Open Library – otvorená knižnica vzdelávacích informácií. Štrukturálna analýza mechanizmov v disciplíne „Teória strojov a mechanizmov“

3. ŠTRUKTURÁLNA ANALÝZA A SYNTÉZA MECHANIZMU

Účelom štrukturálnej analýzy je študovať štruktúru mechanizmu, určiť jeho stupeň mobility a triedu.

3.1. Kinematické dvojice a ich klasifikácia

Uvažujme o hlavných typoch a symboloch kinematických dvojíc (obr. 3.1) /11/.

Ryža. 3.1 Kinematické dvojice a ich symboly

Znaky klasifikácie kinematických párov môžu byť: počet podmienok pripojenia a povaha kontaktu väzieb.

Všetky kinematické dvojice sú rozdelené do tried v závislosti od počtu obmedzení uložených na relatívnom pohybe spojov, ktoré

Vyvinutý spoločnosťou Korchagin P.A.

zahrnuté v týchto pároch. Tieto obmedzenia sa nazývajú komunikačné podmienky

	kinematické dvojice /6/.
	Pevné teleso (obr. 3.2) in
	priestor			6 stupňov
	Vyžaduje sa kinematická dvojica
	trvalé	kontakt
				ukladá
	obmedzenia (podmienky komunikácie) na ich
	pohyb. Počet podmienok komunikácie
	označené			Možno	Ryža. 3.2 Možné pohyby
	rovná sa 1 až 5.		teda

počet stupňov voľnosti H spojnice kinematickej dvojice v relatívnom pohybe bude rovný /1/

Z rovnosti vyplýva, že počet stupňov voľnosti H spojnice kinematickej dvojice v relatívnom pohybe sa môže meniť od 1 do 5. Nemôže existovať kinematická dvojica, ktorá by nevyžadovala jediné spojenie, pretože to odporuje definícii kinematická dvojica. Ale nemôže existovať kinematická dvojica, ktorá vyžaduje viac ako päť spojení, pretože v tomto prípade by obe väzby zahrnuté v kinematickej dvojici boli voči sebe nehybné, t.j. by tvorili nie dve, ale jedno teleso /6/.

Trieda kinematickej dvojice sa rovná počtu komunikačných podmienok kladených na relatívny pohyb každého spoja kinematickej dvojice /6/.

Na základe charakteru kontaktu medzi väzbami sa kinematické dvojice delia na dve skupiny: vyššie a nižšie /1/.

Kinematická dvojica, ktorá je tvorená dotykom prvkov svojich článkov iba pozdĺž povrchu, je najnižšia a dvojica vytvorená dotykom prvkov svojich článkov iba pozdĺž priamky alebo v bodoch je najvyššia. V dolných pároch je pozorovaný geometrický uzáver. Vo vyšších pároch - výkon - s pružinou alebo závažím /1/.

Rotačný pár(obr. 3.1, a) - jednopohybový, umožňuje iba relatívny rotačný pohyb článkov okolo osi. Články 1 a 2 sú v kontakte pozdĺž valcovej plochy, ide teda o najnižší pár, geometricky uzavretý /11/.

Progresívna dvojica(obr. 3.1, b) - jednopohybové, umožňuje len relatívny translačný pohyb článkov. Články 1 a 2 sú na povrchu v kontakte, ide teda o najnižší pár, geometricky uzavretý /11/.

Vyvinutý spoločnosťou Korchagin P.A.

Valcový pár(obr. 3.1, c) - dvojpohyblivé, umožňuje nezávislé rotačné a translačné relatívne pohyby článkov. Články 1 a 2 sú v kontakte pozdĺž valcovej plochy, ide teda o najnižší pár, geometricky uzavretý /11/.

Sférický pár(obr. 3.1, d) - trojpohyblivý, umožňuje tri nezávislé vzájomné otáčanie článkov. Články 1 a 2 sú v kontakte na guľovej ploche, ide teda o najnižší pár, geometricky uzavretý /11/.

Príklady štvor- a päťpohyblivých párov a ich symboly sú uvedené na obr. 3.1, d, f Možné samostatné pohyby (rotačné a translačné) sú znázornené šípkami /11/.

Spodné sú odolnejšie voči opotrebovaniu, pretože kontaktná plocha je väčšia, preto k prenosu rovnakej sily v nižších pároch dochádza pri nižšom mernom tlaku a nižších kontaktných napätiach ako pri vyšších. Opotrebenie je úmerné špecifickému tlaku, preto sa prvky článkov spodných párov opotrebúvajú pomalšie ako vyšších /11/.

3.2 Kinematický reťazec

Kinematický reťazec sa nazýva systém väzieb, ktoré medzi sebou tvoria kinematické dvojice /6/.

Kinematické reťazce môžu byť: ploché a priestorové, otvorené a uzavreté, jednoduché a zložité /1/.

Reťazec sa nazýva priestorový, v ktorom body spojníc opisujú nerovinné trajektórie alebo trajektórie umiestnené v pretínajúcich sa rovinách /1/.

Otvorená reťaz je taká, v ktorej sú články zahrnuté len v jednej kinematickej dvojici (obr. 3.3, a) /1/.

Reťazec sa nazýva uzavretý, ktorého každý článok je zaradený aspoň do dvoch kinematických párov (obr. 3.3, a, b) /1/.

Ryža. 3.3 Kinematické reťazce a) – otvorené jednoduché; b – uzavretý jednoduchý; c) – uzavretý komplex

Jednoduchý reťazec - v ktorom je každý článok zahrnutý najviac do dvoch kinematických párov (obr. 3.3, a, b).

Vyvinutý spoločnosťou Korchagin P.A.

Komplexný reťazec - v ktorom je aspoň jeden článok zahrnutý vo viac ako dvoch kinematických pároch (obr. 3.3, c) /1/.

3.3 Počet stupňov voľnosti mechanického systému. Stupeň mobility mechanizmu. Štrukturálne vzorce

Počet stupňov voľnosti mechanického systému je počet nezávislých možných pohybov prvkov systému /1, 4/.

Systém (obr. 3.5) má dva nezávislé možné pohyby vzhľadom na 1 článok, t.j. mechanický systém má 2 stupne voľnosti

	Titul			mobilitu
	mechanizmus		volal
	stupňa				mechanizmus
	pomerne		prijatý odkaz 2
	pre nehybných /1/.
	Vytvorme vzorce na výpočet
	stupeň mobility				mechanizmus,
		volal		štrukturálne
	vzorce.
			priestorové
	mechanizmus				mobilné

seba ako kinematické dvojice. Navyše, počet párov piatej triedy je p5, štvrtej triedy je p4, tretej je p3, druhý je p2, prvý je p1 /1/.

Počet stupňov voľnosti n spojení, ktoré nie sú navzájom spojené, sa rovná /1/:

Kinematické dvojice ukladajú obmedzenia (podmienky spojenia). Každý pár 1. triedy. - jedna podmienka pripojenia, II trieda. - dve komunikačné podmienky atď. /1/

Použitie tohto vzorca je možné len vtedy, ak nie sú uložené žiadne všeobecné dodatočné podmienky na pohyby článkov zahrnutých v mechanizme.

Vyvinutý spoločnosťou Korchagin P.A.

Ak sú na pohyby všetkých článkov mechanizmu ako celku uložené tri všeobecné obmedzenia, t.j. zvažuje sa plochý mechanizmus

3.4 Zovšeobecnené súradnice mechanizmu. Počiatočné odkazy

Stupeň pohyblivosti mechanizmu je zároveň počtom nezávislých súradníc článkov, ktoré musia byť špecifikované, aby všetky články mechanizmu mali presne definované pohyby.

Zovšeobecnené súradnice mechanizmu sa nazývajú vzájomne nezávislé súradnice, ktoré určujú polohy všetkých článkov mechanizmu voči regálu /11/.

Počiatočný odkaz nazývaná väzba, ku ktorej je priradená jedna alebo viac zovšeobecnených súradníc mechanizmu /11/.

Počiatočný odkaz je vybraný tak, aby zjednodušil ďalšiu analýzu mechanizmu, aj keď sa nie vždy zhoduje so vstupným odkazom. V niektorých prípadoch je vhodné ako počiatočný článok zvoliť kľuku /11/.

