体の動きを他の物体の必要な動きに変換するように設計された、人工的に作成された物体のシステムです。 機械機構は、その機能的目的に基づいて、通常、モーター機構とコンバーター機構に分類されます。 伝達メカニズム。 アクチュエータ; 管理、制御、規制メカニズム。 処理されたメディアとオブジェクトを供給、輸送、供給および分類するためのメカニズム。 完成品の自動計数、計量、包装のためのメカニズム。

個々のタイプのメカニズムの機能目的の違いにもかかわらず、その構造、運動学、力学には多くの共通点があります。 したがって、さまざまな機能目的の機構を研究する場合、現代力学の基本原理に基づいた一般的な手法を使用することができます。

主なメカニズムの種類:

1) ロッド機構は、機械の運動を変換したり力を伝達したりするために使用されます。

2) 多くの場合、バネ、スプリング、弾性ビームなどの形式の弾性リンクを含む機構を設計する必要があります。

3) 歯車機構は、平行または非平行軸を持つシャフト間の回転運動を伝達するために使用されます。

4) カム機構は、所定の条件に従って機構の被駆動リンクに周期的または限定的な一時的な動きを伝達するために使用されます。

新しい法律または選ばれた法律。

5) 機構内の 1 つの固体から別の固体に動きを伝達する柔軟なリンクとして実際に使用されます。 さまざまな形ベルト、ロープ、チェーン、糸などの断面。

6）摩擦機構 - 接触する物体間の運動の伝達が摩擦によって行われる機構。

7）ストップ付きの動きのメカニズム。

8) くさびとねじ機構が使用されています。 さまざまな種類入力側に作用する力が限られている一方で、出力側に大きな力を必要とするクランプ治具や用途。

９）純粋なレバー、ギア、または他の機構と比較して、従動リンクの運動法則を再現するという点で、レバー、ギア、カム、および他の機構を様々に組み合わせた、いわゆる複合機構によって、より大きな機会が提供される。

10) 必要に応じて、可変構造の機構が使用されます。機構のリンクを偶発的な過負荷から保護するため。 ペイロードの有無に応じて、被駆動リンクの必要な動作を実行します。 エンジンを停止することなく、また他の多くの場合において、機構の被駆動リンクの速度や移動方向を変更する。

１１）リンクの所定の相対運動を伴う機構。

12) 油圧機構 - 一連の並進または回転機構、噴射源 作動流体、制御および調整装置。

13) 空気圧機構は、エネルギーによって運動が行われるピストンまたは回転機構です。 圧縮空気、つまり これらの機構におけるガスはエネルギー伝達体として使用されます。

機械設計における最も重要な段階は、機械の構造図と運動図の作成であり、これによって個々のコンポーネントや部品の設計が大きく決まります。 パフォーマンス車 。

このコースワークでは、クランクスライダー機構を検討します。

クランクスライダー機構は最も一般的な機構の 1 つです。 すべてのピストン（エンジン）の主要な機構です。 内燃機関、コンプレッサー、ポンプ、ガス膨張機）、農業用（芝刈り機、刈取機、コンバイン）、鍛造機およびプレス。

各機能オプションにおいて、設計ではメカニズムの特定の要件を考慮する必要があります。 ただし、機構の構造、幾何学、運動学、力学を記述する数学的依存関係は、すべての異なるアプリケーションでほぼ同じになります。 TMMとTMMの主な違い 学術分野、デザイン手法の勉強 特殊な機械、それは、TMM が、その特定の機能目的とは無関係に、特定のタイプのメカニズムに共通する合成および分析方法の研究に焦点を当てているということです。

ロッカークランクスライダー機構は、無限長のコンロッドを備えたクランクスライダー機構を構造的にロックスライダーに変形させたものである。 そのガイドであるスライドはスライダーと一体となっており、調和した動きをします。 したがって、スライダーの動きはクランク回転角の余弦に比例します。 サインステージ機構とも呼ばれるこの機構は、小型ピストンポンプやコンプレッサー、スライダーの調和のとれた動きを実現したり、クランク回転角の正弦または余弦に比例する値を決定したりするための装置などに使用されます。

