Аналитический метод.
Аналитическое исследование плоских механизмов удобнее всего вести методом векторных контуров, разработанных В.А. Зиновьевым.
В соответствии с этим методом нахождение кинематических характеристик механизма производится в следующем порядке:
1) Чертим в любом промежуточном положении структурную схему механизма.
2) Выбираем систему координат. (начало обычно связывают со стойкой начального звена).
3) Все звенья механизма, включая и стойку, заменяют векторами произвольного направления.
4) Полученные векторы объединяют между собой так, чтобы они образовывали замкнутые контуры. В каждый контур должно входить не более двух неизвестных величин.
5)Составляем векторные уравнения замкнутости полученных контуров в соответствии с выбранным направлением обхода.
Рис. 4.3
Спроектировав эти уравнения на оси координат, получим базовые системы уравнений для расчета кинематических характеристик звеньев В качестве примера рассмотрим расчет центрального кривошипноползунного механизма Рис 4.3.
Ползун В перемещается за время одного полного поворота кривошипа ОА из высшего положения (ВПП)в низшее положение (НПП) и обратно. Ход ползуна от ВПП обозначен через S. Обозначив звенья механизма векторами ОА, АВи ОВ, как показано на Рис 4.3, и задаваясь направлением обхода, составим уравнение замкнутости векторного контура ОАВ.
(4.6)
Где r и lрадиус кривошипа и длина шатуна соответственно.
Выбрав оси координат x и y, спроектируем это уравнение:
x: (4.7)
y: (4.8)
где неизвестными будут величина yи угол .
Из треугольника ОАВ, по теореме синусов, получим:
,
Тогда
.
Подставляя это выражение в (4.8) получим
Перемещение ползуна будет
Обозначая и раскладывая корень в степенной ряд по , ограничиваясь первыми двумя членами разложения, можно получить
(4.9)
Скорость точки В найдем беря производную по времени от выражения для перемещения (4.9).
Или
(4.10)
Для нахождения ускорения точки В возьмем производную от (4.10).
(4.11)
Таким образом, применение аналитических методов анализа (синтеза) плоских механизмов позволяет выводить аналитические зависимости кинематических параметров звеньев и характерных точек механизма.