3.5 Extra stupne voľnosti. Pasívne spojenia

Okrem stupňov voľnosti väzieb a spojení, ktoré aktívne ovplyvňujú charakter pohybu mechanizmov, môžu obsahovať stupne voľnosti a podmienky pripojenia, ktoré nemajú žiadny vplyv na charakter pohybu mechanizmu ako celku. . Odstránenie väzieb a kinematických párov z mechanizmov, ku ktorým patria tieto stupne voľnosti a podmienky pripojenia, sa môže uskutočniť bez zmeny všeobecnej povahy pohybu mechanizmu ako celku. Takéto stupne voľnosti sa nazývajú redundantné a spojenia sa nazývajú pasívne.

Pasívne alebo redundantné spojenia sú stavy spojenia, ktoré neovplyvňujú charakter pohybu mechanizmu /6/.

V niektorých prípadoch sú na zaistenie istoty pohybu nevyhnutné pasívne spojenia: napríklad kĺbový rovnobežník (obr. 3.6) prechádzajúci svojou hraničnou polohou, keď sú osi všetkých článkov na rovnakej priamke, sa môže zmeniť na antiparalelogram. ; Aby sa tomu zabránilo, sú kľuky AB a CD spojené pasívnym spojením - druhou ojnicou EF. V ostatných prípadoch pasívne spojenia zvyšujú tuhosť systému, eliminujú alebo znižujú vplyv deformácií na

Vyvinutý spoločnosťou Korchagin P.A.

pohyb mechanizmu, zlepšiť rozloženie síl pôsobiacich na články mechanizmu a pod. /6/.

Ryža. 3.6 Kinematická schéma mechanizmu rovnobežníka

Extra stupne voľnosti sú stupne voľnosti, ktoré neovplyvňujú pohybový zákon mechanizmu /6/.

Nie je ťažké si predstaviť, že kruhový valec (pozri obr. 3.6) sa môže voľne otáčať okolo svojej osi bez toho, aby to ovplyvnilo charakter pohybu mechanizmu ako celku. Schopnosť otáčať valček je teda ďalším stupňom voľnosti. Valec je konštrukčný prvok zavedený na zníženie odporu, trecích síl a opotrebovania článkov. Kinematika mechanizmu sa nezmení, ak sa valec odoberie a posunovač sa pripojí priamo k CD spojke do kinematickej dvojice triedy IV (viď obr. 3.6, b) /6/.

Ak je známy počet stupňov voľnosti plochého mechanizmu, potom počet redundantných spojení q pre plochý mechanizmus možno nájsť pomocou vzorca /11/

i = 1

Štrukturálne vzorce nezahŕňajú rozmery jednotiek, takže počas štrukturálnej analýzy ich možno považovať za ľubovoľné (v rámci určitých limitov).

Ak neexistujú žiadne nadbytočné spojenia (q = 0), zostava mechanizmu nastane bez deformácie spojov, zdá sa, že sa samoinštalujú a mechanizmy sa nazývajú samoinštalačné. Ak existujú nadbytočné spojenia (q > 0), potom je montáž mechanizmu a pohyb jeho článkov možný len vtedy, keď sú tieto deformované /11/.

Pomocou vzorcov (3.6) - (3.8) sa vykonáva štrukturálna analýza existujúcich mechanizmov a štruktúrne diagramy nových mechanizmov /11/.

Vyvinutý spoločnosťou Korchagin P.A.

3.6 Vplyv redundantných pripojení na výkon

A spoľahlivosť stroja

Ako je uvedené vyššie, v prítomnosti redundantných spojení (q > 0) nie je možné mechanizmus zostaviť bez deformácie spojov. Takéto mechanizmy vyžadujú zvýšenú výrobnú presnosť. V opačnom prípade sa počas procesu montáže články mechanizmu deformujú, čo spôsobuje zaťaženie kinematických párov a článkov významnými dodatočnými silami. Ak je výrobná presnosť mechanizmu s nadmernými spojeniami nedostatočná, trenie v kinematických pároch sa môže výrazne zvýšiť a viesť k zaseknutiu článkov. Preto sú z tohto pohľadu redundantné spojenia v mechanizme nežiaduce /11/.

V rade prípadov je však potrebné zámerne navrhnúť a vyrobiť staticky neurčité mechanizmy s redundantnými spojmi, aby bola zaistená požadovaná pevnosť a tuhosť systému najmä pri prenose veľkých síl /11/.

Napríklad, kľukový hriadeľštvorvalcového motora (obr. 3.7) tvorí jednosmerný rotačný pár s ložiskom A. To je z hľadiska kinematiky tohto mechanizmu s jedným stupňom voľnosti (W=1) úplne postačujúce. Vzhľadom na veľkú dĺžku hriadeľa a značné sily zaťažujúce kľukový hriadeľ je však potrebné pridať ďalšie dve ložiská A‘ a A“, inak bude systém nefunkčný z dôvodu

pre nedostatočnú pevnosť a tuhosť.
		rotačné
dvojité pohyblivé		valcové teda
okrem piatich hlavných spojení bude
uložené	4×	2 = 8 dodatočných					A'				A"
(opätovné) spojenia. požadovaný
vysoká výrobná presnosť pre
zabezpečenie vyrovnania všetkých podpier,

deformovať a v ložiskovom materiáli sa môžu objaviť neprijateľne vysoké napätia /11/.

Pri navrhovaní strojov by sme sa mali snažiť eliminovať nadbytočné spojenia alebo ich ponechať minimálny počet, ak sa ich úplné odstránenie ukáže ako nerentabilné z dôvodu zložitosti konštrukcie alebo z iných dôvodov. Vo všeobecnosti by sa malo hľadať optimálne riešenie s prihliadnutím na dostupnosť potrebného technologické vybavenie, požadované výrobné náklady

Vyvinutý spoločnosťou Korchagin P.A.

životnosť a spoľahlivosť stroja. Ide teda o veľmi náročný optimalizačný problém pre každý konkrétny prípad /11/.

3.7 Štrukturálna klasifikácia plochých mechanizmov podľa Assur-Artobolevského

V súčasnosti sú v priemysle najrozšírenejšie ploché mechanizmy. Uvažujme preto o princípe ich štruktúrnej klasifikácie. /6/.

S ich štruktúrnou klasifikáciou sú spojené moderné metódy kinematickej a kinetostatickej analýzy a do značnej miery metódy syntézy mechanizmov. Štrukturálna klasifikácia Assur Artobolevsky je jednou z najracionálnejších klasifikácií plochých pákových mechanizmov s nižšími pármi. Výhodou tejto klasifikácie je, že sú s ňou nerozlučne späté metódy kinematického, kinetostatického a dynamického výskumu mechanizmov /6/.

Assur navrhol (1914-18) považovať akýkoľvek plochý mechanizmus s nižšími pármi za kombináciu počiatočného mechanizmu a množstva kinematických reťazcov s nulovým stupňom pohyblivosti /1, 6/.

Počiatočný (alebo počiatočný) mechanizmus (obr. 3.8) sa nazýva množina počiatočných väzieb a regál. /6/.

Assurova skupina (obr. 3.9, a) alebo štruktúrna skupina je kinematický reťazec, ktorého počet stupňov voľnosti je nula, vzhľadom na prvky jeho vonkajších párov, a skupina by sa nemala rozpadať na jednoduchšie kinematické reťazce, ktoré splniť túto podmienku. Ak je takýto rozpad možný, potom takýto kinematický reťazec pozostáva z niekoľkých assurských skupín /L.3/.

Vyvinutý spoločnosťou Korchagin P.A.

Na obr. 3.9, b znázorňuje kinematický reťazec, ktorého stupeň pohyblivosti sa rovná

W=3 n − 2 p5 = 3 4 − 2 6=0

Ale napriek tomu tento reťazec nie je Assurskou skupinou, pretože sa delí na dve skupiny (zvýraznené tenkou čiarou), ktorých stupeň mobility je tiež nulový.