目的と動作条件に応じて、上位ペアの機構はいくつかの種類に分類できます。主なものは、カム、ギア、フリクション、マルタ、ラチェットです。

カム機構はカムとプッシャーと呼ばれるリンクで最上位のペアを構成する機構です。 それらは要素の形状が異なります。 プッシャ要素の形状は任意に取ることができ、カム要素の形状は、所与のプッシャ要素に対して被駆動リンクの必要な運動法則が確保されるように選択される。 最も単純なカム機構は 3 リンク式で、カム、プッシャー、ストラットから構成されます。 通常、その先頭リンクはカムです。

歯車機構、つまり 歯車リンクは複数のカムに似ているため、最上位のペアが歯車リンクによって形成される機構は、カム機構の特殊なケースと考えることができます。 歯車機構は主に、被駆動シャフトの角速度の変化により任意の 2 つの軸間の回転運動を伝達する役割を果たします。

摩擦機構とは、上位対を構成するリンク間の回転運動の伝達が、それらのリンク間の摩擦によって行われる機構である。 シンプルな摩擦機構は、2 つの回転円筒とスタンドの 3 つのリンクで構成されています。

摩擦機構は無段変速機によく使用されます。 ディスクの角速度を一定にして、ホイールローラーを回転軸に沿って動かすことにより、角速度だけでなく回転方向もスムーズに変化させることができます。

マルタの機構は、先頭リンク (ランタン付きクランク) の連続回転を、駆動リンク (「クロス」) の間欠回転に変換します。

駆動爪を備えたラチェット機構は、往復回転運動を一方向の間欠回転運動に変換する働きをします。 爪付きの駆動ロッカーアームがラチェットホイールを徐々に回転させます。 爪は車輪の回転を防ぎます 裏。 ここでの上部のペアは、爪とラチェットホイールによって形成されます。

マルタ機構とラチェット機構は工作機械や機器に広く使用されています。

2. 構造解析機構

ランブル機構 (図 1) は 5 つのリンクで構成されています。 1 – クランク OA。 回転運動; 2 – スライダー A、スライドに沿って往復運動を実行します。 3 – ロッカー アーム ABC、ヒンジ B の周りで揺動動作を実行します。 4 – コネクティングロッド CD; 5 – スライダー D、往復運動を実行します。 7 つのキネマティック ペアも含まれます。

図 1 – レバーの機構図

機構の動きの程度を決定する

機構の可動性の程度は、チェビシェフの公式によって決定されます。

W = 3n – 2P 5 – P 4 、(2.1)

ここで、n は機構の可動リンクの数であり、n = 5 です。

P 5 – クラス V の運動学的ペアの数、P 5 = 7;

P 4 – クラス IV の運動学的ペアの数、P 4 = 0。

数値を代入すると、次のようになります。

W = 3・5 – 2・7 – 0 = 1。

したがって、研究対象の機構内の先頭リンクの数を示す機構の可動度は 1 に等しくなります。これは、機構の動作には 1 つの駆動リンクで十分であることを意味します。

メカニズムの構造グループへの分解

I. I. Artobolevsky の分類に従って、研究中のメカニズムを構造グループに分割します。 スクリーン機構 (図 1) は、1 のリーディングリンクと 2 次のクラス II の 2 つの構造グループから構成されます。

どちらの構造グループも 3 番目のタイプ、つまり 1 番目 (リンク 2 と 3) と 2 番目 (リンク 4 と 5) に属します。 構造グループは 2 つのリンクと 3 つの運動学的ペアで構成されます。 メカニズムの構造の式は次のとおりです。

3. 運動学的解析 ギアトランスミッション

遊星歯車装置と歯車伝動装置で構成されるスクリーンのレバー機構の駆動を図 2 に示します。遊星歯車装置は、キャリアと外部歯車を備えた 4 つの車輪で構成され、 ギア比 i H3 = 10。遊星ギアボックスの後に取り付けられたギアの歯数は次のとおりです: z 4 = 12、z 5 = 28。

図 2 – レバー機構の駆動

ギア比 歯車 4と5は次の式で決まります。

ドライブ全体の合計ギア比は次の式で決まります。

ギアトレインと遊星ギアボックスのパラメーターをいくつか示します。 m I =3.5 mm; m II = 2.5 mm; 歯車の軸間距離 – a w = 72 mm; 角速度 ドライブシャフト(モーターシャフト) – ω d = 150.00 rad/s。 次の式に従って、遮蔽機構の駆動リンクの角速度 – ω 1 を決定しましょう。

