Механизм рычажного станка качалки насоса

1. Рычажный механизм


1.1. Исходные данные

Размеры механизма:



Силы сопротивления:
Силы тяжести звеньев:

Моменты инерции звеньев:



Рисунок 1. Схема рычажного механизма




1.2. Структурный анализ механизма

Рычажный механизм состоит из шести звеньев:
0 – неподвижное звено;
1 – кривошип;
2, 4 - шатуны;
3, 5 – кулисы.
Звенья образуют следующие кинематические пары:
O1–вращательная, образована стойкой 0 и звеном 1;
A– вращательная, образована звеньями 1 и 2;
B23 – вращательная, образована звеньями 2 и 3;
O2 – вращательная, образована стойкой 0 и звеном 3;
B24 – вращательная, образована звеньями 2 и 4;
C – вращательная, образована звеньями 4 и 5;
O3 – вращательная, образована стойкой 0 и звеном 5.
Все кинематические пары являются низшими.

Степень подвижности механизма определяем по формуле Чебышева:

где:
n = 5 - число подвижных звеньев
p5 = 7 - число низших кинематических пар
p4 = 0 - число высших кинематических пар

Разложим механизм на структурные группы.

Рисунок 2. Группа звеньев 4-5 (группа Ассура 2 класса, 2 порядка 1 вида (ВВВ))

Рисунок 3. Группа звеньев 2-3 (группа Ассура 2 класса, 2 порядка 1 вида (ВПВ))

Рисунок 4. Начальный механизм 1 класса

Согласно классификации Артоболевского данный механизм состоит из механизма первого класса, первого порядка (стойка - кривошип) и структурных групп второго класса, второго порядка (группы 2-3 и 4-5). Поэтому механизм является механизмом второго класса, второго порядка.

1.3. Кинематическое исследование механизма

1.3.1. Построение планов положений


Для выполнения построения планов механизма выбираем масштабный коэффициент длин:

Длины звеньев на чертеже в выбранном масштабе

где – реальный размер механизма;
– размер механизма на чертеже в выбранном масштабе.












Строим механизм в крайних положениях, за начальное принимаем положение в начале рабочего хода.
Направление вращения кривошипа задано.
Из построения определяем значения рабочего и холостого хода


Делим углы рабочего и холостого хода на 4 равных части каждый. Получаем еще 6 положений кривошипа, для которых строим планы положений механизма.
Нумеруем положения. За начальное (нулевое) принимаем положение начала рабочего хода.

1.3.2. Построение планов скоростей


Для всех 8 положений строим планы скоростей.
Определим угловую скорость звена 1


Определим абсолютную скорость точки А:


Определим масштабный коэффициент плана скоростей

где – длина вектора абсолютной скорости точки А, принимаем

Произвольно выбираем полюс скоростей p.
Из полюса проводим отрезок перпендикулярно звену О1А, который является графическим аналогом скорости точки A. В конце вектора скорости обозначаем точку a.
Определим положение точки B на плане скоростей. Составим векторное уравнение

Направления векторов -
Графически решив данное векторное уравнение на плане скоростей определим положение точки b.
Из планов скоростей определяем длины отрезков (pb) и (ab), значения занесем в таблицу 1.
Определим положение точки С на плане скоростей. Составим векторное уравнение

Направления векторов -
Графически решив данное векторное уравнение на плане скоростей определим положение точки c.
Из планов скоростей определяем длины отрезков (pc) и (bc), значения занесем в таблицу 1.

Определим положения на плане скоростей точек E и D из правила подобия.
Точки e и d лежат на прямой bc.
Определим отрезки be и cd на планах скоростей из пропорций


откуда


Значения отрезков для всех 8 положений занесем в таблицу 1.
Определяем значения относительных и абсолютных скоростей точек механизма из планов скоростей






Результаты расчетов занесем в таблицу 1.
Определим значения угловых скоростей звеньев




Результаты расчетов занесем в таблицу 1.1.
Определим значения скоростей центров масс звеньев 4 и 5. Отмечаем на планах скоростей точки s4 иs5, которые расположены на серединах отрезках (de) и (o3c) соответственно.
Из планов скоростей


Результаты расчетов занесем в таблицу 1.1.

Таблица 1.1. Результаты расчетов скоростей

0
1
2
3
4
5
6
7
pb, мм
0
21,8
43,9
69,4
0
36,8
51,9
35,3
ab, мм
50
44,7
12,9
50,2
50
16,3
11,4
29,3
pc, мм
0
7,3
29,7
82,9
0
114,9
63,1
18,8
bc, мм
0
20,9
39,8
61,3
0
88,7
46,1
32,8
pd, мм
0
36,2
79,1
165,1
0
261,9
125,2
60,7
pe, мм
0
37,9
70,9
92,7
0
56,4
68,9
59,2
ps4, мм
0
12,4
31,8
70,0
0
109,9
61,5
18,6
ps5, мм
0
3,7
14,9
41,5
0
57,5
31,5
9,4
VB, м/с
0
3,73
7,50
11,87
0
6,29
8,88
6,03
VBA, м/с
8,55
7,64
2,20
8,58
8,55
2,79
1,95
5,01
VC, м/с
0
1,24
5,08
14,18
0
19,64
10,78
3,21
VCB, м/с
0
3,57
6,80
10,48
0
15,17
7,87
5,60
VD, м/с
0
6,19
13,52
28,22
0
44,78
21,40
10,38
VE, м/с
0
6,50
12,13
15,84
0
9,64
11,77
10,11
VS4, м/с
0
2,12
5,43
11,97
0
18,79
10,51
3,17
VS5, м/с
0
0,62
2,54
7,09
0
9,83
5,39
1,61