Stupeň mobility gr. Assura sa rovná:

	W = 3 n − 2 p5 = 0
	p 5 =

Zo vzorca (3.11) je zrejmé, že n môže byť iba celočíselný násobok dvoch, keďže počet kinematických párov p5 môže byť

celé číslo. Potom			zostaviť				definovanie
počet kinematických párov a väzieb v skupine Assur /1/
							Tabuľka 3.1
	Počet odkazov
	Počet kinematických párov

Štrukturálnym skupinám je podľa Artobolevského návrhu priradená trieda a poradie /1/.

Skupinová trieda Assura rovný počtu kinematických dvojíc zahrnutých v najzložitejšej uzavretej slučke tvorenej vnútornými kinematickými dvojicami /1/.

Rozkaz skupiny Assur rovný počtu voľných prvkov kinematických dvojíc /1/.

Trieda mechanizmu sa rovná najvyššej triede skupiny Assur zahrnutej v jeho zložení /1/.

Pôvodnému mechanizmu (pozri obr. 3.8) je priradená prvá trieda. Prvý stĺpec tabuľky 3.1 sa vzťahuje na gr. trieda Assura II; druhý -

III trieda atď. Príklady skupín Assur sú uvedené na obr. 3.10.

Vyvinutý spoločnosťou Korchagin P.A.

Ryža. 3.10 Zabezpečovacie skupiny:

a) – II trieda, 2. poradie; b) – III trieda 3. poradia; c) – III trieda 4. rádu;

d) – IV trieda 4. poradie

Najjednoduchšia kombinácia počtu článkov a párov, ktoré spĺňajú podmienku (3.11), bude n=2, p5 =3. Skupina s dvoma článkami a tromi pármi triedy V sa nazýva skupina II druhej triedy druhého rádu alebo skupina s dvoma zvodmi. Existuje päť typov dvojzvodových skupín (tabuľka 3.2). Dvojzvodová skupina s tromi translačnými pármi je nemožná, keďže pri pripevnení k stojanu má nulovú pohyblivosť a môže sa pohybovať /6/.

3.8 Príklad štrukturálnej analýzy rovinného mechanizmu

Urobme štrukturálnu analýzu sčítacieho mechanizmu znázorneného na obr. 3.11.

Postup pri statickej analýze:

1. Zistiť a odstrániť nepotrebné stupne voľnosti a pasívne spojenia (v tomto prípade rotáciu valcov)

Vyvinutý spoločnosťou Korchagin P.A.

Štrukturálna syntéza a analýza mechanizmov

Hlavné typy mechanizmov

Na základe kinematických, štrukturálnych a funkčných vlastností sa mechanizmy delia na:

1. Páka(obr. 2 a, b) - určené na prestavbu rotačný pohyb vstupný článok do vratného pohybu výstupného článku. Dokáže prenášať veľké sily a sily.

2. Cam(obr. 2 c, d) - určené na premenu rotačného alebo vratného pohybu vstupného článku na vratný alebo vratný pohyb výstupného článku. Pridaním profilov vačky a posúvača zodpovedajúcich tvarov je vždy možné realizovať akýkoľvek požadovaný zákon pohybu posúvača.

3. Zubatý(obr. 2 f) - tvarované pomocou ozubených kolies. Slúži na prenos rotácie medzi pevnou a pohyblivou osou. Prevodové pohony s rovnobežnými osami sú realizované pomocou valcových ozubených kolies, s krížiacimi sa osami pomocou kužeľových ozubených kolies a s kríženými osami pomocou závitovkového a závitovkového kolesa.

4. Trenie(obr. 2 d) - pohyb z hnacieho článku na hnaný článok je prenášaný trecími silami vznikajúcimi v dôsledku kontaktu týchto článkov.

Štrukturálna syntéza mechanizmu sa zvyčajne nazýva dizajn Bloková schéma mechanizmus, ktorý pozostáva z pevných a pohyblivých článkov a kinematických dvojíc. Je to počiatočná fáza zostavenia schémy mechanizmu, ktorý spĺňa dané podmienky. Počiatočnými údajmi sú zvyčajne typy pohybu hnacích a pracovných článkov mechanizmu, vzájomná poloha osí otáčania a smer translačného pohybu článkov, ich uhlové a lineárne pohyby, rýchlosti a zrýchlenia. Najpohodlnejšou metódou na nájdenie štruktúrneho diagramu je metóda pripojenia štruktúrnych skupín Assur k vedúcemu článku alebo hlavnému mechanizmu.

Štrukturálna analýza mechanizmu sa zvyčajne chápe ako určenie počtu spojení a kinematických párov, určenie stupňa mobility mechanizmu, ako aj stanovenie triedy a poradia mechanizmu.

Stupeň mobility priestorového mechanizmu je určený vzorcom Somov-Malyshev:

W = 6n-(5P 1 + 4P 2 + 3P 3 + 2P 4 + P 5) (1)

kde P 1, P 2, P 3, P 4, P 5 - počet jedno-, dvoj-, troj-, štvor- a päťpohyblivých kinematických párov; n je počet pohyblivých častí.

Stupeň mobility plochého mechanizmu je určený Chebyshevovým vzorcom:

W=3n-2P H - PB (2)

kde рН je počet nižších a Рв je počet vyšších kinematických párov.

Ako príklad uvažujme štvorčlánkový riadiaci mechanizmus autopilota (obr. 3.3): články 1 a 2 tvoria valcovú dvojicu štvrtej triedy, ktorá má dva stupne voľnosti; články 2-3 a 4-1 tvoria rotačné páry piatej triedy s jedným stupňom voľnosti; články 3-4 tvoria guľový pár tretej triedy, ktorý má tri stupne voľnosti; počet pohyblivých článkov je teda tri

W = 6 3-2 5-1 4-1 3 = 1

Stupeň mobility tohto mechanizmu je 1.

Kinematický reťazec, ktorého počet stupňov voľnosti vzhľadom na prvky jeho vonkajších kinematických párov je nula, sa nazýva štruktúrna skupina Assur, pomenovaná po L.V. Assur, ktorý po prvý raz zásadne preskúmal a navrhol štrukturálnu klasifikáciu mechanizmov s plochými tyčami. Príklad vytvorenia plochého šesťtyčového mechanizmu je uvedený na obr. 4.

Štrukturálne skupiny sú rozdelené podľa tried a poriadok. Trieda skupiny je určená maximálnym počtom kinematických párov zahrnutých v jednom odkaze (obr. 5).

Poradie skupiny je určené počtom prvkov, ktorými je skupina pripevnená k hlavnému mechanizmu (obr. 6).

Trieda a poradie mechanizmu závisia od toho, ktorý odkaz je vedúci.

Mechanizmy s otvoreným kinematickým reťazcom sú zostavené bez rušenia, takže sú staticky definovateľné, bez nadbytočných spojení ( q=0).

Štrukturálna skupina– kinematický reťazec, ktorého pripojením k mechanizmu sa nemení počet jeho stupňov voľnosti a ktorý sa nerozpadá na jednoduchšie kinematické reťazce s nulovým stupňom voľnosti.

Primárny mechanizmus(podľa I. I. Artobolevského - mechanizmus I. triedy, počiatočný mechanizmus), je najjednoduchší dvojčlánkový mechanizmus pozostávajúci z pohyblivého článku a stojana. Tieto články tvoria buď rotačnú kinematickú dvojicu (kľuka - vzpera) alebo translačný pár (smýkadlo - vodidlá). Počiatočný mechanizmus má jeden stupeň mobility. Počet primárnych mechanizmov sa rovná počtu stupňov voľnosti mechanizmu.

Pre štrukturálne skupiny Assur podľa definície a Chebyshevovho vzorca (s R vg = 0, n= n str a q n = 0), rovnosť platí:

W pg = 3 n str –2 R ng = 0,

(1.5)

Kde W pg je počet stupňov voľnosti štrukturálnej (vodiacej) skupiny vo vzťahu k väzbám, ku ktorým je pripojená; n pg, R ng – počet článkov a nižších párov štrukturálnej skupiny Assur.

Obrázok 1.5 – Rozdelenie kľukovo-posuvného mechanizmu na primárny mechanizmus (4, A, 1) a konštrukčnú skupinu (B, 2, C, 3, C“)

Prvá skupina je pripojená k primárnemu mechanizmu, každá nasledujúca skupina je pripojená k výslednému mechanizmu, ale skupina nemôže byť pripojená k jednému článku. objednať konštrukčná skupina je určená počtom spojovacích prvkov, ktorými je pripojená k existujúcemu mechanizmu (t. j. počtom jej vonkajších kinematických párov).