ω 1 = ω d / i 15 、(3.3)

ω 1 = 150 / 23.33 = 6.43 ラジアン/秒。

4. レバー機構の運動学的解析

運動学的解析の目的は、スクリーンのレバー スライダー機構の特徴点の速度と加速度を決定することです。

機構位置の計画を立てる

研究中のメカニズム (図 1) のパラメーターを表 1 に示します。

表 1 - 機構パラメータ

						ω 1、rad/s

機構計画の規模は次の式で決まります。

ここで、l OA – クランク OA の実際の長さ、m。

OA – 図面のクランク長 OA、mm。

データを置き換えると、次のようになります。

ml =

供給計画の策定手順 この仕組み:

– クランク T.O とロッカー機構 T.C の回転中心の位置を図面にマークします。

– これらの部品の点 A と O の動きの軌跡を概説します。

– クランク OA の移動軌跡を 12 等分します。

– 取得した点 A 0、A 1、A 2、...、A 12 から t.B まで線を引きます。

– 点 B から、角度 ABC を 90° として垂線を引きます。

– クランク OA の特定の位置で点 C の位置を決定します。

– 点 D が直線 OVD 上に位置するように、セグメント CD をスケール上にプロットします。

– ノッチ法を使用して、クランク OA の特定の位置で点 D の位置を決定します。

– 時計回りに OA クランクを新しい位置に置き、組み立てを繰り返します。

– リンクの端点の軌道とリンクの質量中心の位置を図面に示します。

作動リンクの動作図の構築

運動図を作成するには、グラフィック微分の方法を使用して、(クランク OA に沿った) 機構の動きの 12 の位置が考慮されます。

出力リンクの動きを考えてみましょう。 ゼロの位置を開始点とします (これは最後でもあります)。 横軸を 12 等分します。 縦軸には、特定の瞬間に対応する、左端の位置から右端の位置まで直線 (リンク 5 上) で点 D が移動した距離をプロットします。 得られた点を使用して、出力リンクの変位図 φ = φ(t) を構築します。

回転角度と時間から変位のスケールを決定します。

ここで、l は図面内の距離です フルターンクランクOA、mm;

n – クランク OA の 1 分あたりの回転数、rpm、次の式で決定されます。

図面の一周の長さを180mmとしてスケールを決定します

動きの規模をもう少し小さくしましょう

ミリ秒 =

出力リンクの速度と加速度のグラフ微分図。 任意の極距離 H v = (40...60 mm) = 50 mm を選択して、速度図のスケール m V を計算します。

(4.5)

変位曲線を一連の弦に置き換え、極の距離を選択して座標系を構築します。 これを行うには、速度グラフ上で、弦に平行に、極を通過する直線を作成します。 直線とS軸の交点から任意の位置までt軸に平行な直線を引きます。 結果のポイントを直列に接続すると、出力リンクの速度のグラフが得られます。 速度図と同様に、40 mm に等しい極距離 H A の任意の値を選択して、加速度図のスケール m A を計算します。

(4.6)

加速度図の作成は、速度図の作成と似ています。

3つのポジションのスピードプランの構築

構築するには、リンク OA の回転運動における点 A の速度を知る必要があります。 次の式から求めてみましょう。

VA1 =

速度計画を作成するには、メカニズムの位置 (1 番目、7 番目、10 番目) を選択します。 すべての位置で構築は同様であるため、構築アルゴリズムについて説明します。 構築のための特徴的な点を決定しましょう：基準点 - A1、B6、D6、C3。 基本 – A3、D4。 これらの点の速度のベクトル方程式を作成してみましょう。

(4.8)

(4.9)

