Имеют одни и те же методы исследования независимо от области их применения или функционального назначения.

Необходимо знать, что представляет собой структурная группа (группа Ассура), как определяется ее класс, порядок, вид. Желательно запомнить таблицу, показывающую сочетание звеньев и кинематических пар пятого класса в группе:

Решение задачи начинается с определения числа степеней свободы кинематической цепи , положенной в основу данного механизма. В соответствии с числом степеней свободы назначается число начальных звеньев (или входных звеньев), после чего цепь становится механизмом .

После присоединения каждой группы Ассура должен получаться промежуточный механизм , с тем же числом степеней свободы, что и заданный. После присоединения последней группы должен получиться первоначально заданный механизм.

Обратите внимание на то, что класс механизма (а значит и методы его решения) определяются не только схемой механизма, но и тем, какое звено принято в качестве входного. При одной и той же схеме, но при разных входных звеньях, могут получаться разные по классу механизмы, а, значит, и методы их исследования будут различны.

Необходимо отметить также, что наличие в схеме механизма замкнутых контуров не определяет класс механизма, т.к. при разбивке на группы Ассура эти контуры могут распадаться. Но если какой-то контур сохранился в группе Ассура, то он определяет класс этой группы, и через класс группы – класс механизма.

В механизмах могут встретиться двойные и более сложные шарниры , поэтому надо быть внимательным при определении числа степеней свободы, а также при разбивке механизма на группы Аcсура.

Надо иметь в виду следующее:

• при одной и той же схеме можно получить разные механизмы с точки зрения методов исследования, если задавать в качестве входных различные звенья;
• из одних и тех же групп Ассура можно составить разные механизмы, с различным функциональным назначением;
• структурная группа (группа Ассура) обладает одними и теми же свойствами и методами исследования независимо от того, в каком механизме она находится. Это очень важное свойство позволяет разрабатывать методы исследования только для групп Ассура, а не для каждого механизма из их огромного количества;
• рассматриваемая структурная классификация применима не только для анализа существующих механизмов, но и для целенаправленного синтеза механизмов с предсказуемыми свойствами (путем присоединения к начальному или к начальным механизмам групп Ассура и дальнейшего их наслоения).

При наличии у механизма двух степеней свободы необходимо задать два начальных звена.

Если механизм имеет высшие кинематические пары IV класса, то прежде, чем разбивать механизм на структурные группы, надо произвести замену высших пар цепями с низшими парами , т.к. в группы Ассура входят только пары V класса.

Для последующего анализа целесообразно сравнить число степеней свободы заданного механизма и механизма, полученного после замены высших пар.

В механизме могут встретиться лишние степени свободы. Формула для определения числа степеней свободы дает правильный результат для общего случая, но в частном случае, при определенных размерах звеньев, фактическое число степеней свободы может отличаться от определенного по формуле.

Обычно наличие круглого ролика дает лишнюю степень свободы (его вращение вокруг собственной оси дает механизму дополнительную степень свободы, но это движение не влияет на характер работы остальных звеньев и всего механизма в целом). Поэтому число начальных механизмов надо задавать по действующему числу степеней свободы (W действ. =W расчетн. – W лишн.).

При замене высшей пары лишняя степень свободы автоматически исчезает (поэтому после замены высшей пары новое расчетное значение числа степеней свободы будет равно действующему числу степеней свободы). Это удобно для контроля правильности установления наличия или отсутствия лишних степеней свободы.

В некоторых случаях сложно определить класс групп Ассура, а, соответственно, и механизма по кинематической схеме, т.к. некоторые треугольники вырождаются в прямые линии, стороны контуров могут быть представлены ползунами и т.д. В результате довольно сложно определить наличие замкнутого контура в группе и число его сторон. В таком случае удобно воспользоваться построением структурной схемы механизма (или отдельной группы).

Структурная схема вычерчивается без масштаба, все звенья, входящие в три кинематические пары, изображаются в виде жестких треугольников, звенья, входящие в четыре кинематические пары, – в виде жестких четырехугольников и т.д., все ползуны условно заменяются шарнирами. Таким образом, формируется другой механизм с такой же структурой, но с более наглядной для решения данной задачи схемой. Естественно, что при дальнейшем исследовании рассматривается первоначально заданный механизм.