Trieda štruktúrnej skupiny (podľa I. I. Artobolevského) je určená počtom kinematických dvojíc, ktoré tvoria najkomplexnejší uzavretý obrys skupiny.

Trieda mechanizmu je určená najvyššou triedou štruktúrnej skupiny, ktorá je v ňom zahrnutá; pri štrukturálnej analýze daného mechanizmu závisí jeho trieda aj od výberu primárnych mechanizmov.

Štrukturálna analýza daného mechanizmu by sa mala uskutočniť jeho rozdelením do štruktúrnych skupín a primárnych mechanizmov v opačnom poradí, v akom sa mechanizmus vytvára. Po oddelení každej skupiny musí zostať stupeň pohyblivosti mechanizmu nezmenený a každý článok a kinematická dvojica môžu byť zaradené len do jednej štruktúrnej skupiny.

Štrukturálna syntéza plochých mechanizmov by sa mala uskutočniť pomocou metódy Assur, ktorá poskytuje staticky definovateľný diagram plochého mechanizmu ( q n = 0) a Malyshevov vzorec, pretože v dôsledku výrobných nepresností sa plochý mechanizmus do určitej miery ukazuje ako priestorový.

Pre kľukový posuvný mechanizmus, považovaný za priestorový (obrázok 1.6), podľa Malyshevovho vzorca (1.2):

q=W+5p 5 +4R 4 +3R 3 +2R 2 +R 1 -6n=1+5×4-6×3=3

Obrázok 1.6 – Kľukový posuvný mechanizmus so spodnými pármi

Pre kľukový posuvný mechanizmus považovaný za priestorový, v ktorom bol jeden rotačný pár nahradený valcovým dvojpohybovým párom a druhý guľovým trojpohybovým párom (obrázok 1.7), podľa Malyshevovho vzorca (1.2) :

q=W+5p 5 +4R 4 +3R 3 +2R 2 +R 1 -6n=1+5×2+4×1+3×1-6×3=0

Obrázok 1.7 – Kľukový posuvný mechanizmus bez redundantných spojení (staticky stanoviteľné)

Rovnaký výsledok získame zámenou valcových a guľových párov (obrázok 1.8):

q=W+5p 5 +4R 4 +3R 3 +2R 2 +R 1 -6n=1+5×2+4×1+3×1-6×3=0

Obrázok 1.8 – Možnosť návrhu kľukovo-posuvného mechanizmu bez redundantných spojení (staticky stanoviteľné)

Ak do tohto mechanizmu nainštalujeme dva guľové páry namiesto rotačných, získame mechanizmus bez nadbytočných spojení, ale s lokálnou pohyblivosťou (W m = 1) - rotácia ojnice okolo svojej osi (obrázok 1.9):

q=W+5p 5 +4R 4 +3R 3 +2R 2 +R 1 -6n=1+5×2+3×2-6×3= -1

q=W+5p 5 +4R 4 +3R 3 +2R 2 +R 1 -6n+W m = 1+5×2+3×2-6×3+1=0

Obrázok 1.9 – Kľukový posuvný mechanizmus s lokálnou pohyblivosťou

Časť 4. Časti stroja

Vlastnosti dizajnu produktu

Klasifikácia produktu

Detail– výrobok vyrobený z homogénneho materiálu bez použitia montážnych operácií, napríklad: valček vyrobený z jedného kusu kovu; liate telo; bimetalový plech atď.

Montážna jednotka– výrobok, ktorého súčiastky podliehajú vzájomnému spojeniu montážnymi operáciami (skrutkovanie, spájanie, spájkovanie, krimpovanie atď.)

Uzol- montážna jednotka, ktorú možno zostaviť oddelene od ostatných komponentov výrobku alebo výrobku ako celku, pričom vo výrobkoch plní špecifickú funkciu len na jeden účel v spojení s inými komponentov. Typickým príkladom jednotiek sú podpery hriadeľa – ložiskové jednotky.

Nadbytočné alebo pasívne spojenia a zbytočné stupne voľnosti

Mechanizmus môže obsahovať také spojenia a lokálnu mobilitu, ktoré neovplyvňujú kinematiku mechanizmu. Ak sa v príklade 4 (obr. 2.4) odstráni jeden článok (3 alebo 4), stupeň pohyblivosti mechanizmu sa bude rovnať 1 a kinematika sa nezmení. V príklade 5 (obr. 2.5) poskytuje extra stupeň voľnosti rotácia kulisy 2, ktorá neovplyvňuje kinematiku mechanizmu, ale je potrebná napríklad na zníženie trecích strát.

Ďalšie informácie o nadbytočných spojeniach získate pri štúdiu odboru „Technická mechanika“ alebo z učebnice TMM.

Teraz o extra stupni slobody.

V reálnych mechanizmoch sú potrebné nadbytočné spojenia a extra stupne voľnosti (zvýšenie tuhosti článkov, zníženie ich opotrebovania atď.). Nadmerné spojenia môžu byť zároveň škodlivé. Nájdenie a odstránenie nadbytočných spojení je zvyčajne nejednoznačné a vyžaduje si špeciálnu analýzu mechanizmu (pozri L. N. Reshetov „Návrh racionálnych mechanizmov“, M., „Strojárstvo“, 1967)

Jednou z etáp navrhovania mechanizmu môže byť vytvorenie jeho štruktúry. Zvyčajne sa tak deje na základe analýzy existujúcich mechanizmov so zavedením niektorých nových prvkov.

Štrukturálny diagram akéhokoľvek mechanizmu, ako je napríklad detský domček vyrobený z blokov, môže byť zostavený z určitého súboru prvkov, ktoré sa v TMM nazývajú konštrukčné skupiny alebo skupiny Assur.

Metódu štrukturálnej syntézy pákových mechanizmov vytvoril Leonid Vladimirovič Assur (1878-1920) v roku 1914.

Hlavným znakom štruktúrnej skupiny je teda to, že stupeň mobility kinematického reťazca sa rovná nule: W=0. Alebo podľa Čebyševovho vzorca 3n – 2 P 5 – P 4 =0. Nech je počet kinematických párov štvrtej triedy rovný nule: P 4 =0. Potom získame základnú rovnicu skupiny štruktúr

Pozrime sa na príklady štruktúrnych skupín.

1. Štrukturálna skupina 2 triedy 2 rády: n = 2 a P 5 = 3

1 pohľad 2 pohľad 3 pohľad 4 pohľad 5 pohľad

Obr. 2.6 Štruktúrne skupiny druhej triedy 2. rádu

Štrukturálne skupiny triedy 2, rádu 2 (obr. 2.6) majú 5 typov a vznikajú z prvého typu nahradením jednej alebo dvoch rotačných kinematických dvojíc translačnými. Ak sú všetky tri rotačné kinematické páry nahradené translačnými, získame jeden pevný článok a nie štruktúrnu skupinu.

Na uľahčenie používania počítača môžu byť kinematické dvojice a štruktúrne skupiny označené kódmi alebo iným spôsobom. Napríklad štruktúrne skupiny druhej triedy sa od seba líšia iba súborom rotačných (V) a translačných (P) párov a podľa obr. 2.6 ich možno označiť ako VBB, GDP, VPV, PVP, PPV.

2. Štrukturálna skupina 3 triedy 3 poradie (obr. 2.7): n = 4 a P 5 = 6

Aj tu môžete získať niekoľko typov skupín nahradením rotačných kinematických dvojíc translačnými a otočením trojuholníka na priamku. Toto je všeobecné pravidlo pre všetky štrukturálne skupiny. Napríklad na obr. Obrázok 2.7 zobrazuje dva typy štruktúrnej skupiny tretej triedy tretieho rádu s rovnakým súborom kinematických párov (ВВВВВВ).