スピードプランを構築中です。 クランクOAは動きます 一定の速度。 OA に垂直なクランクの回転方向の速度計画の極 – P から、条件付きで長さを 80 mm として速度ベクトル (Pa 1) をプロットします。 次に、速度計画の規模を決定します。

mV =

方程式系 (4.8) に従って、対応する構築を行います。 これを行うには、B6 の速度がゼロであるため、点 a 1 を通って BA に平行な直線を描き、極 P から AB に垂直な直線を描きます。 したがって、点 a 3 が得られます。 点 C はリンク ABC に属しているため、類似性定理を使用して速度計画上で見つけることができます。 ABC レバーの長さの比率と、速度 a 3 in 6 c 3 の長さの比率によってその位置を決定します。 次に、ベクトル方程式系 (4.9) を使用します。 3でポイントを見つけたら、そこからコンロッドSDまでの垂線を置きます。 極から、線 VD に平行な直線を引きます。 点 b 6 の速度はゼロなので、これにより点 d 4 が得られます。 類似性定理から重心の速度ベクトルの位置を決定します。 リンク OA の重心は点 O にあるので、速度計画上では点 P になります。速度計画上の中心 S 4 の位置は、次の 3 d 4 の直線上で決まります。セグメントの真ん中。 線分 b 6 a 3 上で、比例 (4.11) から点 S 3 の位置を求めます。

3 つの位置すべてについて、自然サイズへの変換を考慮してグラフィック構造から速度を計算し、速度に対応するベクトルの長さを測定し、速度計画のスケールを乗算します。

表 2 - 3 つの位置におけるレバー機構の特徴点の実際の速度値

機構位置	ポイントでのスピード	ベクトルの長さ 計画から (рn)、mm

3つのポジションの加速計画の構築

ベクトル速度方程式から類推して、レバー機構の加速度のベクトル方程式系を作成してみましょう。

(4.13)

(4.14)

リンク OA の点 A の法線加速度を求めてみましょう。 リンクは一定速度で回転するため、接線方向の加速度は発生しません。 次に、次のようになります。

最初の位置の例を使用して、加速類似体の計画を構築するためのアルゴリズムを提示しましょう。 残りの構築も同様に実行されます。

点 A の加速度を構築することから計画の構築を開始します。ベクトルの方向が A から O になるように、極 P からのスケールでプロットしましょう。加速度の長さを任意に取得して、加速度のスケールを決定しましょう。図では a 1 = 80 mm:

マ=

ABC リンクと SD リンクの角速度を求めてみましょう。 式 (4.17) を使用してそれらの値を見つけ、基点から対応するリンクに平行に方向付けられます。

(4.17)

速度計画から各リンクの角速度を求めます。 得られた値を表 3 にまとめてみましょう。

表 3 – リンクの角速度と法線加速度

位置	スピード	値、m/s	普通 加速度	意味、	スケール値、mm

構築はベクトル方程式系を使用して実行されます。 接線方向の加速度はリンクに対して垂直に方向付けられます。 これらすべてを考慮して、メカニズムの位置 1、7、10 の加速計画を作成します。ポイント 3 は、速度計画との類推により特定されます。 次の式を使用してコリオリ加速度を求めます。

(4.18)

(4.19)

得られた値を表 4 にまとめます。速度ベクトルから 90°の回転方向に配置されています。 相対速度は動きと平行な方向を持ち、ベクトルが整います。 点 a 3 と d 4 を求めます。

表 4 - コリオリ加速度の計算

比較特性

グラフ手法と微分を使用したすべての計算結果を表 5 にまとめます。

表 5 – 収束表

次の式を使用して、速度と加速度の値の不一致を見つけます。

(4.20)

(4.21)

ここで、 は計画からの加速度値 m/s 2 です。

– 図からの加速度値、m/s 2 ;

V D4 – 計画からの速度値、m/s。

V pp D4 – 図の速度値、m/s。

5. 運動静力学機構の解析

運動静解析の目的は、慣性力を見つけて運動学的ペアにおける反応を決定することです。

図面の最初のシートから、最初の位置にある機構の平面図を転送し、この位置の加速度の平面図と反時計回りに 90 ° 回転した速度の平面図も転送します。

メカニズムリンクの重量の決定

リンクの重みは次の式で決まります。

G i = mi ∙ g、(5.1)