При анализе структурной схемы механизма было выявлено, что механизм можно разделить на начальные пары (начальные звенья) и структурные группы с нулевой подвижностью:

W = Wo + 0 + 0 + ... + 0.

В соответствии с этим при синтезе используют принцип наслоения структурных групп (групп Ассура) к начальным звеньям и стоике или к ранее присоединенным структурным группам. При этом предполагается, что кинематические функции положения, скорости и ускорения внешних пар поводков структурной группы являются заданными или уже вычисленными на предшествующем этапе синтеза или анализа. Для контура II класса (одно звено с двумя парами) должны выполняться следующие уравнения:

n г = 1;

= p 1 + p 2 + p 3 + p 4 + p 5 = 2;

W г = 6n г – (5p 1 + 4p 2 + 3p 3 + 2p 4 + p 5)= 0.

Возможны варианты решения:

а) одно звено с одноподвижной и точечной парами – p 1 = 1; р 5 = 1. Этому условию отвечают зубчатые передачи с бочкообразной поверхностью зубьев, кулачковые механизмы с заостренным или сферическим башмаком на толкателе, механизмы плунжерных насосов и др. (рис. 2.11, б, в, г, д );

б) одно звено с двухподвижной и четырехподвижной парами – р 2 = 1; р 4 = 1. Этому условию соответствует, например, кулачковый механизм газораспределения, толкатель которого имеет одну сферическую пару с пальцем и линейную высшую пару между башмаком и кулачком (автомобиль «Жигули») (рис. 2.11, е );

в) одно звено с двумя сферическими парами (р 3 = 2) имеет одну местную подвижность (W М = 1) и при присоединении его с начальным звеном образуется ферма (рис. 2.11, а ).

Рис. 2.11. Схемы механизмов, содержащие контур IIкласса

В двухзвенной структурной группе с тремя парами должны выполняться следующие соотношения:

n г = 2;

= p 1 + p 2 + p 3 + p 4 + p 5 = 3;

W г = 12– 5p 1 – 4p 2 – 3p 3 – 2p 4 – p 5 = 0.

Эти условия выполняются для следующих вариантов:

a) p 1 = 2; p 4 = 1 (например, группа ВЛВ с двумя вращательными и одной линейной парой в зубчатой передаче);

б) p 1 = 1; p 2 = 1; p 3 = 1, т.е. группе с одноподвижной (В или П), двухподвижной (П или СП) и трехподвижной (С или Пл) парами.

В трехзвенной группе с четырьмя парами должны выполняться такие условия:

n г = 3;

= p 1 + p 2 + p 3 + p 4 + p 5 = 4;

W г = 18– 5p 1 – 4p 2 – 3p 3 – 2p 4 – p 5 = 0.

Варианты групп ВВВС (p 1 = 3; p 3 = 1) и ВВЦЦ (p 1 = 2 и p 2 = 2) удовлетворяют этим условиям.

Аналогично можно проанализировать синтез механизма с четырьмя звеньями и пятью или шестью кинематическими парами.

Для четырехзвенной группы с пятью парами возможен один вариант: p 1 = 4; p 2 = 1. Для четырехзвенной группы с шестью парами – четыре варианта:

1) p 1 = 3; p 3 = 3;

2) p 1 = 3; p 2 = 1; p 3 =1; p 4 = 1;

3) p 1 = 3; p 2 = 2; p 5 = 1;

4) p 1 = 2; p 3 = 3: p 4 = 1.

Для пятизвенной группы с шестью парами возможен один вариант – с шестью одноподвижными парами. Этот вариант реализуется в виде рычажного механизма, называемого шарнирным семизвенником, так как группа присоединяется внешними парами к начальному звену и стойке.

На рис. 2.12, а –в приведены структурные схемы некоторых механизмов, у которых присоединяемая группа содержит четыре звена и шесть (три вращательные и три сферические) кинематических пар.