Obr. 2.7 Štruktúrna skupina tretej triedy tretej

objednávka (ВВВВВВ)

3. Štrukturálna skupina 4 triedy 2 poradie (obr. 2.8): n = 4 a P 5 = 6

Pripomeňme, že trojuholník je jeden pevný článok a štvoruholník, ak nie je rám, nemôže byť pevný a pozostáva zo štyroch článkov.

Obr. 2.8 Štruktúrna skupina štvrtého ročníka II

4. Štrukturálna skupina 3 triedy 4 poradie (obr. 2.9): n = 6 a P 5 = 9

Obr. 2.9 Štruktúrna skupina tretej triedy štvrtého rádu

5. Štrukturálna skupina 3 triedy 5 poradie (obr. 2.10): n = 8 a P 5 = 12

Obr. 2.10 Štruktúrna skupina tretej triedy piateho rádu

Z porovnania uvedených príkladov možno sformulovať pravidlo na určenie triedy a poradia štruktúrnej skupiny.

Teraz zostáva zoznámiť sa s mechanizmom prvej triedy, obr. 2.11:

Obr.2.11 Mechanizmus prvej triedy

pohyblivý článok 1 sa nazýva kľuka, pretože môže urobiť celú otáčku okolo pevného bodu; pohyblivý článok 2 sa nazýva posúvač a môže vykonávať vratný pohyb; pevný článok 0 sa nazýva hrebeň, ktorý tvorí rotačnú dvojicu s kľukou a posuvnú dvojicu s posúvačom.

Obr.2.12 Príklad tvorby mechanizmu

podľa Assurovho pravidla

Teraz použijeme Assurovo pravidlo na vytvorenie štvortyčového závesu, obr. 2.12. Konštrukčná skupina BCD článkov 2 a 3 je pripojená svojimi vonkajšími kinematickými pármi B a D k článku 1 mechanizmu prvej triedy a k stojanu A I. V dôsledku toho získame požadovaný mechanizmus ABCD. Podobným spôsobom je možné vytvoriť mechanizmus s ľubovoľnými štruktúrnymi skupinami a akoukoľvek zložitosťou. V súlade s poradím vytvorenia mechanizmu je možné zapísať jeho vzorec štruktúry. Napríklad pre obr. 2.12 to vyzerá takto: I←II 23. To znamená, že k mechanizmu prvej triedy sa pridá štruktúrna skupina druhej triedy, väzby 2–3, a výsledkom je mechanizmus 2. triedy.

Určenie triedy a poradia mechanizmu vám umožňuje zvoliť racionálnu metódu kinematickej a silovej analýzy.

Ukážme si to na príklade simultánneho kinematického reťazca so siedmimi pohyblivými článkami na obr. 2.13.

Stupeň pohyblivosti tohto reťazca podľa Čebyševovho vzorca sa rovná W = 3n – 2 P 5 – P 4 = 3*7-2*10-0=1. Preto môže existovať iba jeden vedúci odkaz. Zvážte túto reťaz s rôznymi hnacími článkami.

V diagrame na obr. 2.13a je ako vedúci vybratý spoj 1. Potom môžeme rozlíšiť konštrukčnú skupinu druhej triedy spojov 6-7 a potom konštrukčnú skupinu tretej triedy spojov 2-3-4. -5. Vzorec pre štruktúru tohto reťazca je: I 1 ←III 2345 ←II 67. Najvyššia trieda a poradie štruktúrnych skupín zahrnutých do mechanizmu je tretia. Preto samotný mechanizmus má tretiu triedu a tretí poriadok.

Obr. 2.13 Príklady rozkladu mechanizmu na štruktúrne skupiny

V diagrame na obr. 2.13, b, je ako vedúci vybratý spoj 4. Potom môžeme rozlíšiť štruktúrnu skupinu druhej triedy spojov 6-7 a potom ďalšie dve konštrukčné skupiny druhej triedy spojov 1-2. a 3-5. Vzorec pre štruktúru tohto reťazca je: I 4 ←II 35 ←II 12 ←II 67. Najvyššia trieda a poradie štruktúrnych skupín zahrnutých v mechanizme je druhá. Preto samotný mechanizmus má druhú triedu a druhý poriadok.

V diagrame na obr. 2.13, c, je článok 5 vybraný ako vedúci. Poradie odpájania štruktúrnych skupín bez zmeny stupňa pohyblivosti zostávajúceho kinematického reťazca bude nasledovné: konštrukčná skupina druhej triedy článkov 6. -7 a postupne ďalšie dve štruktúrne skupiny druhej triedy spojok 1-2 a 3 -4. Vzorec pre štruktúru tohto reťazca je: I 4 ←II 34 ←II 12 ←II 67. Najvyššia trieda a poradie štruktúrnych skupín zahrnutých v mechanizme je druhá. Preto samotný mechanizmus má druhú triedu a druhý poriadok.

V diagrame na obr. 2.13d je posuvný prvok 7 vybraný ako vedúci. V tomto prípade všetky ostatné články tvoria jednu konštrukčnú skupinu tretej triedy štvrtého rádu. Pokusy rozdeliť tento reťazec na jednoduchšie reťazce s nulovým stupňom mobility neprinášajú nič. Preto vzorec pre štruktúru tohto reťazca má tvar: I 7 ←III 123456 a mechanizmus patrí do tretej triedy štvrtého rádu.

Uvažovaný príklad jasne ukázal potrebu špecifikácie vedúceho článku v štruktúrnej analýze kinematického reťazca: od toho závisí tak vzorec pre štruktúru mechanizmu, ako aj trieda a poradie mechanizmu. Vzorec pre štruktúru mechanizmu určuje poradie kinematických a silových výpočtov a trieda a poradie mechanizmu vám umožňujú vybrať vhodnú metódu výpočtu.

Pri odvodzovaní základnej rovnice štruktúrnej skupiny sme predpokladali, že neexistujú žiadne kinematické dvojice štvrtej triedy. Ale čo ak existujú? V tomto prípade sa používa toto ustanovenie: pri klasifikácii mechanizmov s vyššími pármi najskôr podmienečne nahradiť vyššie kinematické dvojice nižšími tak, aby bol mechanizmus výmeny ekvivalent vymeniteľné podľa stupňa pohyblivosti a charakteru relatívneho pohybu článkov.

Na obr. 2.14 a 2.15 uvádzajú príklady nahradenia najvyššieho páru. V tomto prípade sa namiesto jedného vyššieho páru v nahradenom mechanizme objavia dva nižšie páry a jeden článok v náhradnom. Stupeň pohyblivosti náhradného mechanizmu preto zostáva rovnaký ako u pôvodného.

Obr.2.14 Príklad výmeny dvoch profilov za nižšie

v pároch: a) vymeniteľný mechanizmus; b) nahradenie

mechanizmus; n-n – všeobecná normála k profilom

Obr. 2.15 Príklad nahradenia profilu a priamky spodnými pármi: a) vymieňaný mechanizmus; b) náhradný mechanizmus; n-n – všeobecný

kolmo na profil a priamku v mieste ich dotyku

Takže. Assur L.V. nám dal pravidlo na vytvorenie blokovej schémy plochého pákového mechanizmu. A tiež dáva poradie štrukturálnej analýzy už existujúceho diagramu mechanizmu. Schopnosť analyzovať štrukturálny diagram mechanizmu je základom pre schopnosť vytvárať alebo vyberať nové štrukturálne diagramy. Preto je v prvom rade potrebné „dostať sa do rúk“ pri riešení problémov, v ktorých je potrebné rozložiť schému mechanizmu do štruktúrnych skupín.

V súčasnosti sa už tradične výber konštrukcie novo navrhnutého stroja uskutočňuje buď intuitívne na základe skúseností a kvalifikácie vývojárov, alebo vrstvením konštrukčných skupín. Štrukturálna syntéza jednoduchých a zložitých mechanizmov pomocou štruktúrnych skupín. Najbežnejšou metódou vytvárania mechanizmov s uzavretými kinematickými reťazcami je v súčasnosti metóda pripájania štruktúrnych skupín alebo skupín ccyp k elementárnym mechanizmom. Kinematické reťazce s nulovou pohyblivosťou voči vonkajším...

Zdieľajte svoju prácu na sociálnych sieťach

Ak vám táto práca nevyhovuje, v spodnej časti stránky je zoznam podobných prác. Môžete tiež použiť tlačidlo vyhľadávania

Prednáška č.3

Štrukturálna syntéza mechanizmov.