ここで、g は重力加速度、g = 9.81 m/s 2 です。

得られた値を表 6 にまとめます。

表 6 - リンクの重量と質量

パラメータ
重量、kg

慣性モーメントとリンクの慣性力の決定

各リンクの慣性力を個別に求めてみましょう。

力 FI は点 S の全加速度の反対方向に向いており、次の式で求めることができます。

ここで、m はリンクの質量 kg です。

S はリンクの質量中心の加速度、m/s 2 です。

数値を代入すると、Ф 1 = Ф 2 = 0 となります。

一対の慣性力の慣性モーメント M I は、リンクの角加速度 e と反対方向を向いており、次の式で決定できます。

ここで、 は質量中心 S を通り、リンクの運動面に垂直な軸に対するリンクの慣性モーメント、kg ∙ m 2、

次の式を使用して角加速度を求めてみましょう。

数値を式 (5.3 ～ 5.4) に代入すると、表 6 に入力する値が得られます。

表6 – 慣性力モーメントとリンクの慣性力

量

力の作用点の決定

反応を見つけるためにアスラグループを個別に検討してみましょう。 後者から計算してみます。 回転ペアの場合、反応は平行と垂直の 2 つに分けられます。 慣性力に対して有用な抵抗力を向けてみましょう。

運動学的ペアにおける反応の決定

最後の計算から計算を開始します 構造基。 リンク 4 と 5 のグループを描画し、すべての外部荷重と反応をこのグループに転送します。 この群は平衡状態にあると考え、平衡方程式を構築します。

値は、法線方向と接線方向の 2 つのコンポーネントに分解されます。

(5.6)

この値は、4 番目のリンクの点 D を基準とした平衡状態から求められます。

ここで、h 1 は、図面 m から決定される、点 D までの力の腕です。

(5.8)

力の計画を作成し、そこから量 、 を決定します。 力スケール m F = 10 N/mm を考慮して、次の値が得られます。

スライダも別々に考えられることを考えると、距離 b = 0 なので などに力がかかることがわかります。 私たちは方向性を決めます。

同様に、2 番目の Asura グループの平衡方程式を構築します。

ロッカーアームに対するスライダー 2 の反応は求めていません。 それはそれほど重要ではありません。

力のポリゴンを構築し、そこから未知の反応を決定します。 力の規模を考慮して、次の値が得られます。

バランス力の定義

リーディングリンクを描画し、有効荷重を適用します。 システムが平衡状態になるように、リンク AO に垂直な点 A に加えられる平衡力を導入します。 この図は、バランス力が反力に等しいことを示しています。

Zhukovsky 法を使用した平衡力の決定

機構の速度計画を 90 度回転させ、作用力と慣性力を加えます。 次に、極に対する速度計画を剛体として考慮して、平衡方程式を構築します。

得られた数値を代入してみる

力計画法と Zhukovsky 法を使用して平衡力を計算する際の誤差を、次の公式を使用して決定します。

(5.11)

数値を代入すると、

結論

このコースワークでは、クランクスライダー機構の解析が行われました。

文献レビューでは、さまざまなメカニズムの動作原理を理解しました。 解析の結果、構造、運動学、運動静力学、歯車合成などの研究が行われました。

構造解析では、機構の構造と可動性の程度を決定します。

運動学的解析では、速度と加速度は、計画法と図形微分法という 2 つの方法を使用して決定されます。 最初の位置の点 D の速度と加速度は、それぞれ 0.28 m/s、0.27 m/s、5.89 m/s 2 、5.9 m/s 2 であることが判明し、誤差は 2.1% と 1、2% でした。 。 7 番目の位置では、速度と加速度は 0.5 m/s、0.5 m/s、8.6 m/s 2 、8.5 m/s 2 で、誤差は 0% と 2.3% でした。 10 番目の位置では、速度と加速度は 2.05 m/s、1.98 m/s、3.6 m/s 2 、3.7 m/s 2 であることが判明し、誤差は 2.3% と 2.6% でした。 計算は正しく実行されたと主張できます。 速度の誤差は 5% を超えず、加速度の誤差は 10% 未満です。

運動静解析では、2 つの方法を使用して力の計算が実行されました。 強制計画の方法とジュコフスキーの方法が使用されました。 力計画の方法によると、F UR は 910 N に等しいことが判明し、ジュコフスキー法によると 906 N、誤差は 2.3% であり、許容基準を超えません。 強制計画の方法は、ジュコフスキーの方法と比較してより労働集約的であると結論付けることができます。

使用したソースのリスト

1 アルボレフスキー I.I. 機構と機械の理論: 教科書 - 第 4 版、追加。 改訂 - M.: Nauka、1988. - 640 p.