Механизмы не содержат избыточных контурных связей (n = 5; p 1 = 4; P 3 =3;W= 1):

q = W – 6n + = 1 – 6∙5 + (5·4 + 3∙3) = 0.

Рис. 2.12. Схемы механизмов без избыточных связей

Условие (q = 0) синтеза основной структурной схемы механизма является необходимым, но оно может оказаться недостаточным для проведения сборки контура звеньев без натягов.

Сочетание кинематических пар в структурной схеме может оказаться таким, что появляются местные или групповые подвижности, наряду с которыми схема механизма содержит одну или несколько избыточных связей, не позволяющих выполнить сборку замыкающей кинематической пары, например, из-за отсутствия перемещения в направлении оси, перпендикулярной плоскости вращения начального звена.

Наличие избыточных связей и их характер целесообразно выявлять по методике, суть которой заключается в анализе подвижностей в каждой кинематической паре замкнутого контура и оценке возможностей сборки замыкающей пары контура звеньев. При этом следует иметь в виду, что линейное сближение элементов пары иногда может быть достигнуто за счет угловых поворотов звеньев.

В механизмах различают помимо относительных перемещений звеньев, допускаемых геометрическими связями, также и перемещения, допускаемые податливостью (упругостью) звеньев. В первом случае говорят о структурных степенях свободы , характеризующих основное движение звеньев. Во втором случае говорят о параметрических степенях свободы ,зависящих от конструктивных (масса, жесткость) параметров механизма и режима движения (в частности, частоты возбуждения). Относительное движение звена, обусловленное параметрическими степенями свободы, суммируется с основным движением звена иногда в виде фона, характеризуемого малыми перемещениями по сравнению с абсолютными перемещениями и значительными скоростями и ускорениями. Введение параметрических степеней свободы необходимо при анализе и проектировании механизмов и машин вибрационного и ударного действия, проектировании виброзащитных устройств в случае возможности возникновения опасных колебаний, создании оборудования для интенсификации и повышения эффективности технологических и транспортных операций.

Две схемы кривошипно-ползунного механизма, используемые в машинах виброударного действия (вибромолот, вибропресс и т.п.) и позволяющие регулировать (накапливать и отдавать) энергию на определенных этапах движения за счет энергии пружины, приведены на рис. 2.13, а, б.

Рис. 2.13. Схемы кривошипноползунного механизма

в машинах виброударного действия

Упругим звеном на рис. 2.13, а является звено З состоящее из бойка З* и ползуна З 3* 3 и имеющее параметрическую степень свободы S 3* 3 . На рис. 2.13, б упругим звеном является шатун 2 , имеющий параметрическую степень свободы в виде возможного перемещения S 2* 2 деталей 2* и 2 шатуна. Число структурных степеней свободы в обоих механизмах равно единице и реализуется в виде вращения входного звена 1 с угловой скоростью ω 14 .

ПРАКТИЧЕСКАЯ РАБОТА № 1

Тема: Структурный синтез механизмов

Цель занятия: знакомство с элементами структуры механизма, расчетом подвижности, устранением избыточных связей.

Оснащение : методические указания по выполнению практической работы.

Работа рассчитана на 4 академических часа.

бщие теоретические сведения.

Для изучения строения механизма используется его структурная схема. Часто эту схему механизма совмещают с его кинематической схемой. Так как основными структурными составляющими механизма являются звенья и образуемые ими кинематические пары, то под структурным анализом понимается анализ самих звеньев, характер их соединения в кинематические пары, возможность проворачиваемости, анализ углов давления. Поэтому в работе даются определения механизма, звеньев, кинематических пар. В связи с выбором способа исследования механизма рассматривается вопрос о его классификации. Приводится классификация, предложенная Л.В.Ассуром. При выполнении лабораторной работы используются модели плоских рычажных механизмов, имеющихся на кафедре.

Механизм - это система взаимосвязанных твердых тел с определенными относительными движениями. В теории механизмов упомянутые твердые тела называют звеньями.

Звено - это то, что движется в механизме как одно целое. Оно может состоять из одной детали, но может включать в себя и несколько деталей, жестко связанных между собой.