Návrh mechanizmu na základe daných vstupných a výstupných podmienok sa nazýva syntéza.

Syntéza mechanizmov je najdôležitejšou etapou pri vytváraní budúceho stroja. Syntéza je náročná úloha, ktorý má väčšinou viacvariantné riešenie. Na výber najvhodnejšieho z výsledných riešení je preto potrebné vykonať dodatočnú analýzu.

Nejednoznačnosť riešení počas syntézy nastáva v dôsledku skutočnosti, že:

Po prvé, vo fáze vývoja technických špecifikácií na vytvorenie nového mechanizmu (stroja) je zvyčajne nemožné správne a jednoznačne formulovať požiadavky na ne;

Po druhé, rovnaké podmienky môžu byť reprodukované niekoľkými mechanizmami, ktoré sa líšia štruktúrou, alebo rovnakým mechanizmom, ale s rôznymi veľkosťami väzieb.

Syntéza mechanizmov sa tradične uskutočňuje v dvoch fázach:

1) určiť štruktúru budúceho mechanizmu (štrukturálna syntéza);

2) na základe daných kinematických alebo dynamických vlastností sa určujú rozmery jeho väzieb (parametrická syntéza).

IN posledné roky Aktívne sa začína rozvíjať aj štrukturálno-parametrická syntéza mechanizmov, v ktorej sa súčasne určuje štruktúra mechanizmu aj rozmery jeho väzieb.

Úlohou štrukturálnej syntézy je vyvinúť štruktúrny diagram budúceho mechanizmu pre danú mobilitu s prihliadnutím na požadované štrukturálne, kinematické a dynamické vlastnosti.

Výsledky štrukturálnej syntézy mechanizmov sú zvyčajne mnohorozmerné. Je to spôsobené tým, že použitím rovnakých kinematických párov, ale ich rozdielnym usporiadaním, je možné získať mechanizmy rôznych štruktúr. Preto sa pri konečnom výbere racionálneho konštrukčného diagramu budúceho stroja berie do úvahy:

Kinematické a dynamické vlastnosti konkrétnej schémy;

Vyrobiteľnosť a spoľahlivosť článkov a kinematických párov, ktoré sú v ňom zahrnuté;

Montážne a prevádzkové podmienky a iné podmienky.

Vedecké základy štrukturálnej syntézy mechanizmov sa rozvíjali viac ako sto rokov. Prvé zásadné práce v tomto smere vykonal P.L. Čebyšev a L.V. Assur. Avšak, analýza vedeckej literatúry venovaný štrukturálnej syntéze strojov a mechanizmov, nám umožňuje dospieť k záveru, že táto časť teórie strojov a mechanizmov je stále slabo rozvinutá.

V súčasnosti sa už tradične výber konštrukcie novo navrhnutého stroja vykonáva buď intuitívne, opierajúc sa o skúsenosti a kvalifikáciu vývojárov, alebo vrstvením konštrukčných skupín. Tieto prístupy zvyčajne poskytujú prijateľné riešenie. Takéto rozhodnutie však nie je vždy racionálne, pretože nie je možné analyzovať všetky možnosti.

Štrukturálna syntéza jednoduchých a zložitých mechanizmov pomocou štruktúrnych skupín.

Najbežnejšou metódou vytvárania mechanizmov s uzavretými kinematickými reťazcami je v súčasnosti metóda pripájania štruktúrnych skupín alebo skupín k elementárnym mechanizmom. Accypa . Tento spôsob formovania mechanizmov prvýkrát navrhol L.V. Assur pre byt tzv uzavreté okruhy, končiace vo všetkých smeroch zvodmi s rotačnými alebo translačnými kinematickými dvojicami.

Kinematické reťazce, ktoré majú nulovú pohyblivosť voči vonkajším kinematickým párom a nerozpadajú sa na jednoduchšie reťazce, ktoré spĺňajú túto podmienku, sa nazývajú štrukturálne skupiny alebo Assurské skupiny.

Štrukturálny vzorec akéhokoľvek jednoduchého alebo zložitého mechanizmu. vytvorené pomocou štruktúrnych skupín môžu byť reprezentované takto:

(3.1)

kde W - mobilita syntetizovaného mechanizmu; - pohyblivosť elementárneho mechanizmu; - mobilita štrukturálnej skupiny; m - počet základných primárnych mechanizmov; n - počet pripojených štruktúrnych skupín; i = 1, 2, ... m; j = 1, 2, ... n.

Pretože pohyblivosť pripojenej štruktúrnej skupiny (skupín) je nulová, potom (3.1) je ekvivalentné výrazu:

(3.2)

Analýza (3.2) ukazuje, že štruktúrne skupiny pripojené k elementárnemu mechanizmu neovplyvňujú mobilitu jednoduchého alebo komplexného mechanizmu. Menia len jeho štruktúru a zákony pohybu článkov.

Počet pohyblivých okruhov TO, počet kinematických párov a počet väzieb v n , zahrnuté v štruktúrnej skupine, možno stanoviť pomocou štruktúrnych vzorcov:

(3.3)

(3.4)

kde je celkový počet kinematických párov v mechanizme, P priestorová mobilita.

Pre mechanizmy existujúce v šesťpohybovom priestore (P = 6), ktoré sa v odbornej literatúre zvyčajne nazývajúpriestorovévýraz (3.3) bude mať formu známeho Somolov-Malševovho vzorca:

Pre mechanizmy existujúce v trojpohybovom priestore (ploché mechanizmy) P = 3 bude mať výraz (3.3) formu vzorca P.L. Čebyševová:

Keďže podľa definície je mobilita štrukturálnych skupín nulová, potom (3.3) pre štrukturálne skupiny bude mať nasledujúcu formu:

(3.3`)

Vzorce (3.3) a (3.4) opisujú akúkoľvek skupinu štruktúr Assur.

Napíšme napríklad (3.3) pre jedno-, dvoj-, ..., šesť-pohyblivé priestory. V dôsledku toho získame nasledujúce podmienky pre existenciu skupín štruktúr v rôznych priestoroch:

(3.5)

(3.6)

(3.7)

(3.8)

(3.9)

(3.10)

Z (3.5) vyplýva, že v jednopohybovom priestore nemôžu existovať štruktúrne skupiny, čo znamená, že v jednopohybovom priestore nemôžu mať mechanizmy uzavreté kinematické reťazce, t.j. v takomto priestore môžu existovať iba mechanizmy s otvorenými kinematickými reťazcami.

Z (3.6) vyplýva, že najjednoduchšou štruktúrnou skupinou (štruktúrnou jednotkou) je monáda, ktorá pozostáva z jedného článku a dvoch kinematických dvojíc. Na obr. Obrázok 3.1 zobrazuje ako príklad konštrukčnú jednotku (monádu) existujúcu v dvojpohybovom priestore, ktorá sa používa na vytvorenie klinového mechanizmu.

V súlade s (3.6) má táto monáda jeden článok 2 a dve externé kinematické dvojice C a B , pomocou ktorého sa potom pripevní na stojan a prepojí 1 elementárny mechanizmus. V dôsledku toho sa vytvorí klinový mechanizmus.

Na obr. 3.2 je a je prezentovaná monáda, ktorá existuje v trojpohybovom priestore, na základe ktorého sa vytvárajú ozubené a vačkové mechanizmy. V súlade s (3.7) musí mať táto monáda jeden článok, jeden jednopohybový a jeden dvojpohybový kinematický pár.

Ryža. 3.2. Štrukturálna jednotka a mechanizmus existujúci v trojpohybovom priestore:

A - konštrukčná jednotka; b - mechanizmus; A, C - rotačná kinematická dvojica; B - vyššia dvojpohybová kinematická dvojica; 1 - spojenie elementárneho mechanizmu; 2 - konštrukčná jednotka.

Pripojením tejto monády k elementárnemu mechanizmu získame jednoduchý mechanizmus (obr. 3.2, 6 ), ktorý je analógom prevodového a vačkového mechanizmu.

