70 Лекция 4
Выбрав масштабный коэффициент плана скоростей, из произвольного полюса p (рис.2.11,в) откладываем
отрезок pa1,2 , изображающий скорость A1,2 , в
направлении угловой скорости 1 и перпендикулярно к
OA.
Как уже отмечалось, в рассматриваемом механизме имеется одна поступательная пара, образованная звеньями 2 и 3. При наличии поступательной пары применим уравнение (2.6), справедливое для совпадающих точек двух звеньев. Для этого на звене 3 (рис.2.11,б) выбираем точку A3 , совпадающую в данный момент времени с
точкой A1,2 (лежащую на одной линии) звеньев 1 и 2.
|
I |
|
С |
|
|
I I |
p,о,b |
|
|
1 |
А |
2 |
|
|
A1,2 |
|
e |
||
|
|
|
|
|
|
||||
О |
1 |
|
А3 |
|
1 |
|
|
a3 |
|
|
|
А ,А |
|
|
|
2 |
|
c |
|
|
3 |
I |
A |
|
3 |
|
|||
|
1 |
2 |
|
a |
f |
||||
B |
3, 2 |
|
|
|
3 |
3 |
1,2 |
|
|
|
|
|
|
d |
аAк |
|
|||
|
|
|
|
|
|
A |
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
2 |
а) |
б) |
в) |
Рис. 2.11.
Теперь движение точки A3 , принадлежащей кулисе,
можно рассматривать как сложное, состоящее из двух движений: переносного, с известной скоростью A1,2 и
относительного, со скоростью A3A1,2 , направленной вдоль оси кулисы BC .
|
|
|
Раздел 2. Кинематический анализ механизмов |
71 |
|||||||||||||||||||
|
|
|
По формуле (2.6): |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
A |
|
A A |
, |
|
(2.15) |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1,2 |
|
|
3 |
1,2 |
|
|
|
|
|
||||
где |
A |
– абсолютная скорость точки A3 . |
|
|
|
|
|
||||||||||||||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
|
|
С другой стороны, точки |
A3 |
|
и |
B |
принадлежат |
|||||||||||||||
кулисе 3, поэтому для точки A3 можно записать: |
|
|
|
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A |
|
B |
A B , |
|
|
(2.16) |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
где |
B |
– |
скорость точки B кулисы 3 |
( |
B 0); |
|
|
|
|||||||||||||||
|
А B |
– |
скорость |
точки |
|
А3 |
|
|
во |
|
вращательном |
||||||||||||
3 |
|
|
|
относительном |
|
движении |
|
вокруг точки В, |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
направленная перпендикулярно BC . |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
На плане скоростей (рис.2.11,в) по уравнению (2.15) |
||||||||||||||||||||
через точку "а1,2" |
отрезка |
|
1,2 , |
изображающего |
|
|
|
||||||||||||||||
pa |
|
|
A , |
||||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1,2 |
||
проводим линию dе, параллельную |
BC , |
вдоль которой |
|||||||||||||||||||||
будет направлен вектор |
A A . |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
С другой стороны, по уравнению (2.16) через точку |
||||||||||||||||||||
"b", совпадающую с полюсом |
p , |
так |
как |
B 0, |
|||||||||||||||||||
проводим |
линию |
pf , |
перпендикулярную |
BC , |
вдоль |
||||||||||||||||||
которой |
|
будет направлен |
вектор |
|
А B . |
Точка |
|
"а3" |
|||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
пересечения этих линий представляет собой конец
направленных отрезков |
pa3 |
|
|
и |
|
а1,2а3 , которые в |
|||||
масштабе изображают скорости |
A |
3 |
и |
A A . |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1,2 |
|||
Угловую скорость звена 3 находим из формулы: |
|||||||||||
|
A |
3 |
|
(pa |
3 |
) |
|
||||
3 |
|
|
|
|
|
|
. |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
lAB |
|
|
lAB |
|
||||||
При этом необходимо учесть, что длина кулисы lBA (рис. 2.11,а) при повороте кривошипа 1 изменяется и для
72 |
Лекция 4 |
каждого положения звеньев ее необходимо определять по кинематической схеме механизма.
Угловая скорость 2 звена 2 равняется угловой скорости звена 3, так как эти звенья образуют поступательную пару, т.е. поворачиваются вместе.
Перенеся направление вектора скорости A3 с
плана скоростей в точку A схемы механизма (рис.2.11,а), устанавливаем, что 3 направлено по ходу часовой стрелки.