Основные звенья механизма - это кривошип, ползун, коромысло, шатун, кулиса, камень. Указанные подвижные звенья монтируются на неподвижной стойке.

Кинематическая пара - это подвижное соединение двух звеньев. Кинематические пары классифицируются по ряду признаков - характеру соприкосновения звеньев, виду их относительного движения, относительной подвижности звеньев, по расположению траекторий движения точек звеньев в пространстве.

Для исследования механизма (кинематического, силового) строится его кинематическая схема. Для конкретного механизма - в стандартном машиностроительном масштабе. Элементами кинематической схемы являются звенья: входное, выходное, промежуточные, а также обобщенная координата. Число обобщенных координат и, следовательно, входных звеньев, равно подвижности механизма относительно стойки –W 3 .

Подвижность плоского механизма определяется по структурной формуле Чебышева (1):

где n- количество всех звеньев механизма;

P 1 , P 2 - число одно и двухподвижных кинематических пар в механизме.

Из-за погрешностей при изготовлении механизмов возникают вредные пассивные связи q - (избыточные), которые приводят к дополнительным деформациям и потерям энергии на эти деформации. При конструировании они должны быть выявлены и устранены. Количество их выявляется по структурной формуле Сомова – Малышева (2):

В механизме без избыточных связей q ≤ 0 Устранение их достигается изменением подвижности отдельных кинематических пар.

Присоединение структурных групп Ассура к ведущему звену является наиболее удобным методом построения схемы механизма. Группой Ассура называется кинематическая цепь, которая при соединении внешних пар к стойке получает нулевую степень подвижности. Простейшая группа Ассура образуется двумя звеньями, соединенными кинематической парой. Стойка в группу не входит. Группа имеет класс и порядок. Порядок определяется количеством элементов внешних кинематических пар, которыми группа присоединяется к схеме механизма. Класс определяется числом К, которое должно удовлетворять соотношению:

(3)

где P- количество кинематических пар, включая элементы пар, Q 1 количество звеньев в группе Ассура.

Класс и порядок данного механизма соответствует классу и порядку старшей группы Ассура в этом механизме. Цель классификации – выбор способа исследования механизма.

Среди всего многообразия конструкций механизмов различают: стержневые (рычажные), кулачковые, фрикционные, зубчатые механизмы, механизмы с гибкими звеньями (например, ременные передачи) и др. виды (рис. 1).

Менее распространенные классификации подразумевают наличие механизмов с низшими или высшими парами в плоском или пространственном исполнении и т.д.

Рисунок 1- Виды механизмов

Учитывая возможность условного превращения практически любого механизма с высшими парами в рычажный, в дальнейшем наиболее подробно рассматривается именно эти механизмы.

формление отчета

Отчет должен содержать:

1. Наименование работы.

2. Цель работы.

3. Основные формулы.

4. Решение задачи.

5. Вывод по решенной задаче.

Пример структурного анализа механизма

Выполните структурный анализ рычажного механизма.

Задана кинематическая схема рычажного механизма в стандартном машиностроительном масштабе в определенном углом α положении (рис.1г).

Определите количество звеньев и кинематических пар, классифицируйте звенья и кинематические пары, определите степень подвижности механизма по формуле Чебышева, установите класс и порядок механизма. Выявите и устраните избыточные связи.

Последовательность действий:

1.Классифицируйте звенья: 1- кривошип, 2- шатун, 3- коромысло, 4- стойка. Всего 4 звена

2. Классифицируйте кинематические пары: О, А, В, С – одноподвижные, плоские, вращательные, низшие; 4-кинематические пары.

3. Определите подвижность механизма по формуле:

W3=3(n-1)-(2P1+1P2)=3(4-1)-(2*4+1*0)=1 (4)

4. Установите класс и порядок механизма по Ассуру:

Наметьте и мысленно выделите из схемы ведущую часть - механизм 1 класса (М 1К - звенья 1,4, соединение кривошипа со стойкой, рис.2). Их количество равно подвижности механизма (определена в пункте 3).

