Файл: Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин учеб. пособие для студентов вузов.pdf
ВУЗ: Не указан
Категория: Не указан
Дисциплина: Не указана
Добавлен: 09.04.2024
Просмотров: 375
Скачиваний: 3
проходящей |
через |
точку |
О |
пересечения |
первых |
двух |
прямых |
||||||
(а |
и ß). |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Пусть неизменяемый треугольник АХВХСХ |
переместится |
в поло |
||||||||||
жение |
АВС2 |
так, |
чтобы |
вершина |
С его |
двигалась |
по прямой а |
||||||
и стороны |
оставались параллельными сторонам треугольника в его |
||||||||||||
начальном |
|
положении. |
В |
таком |
случае |
на стороне |
ЛС 3 |
прямая |
|||||
а |
отсечет |
отрезок |
С2 Л2 , а прямая ß на |
|
стороне ВС2 — отрезок |
||||||||
C2 fî2 . Полученный |
треугольник |
Л 2 Б 2 С 2 |
|
подобен |
треугольнику |
||||||||
АХВХСХ. |
Этим доказывается |
теорема. |
|
Скоростей |
точек |
групп |
|||||||
|
Теорему |
используют |
при |
определении |
|
первого класса с числом поводков больше двух, при этом кратность применения ее соответствует числу трехшарнирных звеньев в группе. Покажем ее применение при определении скоростей точек
трехповодковой группы (рис. 4.27, а), |
скорости центров |
шарниров |
||||||||
D, Е и F которой заданы. |
|
|
|
|
|
|
|
|
||
Скорости точек А, -В и С трехшарнирного звена группы могут |
||||||||||
быть определены согласно |
уравнениям |
|
|
|
|
|
|
|||
Эл = оо + оло; |
ѵв |
=VF + VBF\ |
ÜC = |
VE + |
VCE- |
(4.32) |
||||
Отложив от полюса рѵ |
(рис. 4.27, |
б) |
векторы |
скоростей vD, |
||||||
op и ÜB в виде отрезков pvd, |
pj |
и рѵе, проводим через изображающие |
||||||||
точки d, f не перпендикулярны к поводкам DA, |
F В и ЕС, |
совпадаю |
||||||||
щие соответственно с |
направлениями |
скоростей |
VAD, VBF И VQE |
|||||||
при движении |
точек А, |
В |
и С относительно точек D, Е |
и F. Вер |
||||||
шины a, b и с |
картины |
относительных |
скоростей |
трехшарнирного |
звена должны располагаться на направлениях относительных ско ростей, т. е. точка а должна расположиться на линии а, точка b — на линии ß и точка с — на линии ст. Кроме этого, стороны кар тины относительных скоростей abc должны быть перпендикулярны соответствующим сторонам перемещающейся фигуры ABC. Вы брав в произвольной точке сх на линии ст вершину картины отно сительных скоростей, строим последнюю так, чтобы вторая ее вер шина Ьх расположилась на линии ß. При произвольном выборе
Р и с 4.26. Ложные положения картины относительных скоростей
110
Р и с 4.27. План скоростей трехповодковой группы
положения точки сг картины относительных скоростей третья ее вершина а± не попадет на линию а. Для отыскания действительного положения фигуры abc необходимо ее перемещать так, чтобы сто роны сохраняли первоначальное направление, т. е. все время были перпендикулярны к сторонам фигуры ABC и две вершины ее b и с перемещались по линиям ß и а. Согласно доказанной выше теореме вершина а будет перемещаться по линии аь проходящей через точку О пересечения линий ß и ст. Если точка О выходит за пределы чер тежа, то для нахождения линии а необходимо построить два лож
ных |
положения картины относительных скоростей — Ьхсхах |
и |
Ьйсгаг, |
и, соединив найденные точки ах и аг, получим направление |
аѵ |
Действительное положение вершины а картины относительных
скоростей будет совпадать с точкой пересечения линий |
а и а х . |
Если теперь из точки а пересечения линий а и а х провести |
перпен |
дикуляры к сторонам AB и АС, то точки b и с их пересечения с ли ниями ß и а определяют действительные положения остальных вер шин картины относительных скоростей. Для получения искомых
векторов |
скоростей |
точек А , В |
и С необходимо найденные точки |
a, b и с |
соединить |
с полюсом рѵ |
плана скоростей. |
§ 4.11. ТОЧКИ АССУРА
Для кинематического исследования механизмов первого класса высших порядков, кроме метода ложных положений картины отно сительных скоростей и ускорений, применяют также особые точки Ассура на трехшарнирных звеньях, позволяющие определение ско ростей и ускорений групп первого класса высших порядков произво дить теми же методами, что и для двухповодковых групп.