Зная скорость точки A3 , можно на основании теоремы о подобии определить скорость любой точки, лежащей на кулисе. Так, например, для точки C по теореме о подобии получим:
C |
|
(pc) |
|
lBC |
, |
(pc) |
lBC |
(pa ). |
|
|
|
|
|||||
A |
|
(pa)3 |
|
lBA |
3 |
|||
|
|
|
lBA |
|||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
Так как точка C на схеме механизма лежит на кулисе за точкой A, то и на плане скоростей эта точка будет лежать на линии pf за точкой "а3".
Переходим к определению ускорений характерных точек механизма.
Ускорение точки A1,2 равно:
а |
A |
|
an |
2 |
l , |
|
1,2 |
A |
1 |
OA |
|
|
|
1,2 |
|
|
так как угловая скорость ведущего звена 1 принята постоянной. Ускорение аA1,2 направлено от точки A к
точке О (рис. 2.12,а).
73
Выбрав масштабный коэффициент плана ускоренийa , откладываем из произвольного полюса параллельно
OA отрезок a1,2 , изображающий aА1,2 (рис.2.12,б).
Учитывая, что точки A1,2 и A3 принадлежат различным звеньям поступательной пары, ускорение точки A3 находим по формуле (2.7):
a |
A |
|
|
a |
A |
|
a |
Aк |
A |
|
a |
AотнA , |
(2.17) |
||||||||
|
|
3 |
|
|
|
1,2 |
|
|
|
|
3 |
1,2 |
|
3 |
1,2 |
|
|||||
как ускорение точки, совершающей сложное движение. |
|||||||||||||||||||||
С другой стороны, если рассматривать абсолютное |
|||||||||||||||||||||
движение точки A3 |
|
как вращение вместе с кулисой 3 |
|||||||||||||||||||
вокруг неподвижной |
|
точки |
B, |
то |
её ускорение |
в этом |
|||||||||||||||
случае равно: |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
а |
A |
|
|
a |
B |
a |
An B |
a |
A |
B . |
|
(2.18) |
|||||||||
3 |
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
||||
В уравнении (2.17) |
a |
Aк |
|
A |
– кориолисово ускорение, |
||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
модуль которого равен:
akA3A1,2 2 3 A3A1,2 ,
а направление находим поворотом вектора A3A1,2 на 90 в
сторону 3, как показано пунктирными линиями на плане скоростей (рис.2.11,в).
Относительное ускорение aотн направлено по оси
A3A1,2
кулисы BA, величина и сторона, в которую направлено это ускорение, неизвестны.
В уравнении (2.18) ускорение aB равно нулю, так как точка B неподвижна.
74 |
|
|
|
|
|
|
Лекция 4 |
|
|
|
|
|
|
|
Нормальное ускорение |
aAn B |
направлено от точки |
||||||||||
A |
|
B |
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
к точке |
(рис. 2.12,а) и по величине равно: |
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
an |
2 l |
BA |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
A B |
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
Тангенциальное |
ускорение |
|
aA |
B |
направлено |
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
перпендикулярно AB (перпендикулярно нормальному |
|||||||||||||
ускорению |
aAn |
B ), |
величина и направление вектора этого |
||||||||||
|
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
ускорения неизвестны. |
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
A B |
|
|
|
С |
|
|
|
|
|
,о,b |
||
|
|
3 |
|
А |
|
2 |
|
|
|
|
|
||
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
а |
|
|
|
|
s |
|
|
|
||||
|
А1,2 |
|
|
|
|
|
|
h |
|
||||
|
О |
|
|
|
|
a1,2 |
|
|
|
||||
|
|
|
аn |
|
а |
к |
|
|
|
a3 |
nА3B |
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
1 |
|
|
A В |
|
A3A1,2 |
|
|
c |
|
|
|
|
|
3, 2 |
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
|
|
|
|
кА3А1,2 |
|
А3B |
|
|||
|
B |
|
|
|
|
|
r |
|
t |
||||
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||
|
|
3 |
|
|
|
|
|
|
А А |
|
|||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1,2 |
|
||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
g |
б) |
а) |
|
Рис. 2.12. |
|
Выполнив все необходимые |
вычисления, по |
уравнению (2.17) откладываем от точки "a1,2" (рис. 2.12,б)
направленный отрезок |
к |
А А |
, |
|
который с учетом |
|||||||||
|
|
3 |
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
масштабного коэффициента изображает ускорение |
a |
Aк |
A |
: |
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1,2 |
|||
кА А |
|
а |
Ак |
А |
|
а . |
|
|
||||||
3 |
1,2 |
|
|
3 |
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
||
Через конец отрезка |
|
к |
А А |
|
проводим линию |
|
gh , |
|||||||
|
|
|
|
3 |
1,2 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
параллельную оси кулисы |
|
AB, |
вдоль этой линии будет |
|||||||||||
направлено относительное ускорение |
a |
AотнA . |
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
3 |
1,2 |
|
|
|
|
||