2.2. Структурный синтез рычажных механизмов

Задача структурного синтеза механизмов является обратной по отношению к задаче структурного анализа и состоит в проектировании структурной схемы механизма. Синтез механизмов возможен двумя методами. Первый метод заключается в присоединении к основному механизму одной или нескольких групп Ассура. При этом следует иметь в виду, что добавление к механизму структурной группы любого класса и вида не должно менять степени подвижности механизма. На рис. 2.3 приведены примеры образования механизмов II класса (рис. 2.3, а) и III класса (рис. 2.3, б).

а)

Второй метод синтеза состоит в преобразовании одного из звеньев структурной группы в два звена, образующих поступательную кинематическую пару V класса. На рис. 2.4, а, б представлены структурные группы и гидрорычажные механизмы соответственно II и IV классов, образованные этим методом.

а)

б)

Следует отметить, что для механизмов с гидроприводом заданным является относительное движение поршня 2 в цилиндре 1, поэтому их структурный анализ по Ассуру не возможен. Механизм должен рассматриваться как неделимая структурная единица – гидрорычажный механизм соответствующего класса.

Вопросы для самоконтроля.

1. Что называют избыточными связями? Как классифицируют избыточные связи?

2. С какой целью проектируют механизмы с избыточными связями?

3. Какова методика определения и устранения избыточных связей в кинематических цепях механизмов?

4. Что называют локальными избыточными связями и каковы методы их устранения?

5. Что представляет собой структурный анализ рычажных механизмов?

6. Что называется первичным механизмом?

7. Что называется структурной группой (группой Асура)?

8. Какое количество звеньев и низших кинематических пар может входить в структурную группу и откуда это видно?

9. В чём заключается особенность структурного анализа механизмов с гидроприводом?

10. С какой целью проводят структурный анализ механизмов?

11. Какова задача структурного синтеза рычажных механизмов и какие методы используют для его проведения?

Лекция № 3

2.3. Кинематический анализ рычажных механизмов

Задачей кинематического анализа рычажных механизмов является определение кинематических параметров и кинематических характеристик всех звеньев и характерных точек механизмов по заданному закону движения входного (ведущего звена).

Характерные точки механизма – это центры масс звеньев, центры кинематических пар, к которым присоединяются дополнительные кинематические цепи или исполнительные устройства и др.

Кинематические параметры звеньев – это их положения, скорости и ускорения, линейные или угловые.

Кинематические параметры точек – это координаты их положения, линейные скорости и ускорения.

Кинематические характеристики – это зависимости кинематических параметров от положения ведущего звена механизма во всем диапазоне его работы.

Сложность кинематического анализа зависит не столько от числа звеньев механизма, сколько от его класса.

Кинематические характеристики необходимы инженеру для оценки работоспособности механизмов не только на стадии проектирования, но и в эксплуатации (в особенности при модернизации машин).

Анализ выполняют по кинематической схеме, которая в отличии от структурной схемы содержит размеры звеньев, необходимые для расчета.

Для кинематического анализа рычажных механизмов используют аналитические, графические и экспериментальные методы.

Аналитические методы основываются на различных методах математического анализа, отличаются высокой точностью определения параметров в каждый момент времени работы механизма и позволяют использовать ЭВМ. Среди аналитических методов наиболее распространены методы аналитической геометрии и тензорно-матричных операций.

Графические методы расчетов обладают наглядностью и отличаются удобством контроля. В ряде случаев графическое вычисление основано на геометрических построениях, с некоторым приближением заменяющих аналогичные аналитические и численные операции. Имеется много примеров, когда графические приемы являются единственно приемлемыми, т.к. дают наиболее простое решение. Точность графических методов 0,3…0,5 % достаточна для решения практических задач.

Экспериментальные методы используются преимущественно для оценки точности расчетных моделей и методов.