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

ВНИМАНИЕ! Если данный файл нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам.

проходящей

через

точку

О

пересечения

первых

двух

прямых

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 2 . 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, 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