Точкой Ассура называется точка трехшарнирного звена, сов падающая с точкой пересечения направлений двух его поводков. Например, точка L p q (рис. 4.28) трехшарнирного звена, совпа дающая с точкой пересечения направлений поводков р и q, является точкой Ассура.
В трехповодковой группе можно построить на трехшарнирном звене три особых точки Ассура.
Если скорости и ускорения точек D, Е и F центров шарниров, которыми трехповодковая группа присоединяется к механизму, заданы, то последовательность кинематического расчета с приме нением точек Ассура может быть намечена следующей.
Для точки L p q трехшарнирного звена можно написать уравнения
|
|
|
|
(4.33) |
|
Замечая, |
что векторы скорости относительного движения |
vAD |
|||
и VLA, а также Ö D E |
И ѴЮ имеют одинаковое направление, их |
можно |
|||
попарно заменить |
одним вектором, и, следовательно, уравнения |
||||
(4.33) можно |
заменить следующими: |
|
|
||
|
|
|
|
(4.34) |
|
в которых vD |
и ѴЕ заданы, a vLD |
и VLE известны |
по направлению, |
||
т. е. полученные уравнения ничем |
не отличаются |
по структуре от |
\
Lpq
Рис. 4.28. Построение точек Ассура
112
уравнений, применяемых для двухповодковых групп, и, следова тельно, могут быть решены теми же методами. Отложив от полюса рѵ векторы vD и ÜB и проведя через их концы due перпендикуляры к DL и EL, в точке lpq их пересечения получим конец вектора 0£. После этого легко определить скорость центра шарнира С по урав нениям
vc = vL + |
vCL;) |
|
Pc = VF + VcF. J |
|
|
Наконец, при помощи картины |
относительных скоростей |
нахо |
дят скорости точек А и В. |
|
|
Пользуясь этой точкой L , можно определить ускорения |
точек |
|
А, В и С трехшарнирного звена. |
UL П О уравнениям: |
|
Сначала вычисляют ускорения |
|
UL = ЙА + ЧА + ÄLA =BAD + ADA + U'DA + ULA + |
(4.36) |
|
AL = AB + ЙІВ + ÄLB = AE + ABE + ЙВЕ + ULB + ULB ' |
||
|
||
где нормальные ускорения |
|
IAt ' |
A D |
L B 1BL |
B E |
hA •
he
вычисляют после построения плана скоростей, а тангенциальные ускорения в каждом из уравнений имеют одинаковое направление. Это дает возможность записанные выше уравнения представить также в следующем виде:
ÄL==AD + ALD + |
ATLD'A |
(4.37) |
|
aL = aE + aiE + a'LE,j |
|||
|
где
ALD = ALA + UAD И ЙІЕ = ЙІВ + АВЕ-
Приведенные в окончательном виде уравнения (4.34) и (4.37) решаются так же, как и в случае двухповодковых групп.
§ 4.12. ОПРЕДЕЛЕНИЕ СКОРОСТЕЙ И УСКОРЕНИЙ ТОЧЕК ЗВЕНЬЕВ МЕХАНИЗМА В СЛУЧАЕ ЗАДАННОГО
ОТНОСИТЕЛЬНОГО ДВИЖЕНИЯ СМЕЖНЫХ ЗВЕНЬЕВ
В современном машиностроении все чаще используются механиз мы, в которых движение задается какому-либо звену относительно другого подвижного звена. Такого типа механизмы рассматрива лись уже ранее (рис. 59—62).
Положение звеньев механизма по заданному относительному перемещению двух совершающих плоскопараллельное движение
и з
звеньев такого типа механизмов может быть определено непосред ственно методом уничтожения шарнира, если механизм при этом разделяется на две самостоятельные части, или же методом замены связей, если механизм на самостоятельные части не разделяется [13].