Štrukturálna skupina, ktorá existuje v trojpohybovom priestore a má len jednopohybové kinematické dvojice, v súlade s (3.7), musí pozostávať z dvoch článkov a troch jednopohybových kinematických dvojíc. Táto skupina sa nazýva Sylvesterova dyáda alebo dvojzvodová skupina a je znázornená na obr. 3.3, A.

Ryža. 3.3. Konštrukčná skupina s dvojitým pohonom a na nej založené jednoduché mechanizmy:

A - Silvestrova diáda; b - staticky určitý krov, V - jednopohybový štvorčlánkový;

G - dvojpohybový päťčlánok; 1, 2 ... 4 ~ pohyblivé odkazy; A, B... E - kinematické dvojice

Ak je dvojzvodová skupina spojená s pántmi B a D so stojanom získame elementárny staticky definovateľný krov (obr. 3.3, Obr. 6 ).

Spojením tejto dvojvodičovej konštrukčnej skupiny na jeden pevný a jeden alebo dva pohyblivé články 1 a 4 elementárnych mechanizmov dostaneme jednoduchý mechanizmus s jedným (obr. 3.3, V ) alebo dva (obr. 3.3, G ) stupne slobody.

Syntéza štruktúrnych skupín pomocou štruktúrnych vzorcov

Analýza (3.6),...,(3.10) ukazuje, že špecifikovaním rôznych kinematických párov a väzieb pre každý priestor je možné syntetizovať rôzne štruktúrne skupiny.

Uvažujme o syntéze štruktúrnych skupín pomocou štruktúrnych vzorcov na príklade najbežnejších mechanizmov v technológii, ktoré existujú v trojrozmernom (M = 3) trojrozmernom (P = 3) priestore, umožňujúcom dva translačné pohyby pozdĺž osí X a YZ.

Štrukturálny vzorec Assurových skupín pre mechanizmy existujúce v trojpohybovom priestore má tvar (3.7)

Rovnicu (3.7) pre konštrukčné skupiny v trojpohyblivom priestore možno prepísať takto:

(3.11)

Po vyriešení (3.11) ohľadom počtu jednopohybových kinematických párov dostaneme

(3.12)

Rovnosť (3.12) vytvára spojenie medzi h a kinematickými pármi a pohyblivými väzbami zahrnutými v skupine štruktúra*. Keďže počet väzieb a kinematických párov v skupine Assur môže byť iba celé číslo, podmienka (3.12) môže byť splnená nasledujúcimi kombináciami počtu spojení a kinematických párov

Prvá z týchto súvislostí medzi pohyblivými spojmi a kinematickými spojmi je realizovaná v uvažovanej Silvestrovej diáde (obr. 3.3, A).

Druhá kombinácia čísel odkazov ( n =4) a kinematických párov () umožňuje implementovať dve rôzne konštrukčné skupiny. Tieto skupiny sú znázornené na obr. 3.4.

Ryža. 3.4. Štrukturálne skupiny obsahujúce štyri pohyblivé články

a šesť kinematických párov:

A - konštrukčná skupina s vonkajšími kinematickými piliermi;

b - konštrukčná skupina s dvoma vonkajšími knižnými pármi.

Pripojenie konštrukčných skupín znázornených na obr. 3.4, a, b , k elementárnym mechanizmom a regál vedie k vytvoreniu nasledujúceho jednoduché mechanizmy(obr. 3.5).

Obr.3.5

Všimnite si, že v mechanizme (obr. 3.5, A ) v závislosti od výberu počiatočného spojenia možno rozlíšiť dve alebo jednu štruktúrnu skupinu. Skutočne, ak zvolíme odkaz ako počiatočný odkaz 1 , potom bude mať štruktúrna skupina tvar znázornený na obr. 3,4, A . Ak si však ako počiatočný odkaz vezmeme napríklad odkaz 5 , potom v mechanizme (obr. 3.5) možno rozlíšiť dve dvojzvodové štruktúrne skupiny (Sylvester dyády).

Klasifikácia štruktúrnych skupín.

Analýza (3.6),..., (3.10) ukazuje, že stroje a mechanizmy majú veľký počet rôznych konštrukčných skupín. To komplikuje ich analýzu a syntézu. S cieľom zjednodušiť štúdium a analýzu assurských skupín sa ich snažia klasifikovať.

V súčasnosti neexistuje jednotná klasifikácia všetkých štruktúrnych skupín. Najkompletnejšie sú klasifikované iba skupiny ACC hurá, existujúci v trojrozmernom trojrozmernom priestore umožňujúcom dva nezávislé translačné pohyby pozdĺž osí X a Y a jedno otočenie okolo osi Z . Všimnime si, že v modernom strojárstve sú to práve mechanizmy, ktoré existujú v trojrozmernom trojrozmernom priestore, ktoré našli v praxi najširšie rozšírenie. Preto sa v tejto prednáške budeme zaoberať štruktúrnou klasifikáciou štruktúrnych skupín a takzvaných plochých mechanizmov.

Pripomeňme, že mechanizmy s vyššími pármi možno redukovať na mechanizmy s nižšími kinematickými pármi. Teraz sa uznáva, že najlepšou klasifikáciou mechanizmov s nižšími kinematickými pármi, ktoré existujú v trojrozmernom trojrozmernom priestore, je štrukturálna klasifikácia Assur-Artobolevsky. Výhodou tejto klasifikácie je, že nielen zjednodušuje štrukturálnu analýzu a syntézu mechanizmov, ale je prepojená aj s metódami kinematického, silového a dynamického výskumu mechanizmov.

Každý pákový mechanizmus sa považuje za systém pozostávajúci z elementárneho primárneho mechanizmu, ktorý sa v klasifikácii Assur-Artobolevského nazýva mechanizmus triedy 1, a štrukturálnych skupín, ktoré sú s ním a navzájom spojené.

Všetky mechanizmy a štruktúrne skupiny, ktoré sú v nich zahrnuté, sú rozdelené do tried a trieda mechanizmu ako celku je určená najvyššou triedou štruktúrnej skupiny, ktorá je v nej zahrnutá.

Elementárne mechanizmy sú konvenčne klasifikované ako mechanizmy triedy 1.

Trieda štruktúrnej skupiny je určená počtom kinematických párov zahrnutých v uzavretej slučke tvorenej vnútornými kinematickými pármi.

V tomto prípade dvojzvodová konštrukčná skupina (obr. 3.3, A ), ktorý nemá uzavretú slučku, je zaradený do druhej triedy (pozri tabuľku 3.1)

Poradie skupiny je určené počtom vonkajších kinematických dvojíc.

Keďže v praxi našla najväčšie využitie dvojzvodová skupina, potom v závislosti od umiestnenia rotačných a translačných kinematických dvojíc na nej sa táto skupina delí aj podľa typu (obr. 3.11).

N p/p	Štrukturálna schéma	Skupinová trieda	Skupinová objednávka	Typ skupiny

Ryža. 3.11 Typy dvojzvodových štruktúrnych skupín:

diáda 1. typu; b dyáda 2 typov; v dyade 3 typy; g dyáda 4 typov; d dyáda 5 typov

Prvý typ zahŕňa diádu, v ktorej sú všetky kinematické dvojice rotačné (obr. 3.11, A ). Dyáda, v ktorej je jedna z vonkajších kinematických dvojíc translačná, je klasifikovaná ako druhý typ (obr. 3.11, Obr. 6 ). Diáda, v ktorej je vnútorný pár progresívny, patrí do tretieho typu (obr. 3.11, V ). Dvojzvodová skupina, v ktorej sú dve vonkajšie kinematické dvojice translačné, je klasifikovaná ako štvrtý typ (obr. 3.11, Obr. G ). A nakoniec skupina, ktorá má jeden vonkajší a vnútorný pár - translačný - je klasifikovaná ako piaty typ (obr. 3.11, d).

Zdalo by sa, že nasledovaním cesty postupného nahrádzania rotačných kinematických dvojíc v Silvestrovej diáde translačnými je možné nahradiť všetky tri rotačné dvojice translačnými. To sa však nedá, keďže v tomto prípade nedostaneme štrukturálnu skupinu, ale klinovú skupinu, ktorá samozrejme nie je štrukturálnou skupinou a dokonca existuje v priestore s inou pohyblivosťou.