2 コレニャコ A.S. コースデザインメカニズムと機械の理論について: - 第 5 版、改訂 - キエフ: ヴィシュチャ学校、1970。 - 332 p。

3 コジェフニコフ S.N. 機構と機械の理論: 教科書 - 第 4 版、改訂 - M.: 機械工学、1973。

4 マルチェンコ S.I. 機構と機械の理論: 講義ノート。 - ロストフ・ナ・ドヌ: フェニックス、2003。 – 256 p。

5 Kulbachny O.I.. 機構および機械設計の理論: 教科書.-M.: 高等学校、1970.-228

1. 機構の構造解析

1.1 機構の可動度の決定

どこ N= 3 — 機構の可動部品の数

— 5 番目のクラスのキネマティック ペアの数

— 第 4 クラスのキネマティック ペアの数

特定のメカニズムには、第 5 クラスのペアが 4 つあります。

回転ペア

3.0 翻訳ペア

四等夫婦はいない

1.2 機構クラスの決定

これを行うために、メカニズムを Assur グループに分割します。

リンク 2 と 3 によって形成される 2 番目のクラスの Assur グループを定義します。先頭のリンクは残り、最初のクラスのメカニズムを形成します。

クラス I メカニズム クラス II メカニズム

注文 2

機構の構造式

I (0.1) II (2.3)

接続グループのクラスは 2 番目であるため、検討中のメカニズムは 2 番目のクラスに属します。

2 機構の幾何学的合成

2.1 極端な位置での機構の描画

2.2 クランクとコンロッドの直線寸法を決定する

クランク速度 n1= 82 rpm

スライダーストロークS=0.575m

クランク長さとコンロッド長さの比

クランク長に対する偏心率

2.3 クランクの 1 回転中。

スライダーは S=2AB で距離 S を移動します。

リンクの長さを決定します。

リンクの長さを決定します。

次の関係からリンク AB 上の点 M の位置を決定します。

; でM=0.18×1.15 = 0.207メートル;

3 クランク・スライダー機構の設計図の構築

クランク・スライダー機構の平面図を作成するには、半径 AB の円を描き、次に水平線 AC を描きます。 円を 12 の部分 (機構の 12 の位置に対応) に分割します。 次に、セグメント B0C0、B1C1 ... B11C11 を水平 AC 上に配置します。 円 A の中心を点 B0、B1 ... B11 と結びます。 クランクの 12 位置のそれぞれで、セグメント ВМi (i はクランク位置の番号) をレイオフします。 点 M0、M1 ... M11 を結ぶと、点 M の軌道が得られます。

4 4 つの位置の点 O、A、B、M の速度の決定。

位置 1:

点Bの速度を求める

考えてみましょう

三角形ABCから決定

考えてみましょう

RS を決定します。

私たちはARを決定します

血圧の定義

私たちは定義します Ð J

MRの決定

点A、C、Mの速度を次の式から求めます。

私たちは定義します

確認しよう：

位置 2:

点Bの速度を求める

考えてみましょう

サインの法則を使用して次のように決定します。

三角形OABから求める

正弦の法則を使用して AC を決定します

考えてみましょう

RS を決定します。

私たちはARを決定します

血圧の定義

私たちは定義します Ð J

MRを定義してみよう

私たちは定義します Ð Y

確認しよう：

位置 3:

速度 VB、VC、VM は平行であり、点 B、C、M はこれらの速度の方向に対して垂直な同一線上に存在できないため、コンロッド BC の瞬間速度中心が無限大にあるとき、その角速度はであり、瞬間的な並進運動を行います。 したがって、現時点では次のようになります。

位置 4:

点Bの速度を求める

考えてみましょう

サインの法則を使用して次のように決定します。

私たちは定義します Ð B三角形ABCから

正弦の法則を使用して AC を決定します

考えてみましょう

RS を決定します。

私たちはARを決定します

考えてみましょう

血圧の定義

私たちは定義します Ð J

MRを定義してみよう

点A、B、Mの速度を次の式から求めます。

私たちは定義します Ð Y

確認しよう：

5. 変位、速度、加速度の図の作成。

クランクスライダー機構のスライダー C の距離、速度、加速度の運動図を作成する必要があるとします。 長さ l=0.29m のクランク AB は一定で回転します 角速度 n1=82rpm

クランク スライダー機構は、回転運動を並進運動に変換したり、その逆の変換を行ったりします。 ベアリング 1、クランク 2、コンロッド 3、スライダー 4 で構成されます。

クランクは回転運動、コンロッドは面平行運動、スライダーは往復運動を行います。

互いに移動可能に接続された 2 つのボディが運動学的ペアを形成します。 ペアを構成するボディはリンクと呼ばれます。 通常、駆動リンク（クランク）の運動法則は規定されています。 運動図は、1 周期 (サイクル) 内で、リーディング リンクのいくつかの位置の定常状態の動作で構築されます。

300 回ごとのクランクの連続回転に対応する 12 のポジションのスケールを構築します。

ここで、S = 2r はスライダー ストロークの実際の値であり、クランクの値の 2 倍に相当します。

— 機構図上のスライダーストローク。

時間スケールはどこから来たのでしょうか?

時間軸上のセグメント 1 は、選択したスケールで、角度 300、600、900、1200、1500、1800、2100、2400、2700、3000、3300 でのクランクの回転に対応する 12 の等しい部分に分割されます。 、3600 (ポイント 1 ～ 12)。 これらの点から垂直方向のセグメントをプロットしてみましょう: 1-1S = В0В1、2-2S = В0В2 など。スライダー B の右端の位置まで、これらの距離は増加し、位置 B から開始すると減少します。 点 0、1、2 ... 12 を曲線で直列に接続すると、点 B の変位の図が得られます。

速度と加速度の図を作成するには、グラフィック微分の方法が使用されます。 速度線図は次のように構成されます。

変位図の下に座標 v と t をプロットし、左側の v 軸の延長線上に、選択した極の距離 HV=20mm が任意にプロットされます。

点 Pv から、点 0s、1s、2s ... 12s で曲線 S の接線に平行な直線をそれぞれ描きます。 これらの直線は V 軸上のセグメント (0-0v、0-1v、0-2v...) を切り取り、図の対応する点の速度に比例します。 点を対応する点の縦座標に移動します。 得られた一連の点 0v、1v、2v... を滑らかな曲線、つまり速度線図で結びます。 時間スケールは変わりませんが、速度スケールは次のようになります。

速度図と同様に加速度図を作成します。 加速度スケール

ここで、Ha=16mm は、加速度ダイアグラムで選択された極の距離です。

速度や加速度は変位の時間に対する一次微分、二次微分であるため、上の図に対して下は微分曲線、下の上の図に対しては積分曲線となります。 したがって、変位図に対する速度図は微分になります。 検証のために運動図を作成するときは、導関数のプロパティを使用する必要があります。

— 増加する変位グラフ（速度）は速度グラフ（方程式）の正の値に対応し、減少するものは負の値に対応します。

— 最大点と最小点、つまり変位（速度）グラフの極値は速度（加速度）グラフのゼロ値に対応します。

— 変位（速度）グラフの変曲点は、速度（加速度）グラフの極値に対応します。

— 変位図上の変曲点は、加速度がゼロになる点に対応します。

- 運動図の周期の開始と終了の縦軸は等しく、これらの点に描かれた接線は平行です。

スライダー B の動きをプロットするには、座標軸 s、t を選択します。 横軸にはセグメント l = 120 mm をプロットし、クランクの 1 回転の時間 T を示します。

クランク・スライダー機構のリンクを幾何学的に計算し、クランクとスライダーの長さを決定し、その比率も確立しました。 クランク スライダー機構を 4 つの位置で計算し、4 つの位置の瞬間速度中心を使用して点の速度を決定しました。 変位、速度、加速度の図を作成しました。 計算の構造と丸めにより、多少の誤差があることが判明しました。

与えられた (図 2.10): j 1, w 1 =const, 私 BD 私 DC、 私 AB、 私紀元前、メートル l [うーん ] .

