Лабораторные работы

 

 

Главная

Лабораторная работа №4

Cтруктурный анализ плоских механизмов

 

Цель работы: изучение принципов структурного построения и анализа механизмов.

 

1. Теоретическое обоснование

Приступая к анализу существующего или синтезу нового механизма, необходимо прежде всего определиться с его структурой, то есть составить кинематическую схему, подсчитать количество подвижных звеньев определить характер их соединения друг с другой, уяснить метод образования механизма и чётко представить себе схему передачи движения от ведущих звеньев к ведомым.

1.1. Механизмом называется искусственно созданная система, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел (звеньев). Определенность движения  звеньев в механизме обеспечивается тем, что они, соединяясь между собой кинематическими парами, образуют кинематические цепи.

1.2. Звеном называется деталь или несколько неподвижно соединенных друг с другом деталей, которые движутся как одно целое. В Приложении 1 показаны условные изображения различных звеньев механизма и их названия.

1.3. Кинематической парой называют соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение. При этом число возможных независимых движений H одного звена относительно другого называют числом подвижностей кинематической пары, а ограничения, наложенные на относительное движение звеньев в кинематической паре – условиями связи. Условные изображения наиболее распространенных кинематических пар даны в Табл.1.

1.4. Кинематические пары классифицируются по следующим признакам:

а) по числу степеней свободы H звена кинематической пары в относительном движении выделяют одноподвижные, двухподвижные, трехподвижные, четырехподвижные и пятиподвижиые. Подвижность кинематической пары определяется зависимостью H=6-S, где 6 – максимальное число возможных движений твердого тела в пространстве: трех поступательных по осям и трех вращательных вокруг осей координат XYZ; S – число условий связи, наложенных кинематической парой на относительное движение каждого звена.

б) по характеру соприкосновения звеньев кинематические пары различаются на низшие и высшие.

 

Таблица 1

п/п

Условное изображение кинематических пар

Возможные виды относительного движения

Название кинематической пары

1

Таблица1_1_1

В

Вращательная пара с одним неподвижным  звеном

2

Таблица1_2_1

В

Вращательная пара с двумя подвижными  звеньями

3

Таблица1_3_1

П

Поступательная пара с одним неподвижным  звеном

4

Таблица1_4

П

Поступательная пара с двумя подвижными  звеньями

5

Таблица1_5_2

В

Звено в различных вариантах, входящее одновременно в состав двух или трех одноподвижных  вращательных пар

6

Таблица1_6_1

ВВВ

Трехподвижная пара – сферический шарнир

7

Таблица1_7_1

ВВ

Двухподвижная пара – сферический шарнир с пальцем

Пояснения: В – вращательное относительное движение; П – поступательное относительное движение.

 

в) по характеру относительного движения звеньев одноподвижные кинематические пары подразделяются на вращательные – В, поступательные – П и винтовые.

Низшими парами называются такие пары, в которых соприкосновение элементов происходит по поверхности. Например, одноподвижные поступательная и вращательная пары, а также двухподвижная цилиндрическая и трехподвижная сферическая.

Высшими называются такие кинематические пары, у которых соприкосновение элементов пары происходит по линии или в точке. Например, кулачок и ролик толкателя кулачкового механизма (рис.1,а) и зубья зубчатых колес (рис.1, б).

В Приложении 2 представлены примеры различных кинематических пар. Возможные независимые движения показаны стрелками и буквенными сочетаниями.

Рис1_а              Безимени-3

а)                                               б)

Рис.1. Высшие плоские двухподвижные кинематические пары.

 

1.5. Кинематической цепью называют систему звеньев, соединенных между собой кинематическими парами. Кинематические цепи бывают замкнутыми (рис.2) и открытыми (рис.3), простыми и сложными, а по виду траекторий движения точек звеньев разделяются на плоские и пространственные. Наибольшее распространение на практике имеют плоские кинематические цепи.

Рис2_1

Рис.2. Простая плоская кинематическая цепь

 

Рис3_1

Рис.3. Простая пространственная кинематическая цепь манипулятора

 

Плоской называется кинематическая цепь, если точки ее звеньев описывают траектории, лежащие в параллельных плоскостях, то есть их траекториями являются плоские кривые. Естественно если точки звеньев описывают пространственные кривые, то такие кинематические цепи (как и кинематические пары) называются пространственными.

Сложной называется кинематическая цепь, в которой имеется хотя бы одно звено, входящее более чем в две кинематические пары. Пример такой цепи дан на рис.4, д и рис.9.

1.6. Степенью подвижности кинематической цепи W называют число степеней свободы кинематической цепи относительно стойки – звена, принятого за не­подвижное. Для плоских механизмов применяется формула Чебышева

где n - число подвижных звеньев кинематической цепи; p1 число одноподвижных кинематических пар; р2число двухподвижных кинематических пар.

В пространственных кинематических цепях степень подвижности определяется по формуле Малышева

Здесь   р3число трехподвижных кинематических пар; р4 – число четырехподвижных кинематических пар; р5  число пятиподвижных кинематических пар.