Рисунок 2 . Схема механизма

Оставшуюся (ведомую) часть схемы механизма разложите на группы Ассура. (В рассматриваемом примере оставшуюся часть представляют лишь два звена 2,3.)

Первой выделяется группа, наиболее удаленная от механизма 1 класса, простейшая (звенья 2,3, рис.3). В этой группе число звеньев n’=2, а число целых кинематических пар и элементов кинематических пар в сумме Р =3 (В –кинематическая пара, А,С – элементы кинематических пар). При выделении каждой очередной группы подвижность оставшейся части не должна изменяться. Степень подвижности группы Ассура 2-3 равна

Класс группы определяем из простейшей системы двух уравнений:

откуда Класс группы равен 1.

Порядок группы равен 2, т. к. группа присоединяется к основному механизму двумя элементами кинематических пар А, С.

Следовательно, рассматриваемая группа Ассура является группой 1 Класса 2 Порядка.

Формула строения механизма:

(7)

Всему механизму присваивается класс и порядок наивысший, т.е. - М1К 2П.

5. Выявите и устраните избыточные связи.

Количество избыточных связей в механизме определяется выражением:

В механизме все пары одноподвижные P 1 =4 а число звеньев n равно 4. Количество избыточных связей:

Устраняем избыточные связи. Заменяем одноподвижную пару А, например, на вращательную двухподвижную (рис.1), а одноподвижную пару В на трехподвижную (сферическую рис.1). Тогда число избыточных связей определится следующим образом.

Целью структурного синтеза механизма является его структурно-кинематическая схема с минимальным количеством звеньев для преобразования движения заданного количества входных звеньев в тре­буемое движение выходных звеньев. Задачи структурного синтеза многовариантны. Одно и то же преобразование движения можно получить различными по структуре механизмами. При выборе оптимальной структурно-кинематической схемы учитывается технология изготовления звеньев и кинематических пар, требования по точности изготовления и монтажа механизма, условияего эксплуатации.

Синтез структурно-кинематаческих схем механизмов может осуществляться:

Методом наслоения структурных групп;

- методом инверсии;

- методом конструктивного преобразования.

Метод наслоения структурных групп заключается в том, что к основному двухзвенному механизму, состоящему из входного звена и стойки, присоединяются структурные группы с нулевой подвижностью.

В зависимости от того, какими кинематическими парами они присое­диняются, какова форма звеньевмогут получиться разные варианты механизмов.

Рассмотрим пример.

Присоединением к основному механизму, состоящему из входного звена 2 и стойки 1, группы Ассура П класса 1-го вида (звенья 3,4 и кинематические пары B,C,D) получим кривошипно-коромысловый механизм (рис.2.5.).

Если к этому же основному механизму присоединить группу Ассура П класса 2-го вида, то получим кривошипно-ползунный механизм (рис.2.6.)

Присоединяя к полученному механизму еще одну такуюже струк­турную группу, получим схему V-образного двигателя внутреннего сгорания (рис.2.7.).

Метод инверсии заключается в получении различных вариантов механизма путем замены функций одного звена функциями другого звена. Например: инверсиейкривошипно-ползунного механизма (рис.2.8а) можнополучить кривошипно-кулисныймеханизм (рис.2.8б), если стойкой сделать звено 1 , а выходным –звено 2.

Избыточные или пассивные связи и лишние степени свободы

Механизм может содержать такие связи и местные подвижности, которые не влияют на кинематику механизма. Если в примере 4 (рис.2.4) убрать одно звено (3 или 4), то степень подвижности механизма будет равна 1, а кинематика не изменится. В примере 5 (рис.2.5) лишнюю степень свободы дает вращение звена 2, которое не влияет на кинематику механизма, но необходимо, например, для уменьшения потерь на трение.

Дополнительные сведения по избыточным связям Вы сможете получить при изучении дисциплины «Техническая механика» или из учебника по ТММ.

Теперь о лишней степени свободы.

Избыточные связи и лишние степени свободы необходимы в реальных механизмах (увеличение жесткости звеньев, уменьшение их износа и так далее). В то же время, избыточные связи могут быть и вредны. Отыскание и устранение избыточных связей обычно неоднозначно и требует специального анализа механизма (см. Л.Н. Решетов «Конструирование рациональных механизмов», М., «Машиностроение», 1967 г.)