スピード VB= w 1 l A B点 B は、リンク AB の回転方向に垂直に向けられます。

点 C の速度を決定するには、ベクトル方程式を作成します。

C = B+ 北東

点 C の絶対速度の方向は既知です - 線に平行 ×××。点 B の速度は既知であり、相対速度 V C B はリンク BC に垂直な方向です。

上に書いた式に従って速度計画 (図 2.11) を構築します。 この場合、m n = V B / Rv[m/s mm ].

B点の絶対加速度は通常の加速度に等しい VA(w1以降 = 定数、 e 1 =0 および あ t V =0) a B = a p BA = w 2× lVA[m/s2]

リンク AB に沿ってポイント B からポイント A へ向かいます。

加速計画倍率m a = a B / p V[m/s mm]、ここで p V- 平面上の加速度を表す任意の長さのセグメント Ｂ.

C点の加速度：

(片道),

どこ ap SV = V 2 SV / l SV[m/s2]

加速計画上のこの加速を示すセグメント:

p SV = a p SV /メートル あ[んん ]

加速計画の極 p を選択します。 極から加速度が向かう方向に線を引きます。 Ｂ(//AB) 選択したセグメント p を脇に置きます V、この加速を計画上で描いています（図2.12）。 結果のベクトルの端から法線成分の方向線を引きます。 a p NE NE リンクと平行にし、セグメントを脇に置きます SV、スケール m で表示 あこれが通常の加速です。 法線加速度ベクトルの端から接線成分の方向線を引きます。 北東で、ポールから p - C点の絶対加速度の方向( ïï xx)。 これら 2 つの方向の交点で点 C が得られます。 この場合、ベクトル pC は目的の加速度を表します。

この加速度の係数は次のようになります。

そしてC = ( p と）メートル あ[m/s2]

角加速度 e 2 は次のように定義されます。

e 2 = 北東/北東= (tCB)メートル a/l NE[1/s2]

e方向 2 機構図に示します。

点 D の速度を見つけるには、以下を使用する必要があります。 類似性定理、これは、このリンク上の他の 2 つのポイントの速度 (加速度) がわかっている場合に、1 つのリンク上のポイントの速度と加速度を決定するために使用されます。 1 つのリンクの点の相対速度 (加速度) は、機構の図上の同じ名前の図と同様の、速度 (加速度) 計画上の図を形成します。 これらの図は同様に配置されています。 機構図上の文字指定を一方向に読むと、速度（加速度）計画上の文字も同じ方向に続きます。

点Dの速度を求めるには、機構図の三角形と同様の三角形を作図する必要があります。

三角D c×d(速度計画上) と DСВD (機構計画上) は、互いに垂直な辺を持つ三角形です。 したがって、三角形 D を作成するには c×d点 c から CD と BD に垂線を引き、 Vそれぞれ。 それらの交差点で点 d が得られ、これを極に接続します。

リンク 2 の他の 2 点の加速度が既知であるため、点 D の加速度も類似性定理によって決定されます。 あと あ C. 加速計画上に三角形 D を構築する必要がある V cd は、機構図の三角形 DBCD に似ています。

これを行うには、まず機構図上に構築し、それを加速計画に転送します。

線分 " 太陽加速計画を機構図上の同名のセグメント NE に転送し、任意の点 (C または B) から NE リンク上に配置します (図 2.10)。 次に、セグメントに沿って「 太陽» 三角形 D はメカニズム上に構築されます V dс。三角形 DBDC に似ています。この場合、点「C」から直線 DC に平行な直線「dс」が、直線 ВD と交差するまで引かれます。 Dを取得します V DC〜DBDC。

結果として得られる三角形の辺 r 1 および r 2 は、目的の辺と同じサイズになります。

図2.10

図2.11

図2.12

加速計画上の三角形。セリフを使用して構築できます (図 2.12)。 次に、図形の配置の類似性を確認する必要があります。 したがって、機構図上の三角形 DBDC の頂点の文字指定を時計回りに読むと、次の順序が得られます。 文字B-D-C; 同じ方向の加速計画に基づいて、つまり 時計回りに、同じ順序の文字を取得する必要があります V-d-s。 したがって、解は円 r 1 と円 r 2 の左交点によって満たされます。

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