Плоские кинематические цепи с нулевой степенью подвижности называются группами Ассура. Это такие группы звеньев, которые при соединении свободными кинематическими парами со стойкой превращаются в ферму. Группы Ассура имеют только одноподвижные кинематические пары, р2=0. Тогда степень подвижности выразится

откуда р1 = 3/2 n.

Возможное число звеньев и кинематических пар в группах Ассура приведено в Табл.2.

 

Таблица 2

Число звеньев n

2

4

6

8

и т.д.

Число кинематических пар

3

6

9

12

и т.д.

Класс старшего контура

II

III, IV

IV, V

V, VI

и т.д.

 

1.7. Группы Ассура делятся по классификации И.И. Артоболевского на классы, порядки и виды. Класс группы задается наивысшим замкнутым контуром, входящим в ее состав. Класс же контура определяется числом внутренних кинематических пар, образующих этот замкнутый контур. Можно сказать, что:

а) в группу Ассура II-го класса входит прямолинейный контур (табл.3);

б) в группу Ассура III-го класса – трехсторонний контур ABC (рис.4,б);

в) в группу Ассура IV-го класса – четырехсторонний подвижный контур BCDE.

 

Таблица 3

Классы контуров

II

III

III

IV

V

Таблица3_1_1

Таблица3_2_1

Таблица3_3_1

Таблица3_4_1

Таблица3_5_1

 

Модификации групп Ассура II, III, IV классов представлены на рис.4.

Рис4_а_1

а)

 

Рис4_б_1

б)

Рис4_в_1

в)

Рис4_г_1

г)

Рис4_д_1

д)

Рис.4. Группы Ассура: а) II-го класса; б) в) г)III-го класса; д) IV-го класса

 

Группы Ассура II класса содержат два звена и три кинематических пары. Разновидности групп Ассура II класса изображены на рис.5:

вид 1 – все кинематические пары вращательные;

вид 2 – одна крайняя кинематическая пара – поступательная, а все остальные – вращательные;

вид 3 – звенья соединены между собой поступательной кинематической парой, а крайние пары являются вращательными;

вид 4 – звенья соединены вращательной парой, а обе крайние кинематические пары – поступательные;

вид 5 – одна крайняя кинематическая пара – вращательная; все остальные – поступательные.

Вид 1

Рис5_1_1

Рис5_4_1

Вид 2

Рис5_2_1

Рис5_5_1

Вид3

Рис5_3_1

Рис5_6_1

Вид 5

Рис5_9_1

Рис5_10_1

Вид 4

Рис5_7_1

Рис5_8_1

Рис. 5. Группы Ассура II -го класса различных видов.

 

Порядок группы Ассура определяется количеством кинематических пар, которыми она присоединяется к другим звеньям, т.е. числом ее внешних (свободных) пар.

В группе Ассура на Рис.4-б звено 2, называемое базисным, входит в три внутренние кинематические пары со звеньями 1,3 и 4. Звенья 1,3,4 называются поводками и своими внешними кинематическими парами присоединяются к другим звеньям механизма. Эта группа называется трехповодковой, или группой Ассура III класса III порядка.

 

Лишние степени свободы и пассивные связи

При определении степени подвижности механизма необходимо учитывать наличие лишних степеней свободы и пассивных связей, которые не влияют на характер движения механизма в целом.

Звенья, вносящие пассивные связи, уменьшают степень подвижности механизма, поэтому при определении степени подвижности эти звенья не учитываются.

Рис6_1

Рис. 6

 

На рис.6 изображен четырехзвенный механизм, у которого звено 3 вносит пассивные связи. Степень подвижности механизма с учетом пассивных связей составляет

Очевидно, что звено 3 введено конструктивно для увеличения жесткости звеньев 1 и 4. Поэтому без учета пассивной связи имеем:

Следовательно, данный механизм имеет степень подвижности W=1. В кулачковом механизме с роликовым толкателем (рис. 1,а) степень подвижности получается

Здесь наблюдается лишняя степень свободы, представляющая собой дополнительную подвижность ролика относительно толкателя. Она не сказыва­ется на степени подвижности кулачкового механизма и W=l.

 

Принцип образования механизмов

При изучении механизмов их представляют на чертеже в виде структурной или кинематической схем.

Структурной схемой механизма называется графическое изображение механизма с применением условных обозначений звеньев и кинематических пар. Кинематическая схема изображается в масштабе с указанием размеров, необходимых для кинематического расчета механизма. Звенья нумеруются арабскими цифрами в порядке их присоединения к входному звену. Кинематические пары обозначаются заглавными латинскими буквами в последовательности присоединения звеньев.

Входным звеном механизма называется такое звено, закон движения которого задан. Во всяком плоском механизме имеется одно или несколько входных звеньев в виде кривошипа или ползуна (рис.7,а, б). Количество входных звеньев определяется степенью подвижности механизма.

а)Рис7_а_1        б)Рис7_б_1

Рис.7

 

Группа звеньев, состоящая из входного звена и стойки, называется начальным механизмом или механизмом I-го класса. Начальный механизм обладает одной степенью подвижности и дальнейшее наслоение кинематических цепей не должно изменять степени подвижности всего механизма.