Покажем возможность применения метода уничтожения шарнира для определения положений звеньев и скоростей и ускорений точек
механизма. |
|
|
|
Пусть |
в |
четырехшарнирном |
двухкоромысловом механизме |
(рис. 4.29) задана угловая скорость |
со21 звена 2 относительно коро |
||
мысла |
Предположим, что шарнир В уничтожен и звену 2 задано |
||
перемещение |
относительно звена / |
так, чтр точка В займет поло |
жение В[. Если теперь дугой радиуса ОхВ[ сделать засечку на траек тории точки В, то найдем ее положение, соответствующее задан ному относительному расположению звеньев / и 2. Положение Ах центра А шарнира на ее траектории определяется засечкой дугой радиуса ВА с центром в Вх.
Этот прием может быть использован и при исследовании более сложных механизмов. Если в шестизвенном механизме (рис. 4.30) задано движение поводка 2 относительно коромысла 1, то, предполо жив, что шарнир В уничтожен, можно звено 2 относительно коро мысла / повернуть на заданный угол и радиусом ОхВ' описать дугу окружности с центром в Ох.
Далее, приняв какое-либо из звеньев 4 или 5 за начальное, нетрудно построить траекторию точки В шатуна четырехшарнир-
ного механизма. Очевидно, |
точка пересечения этой траектории |
с окружностью радиуса ОхВ' |
определит искомое положение Вх |
Рис. 4.29. Четырехзвенный механизм с заданным движением шатуна
114
точки В. В рассматриваемом слу |
|
|
||||||
чае достаточно |
построить |
один |
|
|
||||
раз траекторию точки В и искать |
|
|
||||||
последовательные точки ее пере |
|
|
||||||
сечения |
с |
дугами |
переменного |
|
|
|||
радиуса ОхВ', зависящего |
от |
|
|
|||||
последовательных |
положений |
|
|
|||||
звена |
2 относительно звена |
/ . |
|
|
||||
Более |
|
сложным |
будет |
по |
|
|
||
строение |
положений |
механизма, |
|
|
||||
когда |
задается |
положение звена |
|
|
||||
2 относительно звена 3. В этом |
|
|
||||||
случае следует уничтожить шар |
|
|
||||||
нир А и определять точки пе |
|
|
||||||
ресечения |
окружности радиуса |
|
|
|||||
ОхА |
с траекториями точек |
зве |
|
|
||||
на 3, |
лежащих |
на |
окружности |
Р и с 4.30. |
Шестизвенный механизм |
|||
радиуса ВА с центром в точке В. |
с заданным |
относительным движением |
||||||
Скорости и |
ускорения точек |
|
поводка |
|||||
звеньев |
механизмов |
рассматри |
|
|
ваемой группы можно найти непосредственным решением соответ ствующих векторных уравнений или с помощью ложных планов.
Эти уравнения можно составить исходя из предположения, что движение поводка представляется как результат сложения его движения вместе со звеном, с которым он непосредственно связан, и заданного относительного движения. Так, для четырехшарнир-
ного |
механизма (рис. 4.29, а) |
можно |
написать |
|
|
|
|
|||
|
|
VB=VBI + VB.L, |
|
|
(4.38) |
|||||
где |
ѵв |
= шд/озв — искомая |
скорость точки В |
при |
вращении |
|||||
|
|
звена |
3 вокруг 03 ; |
|
|
|
|
|
||
ѵВі |
— (ÙJOIB — скорость |
точки |
В |
в заданном |
положении |
|||||
|
|
механизма при (о2і = |
0. т - е- для случая |
унич |
||||||
|
|
тоженного шарнира В и жесткого скрепления |
||||||||
|
|
звеньев 1 \\ 2 между собой (скорость перенос |
||||||||
|
|
ного |
движения); |
|
|
|
|
|
|
|
ѵВ21 |
= ©гі/лв — скорость точки В при вращении звена 2 |
отно |
||||||||
|
|
сительно |
звена 1. |
|
|
|
|
|
||
Вследствие того, что ни одна из абсолютных скоростей ѵв |
и |
ѵВі |
||||||||
неизвестна, полюс рѵ плана находим |
из построения. В |
выбранном |
||||||||
масштабе kv откладываем отрезок ЬгЬ- |
ш 2і'лв (рис. 4.29, б). Через |
|||||||||
точки |
Ъх и Ь проводим перпендикуляры |
соответственно к-ОхВ |
и |
|||||||
03В, |
пересечение которых |
определяет |
положение полюса рѵ. |
Ско |
||||||
рость точки В равна kvpvb |
— ѵв. Вектор скорости точки А найдем |
|||||||||
в результате построения на отрезке |
рѵЬх |
картины |
относительных |
|||||||
скоростей для треугольника |
0ХАВ. |
|
|
|
|
|
|
115