Одним из этапов проектирования механизма может быть создание его структуры. Обычно это бывает на основе анализа уже существующих механизмов с внесением каких-то новых элементов.

Структурную схему любого механизма, как детский домик из кубиков, можно собрать из некоторого набора элементов, называемых в ТММ структурными группами или группами Ассура.

Метод структурного синтеза рычажных механизмов создан Леонидом Владимировичем Ассуром (1878-1920) в 1914 г.

Итак, основным признаком структурной группы является равенство нулю степени подвижности кинематической цепи: W=0. Или по формуле Чебышева 3n – 2 P 5 – P 4 =0. Пусть число кинематических пар четвертого класса равно нулю: P 4 =0. Тогда получаем основное уравнение структурной группы

Рассмотрим примеры структурных групп.

1.Структурная группа 2 класса 2 порядка: n = 2 и P 5 = 3

1 вид 2 вид 3 вид 4 вид 5 вид

Рис.2.6 Структурные группы второго класса второго порядка

Структурные группы 2 класса 2 порядка (рис.2.6) имеют 5 видов и образуются из первого вида путем замены одной или двух вращательных кинематических пар на поступательные. Если все три вращательные кинематические пары заменить на поступательные, то получим одно жесткое звено, а не структурную группу.

Для удобства применения ЭВМ кинематические пары и структурные группы могут обозначать кодами или как-то иначе. Например, структурные группы второго класса отличаются друг от друга только набором вращательных (В) и поступательных (П) пар и в соответствии с рис.2.6 могут быть обозначены ВВВ, ВВП,ВПВ, ПВП, ППВ.

2. Структурная группа 3 класса 3 порядка (Рис.2.7): n = 4 и P 5 = 6

Здесь тоже можно получить несколько видов группы путем замены вращательных кинематических пар на поступательные и превращения треугольника в линию. Это является общим правилом для всех структурных групп. Например, на рис. 2.7 показано два вида структурной группы третьего класса третьего порядка с одинаковым набором кинематических пар (ВВВВВВ).

Рис.2.7 Структурная группа третьего класса третьего

порядка (ВВВВВВ)

3. Структурная группа 4 класса 2 порядка (Рис.2.8): n = 4 и P 5 = 6

Напомним, что треугольник является одним жестким звеном, а четырехугольник, если это не рама, не может быть жестким и состоит из четырех звеньев.

Рис.2.8 Структурная группа четвертого класса второго

4. Структурная группа 3 класса 4 порядка (рис.2.9): n = 6 и P 5 = 9

Рис.2.9 Структурная группа третьего класса четвертого порядка

5. Структурная группа 3 класса 5 порядка (Рис.2.10): n = 8 и P 5 = 12

Рис.2.10 Структурная группа третьего класса пятого порядка

Из сравнения приведенных примеров можно сформулировать правило определения класса и порядка структурной группы.

Теперь осталось познакомиться с механизм первого класса рис.2.11:

Рис.2.11 Механизм первого класса

подвижное звено 1 называется, кривошипом, так как может совершать полный оборот вокруг неподвижной точки; подвижное звено 2 называется ползуном и может совершать возвратно-поступательное движение; неподвижное звено 0 называется стойкой, которая образует с кривошипом вращательную пару и с ползуном – поступательную пару.

Рис.2.12 Пример образования механизма

по правилу Ассура

Теперь воспользуемся правилом Ассура для образования шарнирного четырехзвенника рис 2.12. Структурная группа BCD звеньев 2 и 3 присоединяется своими внешними кинематическими парами B и D к звену 1 механизма первого класса и к стойке A I . В результате получаем требуемый механизм ABCD. Подобным образом можно образовать механизм с любыми структурными группами и любой сложности. В соответствии с порядком образования механизма можно записать его формулу строения. Например, для рис.2.12 она имеет вид: I←II 23 . Это означает, что к механизму первого класса присоединяется структурная группа второго класса звенья 2–3 и в результате получили механизм 2-го класса.