Pri navrhovaní mechanizmov bez redundantných spojení sa najčastejšie používa metóda vrstvenie skupín , navrhol L.V. Assur. V tomto prípade je mechanizmus vytvorený z primárneho mechanizmu (zvyčajne kľuka so stojanom) a k nemu pripojených skupín nulovej pohyblivosti. Aby sa predišlo nadbytočným spojeniam, je potrebné, aby chýbali v primárnom mechanizme aj v pripojených skupinách. Pri štrukturálnej syntéze mechanizmu bez nadbytočných spojení s W=1 (v konkrétnom prípade) sa musia dodržiavať tieto pravidlá:

• Uzavretý kinematický reťazec mechanizmu s W=1 a jeden okruh bez redundantných pripojení ( q = 0 ) musí mať takú množinu kinematických dvojíc, aby sa súčet ich pohyblivostí rovnal sedem (7) pre priestorový mechanizmus aštyri (4) pre byt.
• Nasledujúce pripojené skupiny článkov, tvoriace po uchytení uzavretý okruh, musia obsahovať súbor kinematických dvojíc, ktorých súčet pohyblivosti je 6 pre priestorový mechanizmus a 3 pre plochý.

Pozrime sa na niekoľko príkladov štrukturálnej analýzy.

1. Vzhľadom na to:

2. Vzhľadom na to:

Štrukturálna analýza je opačným problémom syntézy. Štrukturálna analýza daného mechanizmu by mala byť vykonaná jeho rozdelením do štruktúrnych skupín a primárnych mechanizmov v opačnom poradí ako mechanizmus vytvárania.

V tomto prípade sú všetky štrukturálne skupiny oddelené od štruktúrneho diagramu mechanizmu jedna po druhej tak, že zostávajúci reťazec zostáva mechanizmom. Po odstránení všetkých skupín musia zostať primárne mechanizmy, ktorých počet určuje počet stupňov voľnosti mechanizmu

3. Dané : Krížový hobľovací stroj.

Ďalšie podobné diela, ktoré by vás mohli zaujímať.vshm>
4248.		Štrukturálny funkcionalizmus	12,46 kB
	Tento koncept je jedným z ústredných v teóriách štrukturálneho funkcionalizmu. V rámci štruktúrneho funkcionalizmu sa formalizuje rolový koncept osobnosti. V tomto smere doktrína sociálnych noriem zaujíma mimoriadne dôležité miesto v teórii štrukturálneho funkcionalizmu. Jeho zdrojom sú podľa zakladateľov štrukturálneho funkcionalizmu konflikty normatívnych systémov kultúr.
16412.		Rozvoj Ďalekého východu na základe vnútorných faktorov ekonomického rastu a štrukturálneho manévru reg.	11,71 kB
	Chabarovsk Zdrojový potenciál a obmedzenia ekonomického rozvoja Ďaleký východ Výskum bol podporený grantmi Ruskej humanitárnej nadácie, projekt č. 09-02-88205a T a pobočky Ďalekého východu Ruskej akadémie vied, projekt č. 09-I-UN-01 Rozvoj Ďalekého východu na základe interných faktory hospodársky rast a štrukturálny manéver regionálnej ekonomiky smerom k obchodu s krajinami ázijsko-pacifického regiónu boli identifikované ako priority Dlhodobého programu komplexného rozvoja výrobných síl regiónu do roku 2000. Ale samotná koncepcia endogénneho rozvoja sa stal celkom životaschopným a začal aktívne...
14528.		Presnosť mechanizmu	169,25 kB
	Okrem toho je najdôležitejšia presnosť geometrických parametrov: presnosť rozmerov, vzájomná poloha povrchov a drsnosť povrchu. Zameniteľnosť je základom unifikácie a štandardizácie, ktorá umožňuje eliminovať nadmernú rôznorodosť štandardných jednotiek a dielov a stanoviť minimálny možný počet štandardných veľkostí strojných dielov s vysokými úžitkovými vlastnosťami. Je možné zabezpečiť uvedenú presnosť montáže bez výrazného zvýšenia presnosti výroby valivých telies a krúžkov...
1950.		Vyvažovacie mechanizmy	272 kB
	To vzniká v dôsledku skutočnosti, že ťažiská spojov majú vo všeobecnom prípade premenlivú veľkosť a smer zrýchlenia. Preto pri navrhovaní mechanizmu je úlohou racionálne zvoliť hmotnosti článkov mechanizmu, aby sa zabezpečilo úplné alebo čiastočné odstránenie špecifikovaných dynamických zaťažení. V tomto prípade sa všetky ostatné články budú pohybovať s uhlovými zrýchleniami a ťažiská S1 S2 S3 budú mať lineárne zrýchlenia.3 Keďže hmotnosť sústavy všetkých pohyblivých článkov je  mi 0, potom zrýchlenie ťažiska S tohto systému by sa malo rovnať...
1946.		Dynamika mechanizmov	374,46 kB
	Úlohy dynamiky: Priama úloha dynamiky - silový rozbor mechanizmu podľa daného pohybového zákona, určiť sily pôsobiace na jeho články, ako aj reakcie v kinematických dvojiciach mechanizmu. Na mechanizmus strojovej jednotky pri jej pohybe pôsobia rôzne sily. Toto hnacích síl odporové sily sa niekedy nazývajú užitočné odporové sily, gravitácia, trenie a mnohé iné sily. Pôsobením pôsobiace sily udeľujú mechanizmu jeden alebo druhý pohybový zákon.
6001.		Teória mechanizmov a strojov	1,52 MB
	Závislosť lineárnych súradníc v ľubovoľnom bode mechanizmu na zovšeobecnenej súradnici je lineárnou funkciou polohy daného bodu v priemetoch na príslušné súradnicové osi. Prvá derivácia lineárnej funkcie polohy bodu vzhľadom na zovšeobecnenú súradnicu lineárna prenosová funkcia daného bodu v priemetoch na príslušné súradnicové osi sa niekedy nazýva analógia lineárnej rýchlosti, celkovej rýchlosti t druhá derivácia lineárnej funkcie polohy vzhľadom na zovšeobecnené...
1932.		Dizajn vačkových mechanizmov	805,83 kB
	Prvou fázou návrhu je určenie polohy stredu otáčania vačky vzhľadom na trajektóriu bodu B tlačného zariadenia; súčasne určiť hodnotu počiatočného polomeru vačky, pri ktorej neprekročí najväčší tlakový uhol vo vačkovom mechanizme prípustnú hodnotu atď. Druhou fázou návrhu je konštrukcia profilu stredovej vačky a potom konštrukčná.
13646.		Štúdium elektromagnetických mechanizmov	13,5 kB
	Účelom práce je experimentálne štúdium statických trakčných charakteristík elektromagnetu pri prevádzke pri konštantnej a striedavý prúd a štúdium metód elektromagnetického zosilnenia a spomalenia jednosmerného elektromagnetu.
1945.		Kinematické charakteristiky mechanizmov	542,36 kB
	Hlavným účelom mechanizmu je vykonávať požadované pohyby. Kinematické charakteristiky zahŕňajú aj také charakteristiky, ktoré nezávisia od zákona o pohybe počiatočných článkov a sú určené len štruktúrou mechanizmu a rozmermi jeho článkov a vo všeobecnosti závisia od zovšeobecnených súradníc. Geometrické založené na analýze vektorových obrysov kinematických reťazcov mechanizmov prezentovaných v analytickej alebo grafickej forme; Metóda na transformáciu súradníc bodov mechanizmu, riešiteľná v matici alebo...
1944.		Návrh plochých spojov	486,03 kB
	Prevažná väčšina kĺbových pákových mechanizmov premieňa rovnomerný pohyb hnacieho článku na nerovnomerný pohyb hnaného článku a patrí k mechanizmom s nelineárnou funkciou polohy hnaného článku. Prvou fázou návrhu je výber kinematickej schémy mechanizmu, ktorý by poskytoval požadovaný typ a zákon pohybu. Druhá etapa zahŕňa vývoj dizajnových foriem mechanizmu, aby sa zabezpečila jeho pevnosť a odolnosť. Treťou etapou projektovania je vývoj technologických a technicko-ekonomických...