Определение класса и порядка механизма позволяет выбрать рациональный метод кинематического и силового анализа.

Покажем это на примере восмизвенной кинематической цепи с семью подвижными звеньями рис.2.13.

Степень подвижности этой цепи по формуле Чебышева равна W= 3n – 2 P 5 – P 4 = 3*7-2*10-0=1. Поэтому, может быть только одно ведущее звено. Рассмотри эту цепь при разных ведущих звеньях.

В схеме рис.2.13,а в качестве ведущего выбрано звено 1. Тогда можно выделить структурную группу второго класса звеньев 6-7 и затем структурную группу третьего класса звеньев 2-3-4-5. Формула строения этой цепи имеет вид: I 1 ←III 2345 ←II 67 . Наивысший класс и порядок структурных групп, входящих в механизм, – третий. Поэтому и сам механизм имеет третий класс и третий порядок.

Рис.2.13 Примеры разложения механизма на структурные группы

В схеме рис.2.13,б в качестве ведущего выбрано звено 4. Тогда можно выделить структурную группу второго класса звеньев 6-7 и затем еще две структурные группы второго класса звеньев 1-2 и 3-5. Формула строения этой цепи имеет вид: I 4 ←II 35 ←II 12 ←II 67 . Наивысший класс и порядок структурных групп, входящих в механизм, – второй. Поэтому и сам механизм имеет второй класс и второй порядок.

В схеме рис.2.13,в в качестве ведущего выбрано звено 5. Порядок отсоединения структурных групп без изменения степени подвижности остающейся кинематической цепи будет таким: структурная группа второго класса звеньев 6-7 и последовательно еще две структурные группы второго класса звеньев 1-2 и 3-4. Формула строения этой цепи имеет вид: I 4 ←II 34 ←II 12 ←II 67 . Наивысший класс и порядок структурных групп, входящих в механизм, – второй. Поэтому и сам механизм имеет второй класс и второй порядок.

В схеме рис.2.13,г в качестве ведущего выбран ползун 7. В этом случае все остальные звенья составляют одну структурную группу третьего класса четвертого порядка. Попытки разбить эту цепь на более простые цепи с нулевой степенью подвижности ничего не дают. Поэтому формула строения этой цепи имеет вид: I 7 ←III 123456 и механизм принадлежит к третьему классу четвертого порядка.

Рассмотренный пример наглядно показал обязательность указания ведущего звена при структурном анализе кинематической цепи: от этого зависит и формула строения механизма, и класс и порядок механизма. Формула строения механизма определяет порядок кинематического и силового расчета, а класс и порядок механизма позволяют выбрать соответствующий метод расчета.

При выводе основного уравнения структурной группы мы полагали, что нет кинематических пар четвертого класса. А как же быть, если они есть? В этом случае пользуются следующим положением: при классификации механизмов с высшими парами предварительно условно заменяют высшие кинематические пары на низшие так, чтобы заменяющий механизм был эквивалентен заменяемому по степени подвижности и характеру относительного движения звеньев.

На рис. 2.14 и 2.15 даны примеры замены высшей пары. При этом, вместо одной высшей пары в заменяемом механизме появляется две низшие пары и одно звено в заменяющем. Поэтому степень подвижности заменяющего механизма остается той же, что и у исходного.

Рис.2.14 Пример замены двух профилей низшими

парами: а) заменяемый механизм; б) заменяющий

механизм; n-n – общая нормаль к профилям

Рис.2.15 Пример замены профиля и прямой низшими парами: а) заменяемый механизм; б) заменяющий механизм; n-n – общая

нормаль к профилю и прямой в точке их контакта

Итак. Ассур Л.В. дал нам правило создания структурной схемы плоского рычажного механизмов. И оно же дает порядок структурного анализа уже существующей схемы механизма. Умение выполнить анализ структурной схемы механизма является основой для умения создавать или подбирать новые структурные схемы. Поэтому, прежде всего, необходимо «набить руку» на решении таких задач, в которых требуется разложить схему механизма на структурные группы.