Основной принцип образования механизмов, предложенный Л.В. Ассуром, заключается в следующем: любой механизм может быть образован путем последовательного присоединения кинематических цепей с нулевой степенью подвижности сначала к входному звену и к стойке, а затем и к любым другим звеньям. И, наоборот, плоский механизм всегда можно разделить на механизм I-го класса и группы Ассура.

Рассмотреть строение механизма – это значит установить, из каких структурных групп состоит данный механизм, и в какой последовательности они присоединены друг к другу. Для выявления класса механизма необходимо расчленить его на группы Ассура, начиная отсоединение с наиболее удаленных от входного звена. При этом степень подвижности оставшейся части механизма не должна изменяться. Класс всего механизма определяется по наивысшему классу группы Ассура, входящей в механизм.

Рис8_1

Рис. 8

 

Строение механизма можно записать в виде структурной формулы, которая указывает состав и последовательность присоединения групп Ассура. Например, для механизма на рис.8, образованного путем присоединения к начальному меха­низму I-го класса группы Ассура II-го класса, II-го порядка, 2-го вида, структурная формула имеет вид:

где в числителе перечислены звенья, а в знаменателе указаны кинематические пары, входящие в группы звеньев:

I – начальный механизм первого класса;

II – группа Ассура второго класса.

Здесь ВА(1,4), ВВ(2,1), ВС(3,2) – индекс вращательных кинематических пар в точках, обозначенных на схеме, с указанием соединяемых звеньев;

ПС(3,4) – индекс поступательной кинематической пары, позволяющей поступательное относительное движение звеньев.

Данный механизм II класса, так как самый высокий класс группы Ассура – второй.

Рис9_1

Рис.9

 

Класс и порядок механизма в некоторых случаях может меняться в зависимости от того, какое звено принято в качестве входного. Если для шестизвенного механизма (рис.9) принять за входное звено 5 (возможно и 4), то весь механизм будет II класса, так как структурная формула имеет вид

а если принять за входное звено I, то невозможно выделить группу звеньев II класса и механизм разбивается на начальный механизм I класса и группу Ассура III класса. Структурная формула выглядит так

Рассмотренное строение плоских механизмов может быть распространено на механизмы, в составе которых имеются и высшие кинематические пары. Для этого каждая пара заменяется кинематической цепью, в состав которой входят только одноподвижные кинематические пары (шарниры и ползуны).

Целью структурного анализа механизмов является определение степени подвижности и его расчленение на группы Ассура.

 

Замена высших кинематических пар

В тех случаях, когда в механизм входят как высшие, так и низшие кинематические пары, для структурного анализа выполняют замену высших пар кинематической цепью, состоящей из звеньев, входящих только в пары 5-го класса. Одну высшую пару в простейшем случае можно заменить одним звеном, входящим в две низшие пары, расположенные в центрах кривизны профилей, образующих высшую пару. В результате такой замены будут выполнены следующие условия:

во-первых, сохранится прежняя степень подвижности механизма, в котором произведена замена;

во-вторых, характер относительного мгновенного движения звеньев не изменится.

Чтобы заменяющий механизм был кинематически эквивалентным заменяемому, необходимо при замене придерживаться определенных правил, которые заключаются в следующем: если высшая пара представляет касание профилей 1 и 2 (рис.10), то в точке контакта В надо провести нормаль n-n к профилям. На этой линии найти центры кривизны профилей и установить в них шарниры D и Е, соединив их жестким фиктивным звеном  3. Соединяя шарниры D и Е с центрами А и С получим заменяющий механизм – шарнирный четырехзвенник ADEC.

Рис10

Рис.10

 

В случае, если один из профилей высшей пары будет прямой линией, центр кривизны его будет удален в бесконечность и фиктивное звено будет входить в одну вращательную и одну поступательную пару. Такая замена показана на рис.11.

 

Рис11_а

Рис11_б

а) заменяемый механизм

б) заменяющий механизм

Рис.11

 

Заменяющие механизмы строятся для структурного и кинематического исследования.

Рассмотрим несколько примеров замены высших пар.

Пример 1. На рис.12, а показан механизм, в котором звенья 1 и 2 образуют высшую пару. Для замены этой кинематической пары проводим общую нормаль в точке касания звеньев и находим центры кривизны, помещаем в них вращательные пары А и В 5-го класса и соединяем их прямой АВ ( и  – радиусы кривизны профилей). Заменяющий механизм представлен на рис.12, б.

Для основного механизма (рис.12, а) степень подвижности определяется по формуле Чебышева:

Для заменяющего механизма (рис.1.7, б) степень подвижности равна:

img5

Рис. 12

 

Пример 2. Рассмотрим механизм, изображенный на рис.13, а. Здесь

img6

Рис. 13. а) основной механизм;  б) заменяющий механизм

 

Этот механизм можно заменить другим рис.13, б, включающим только низшие кинематические пары. Степень подвижности заменяющего механизма . Заменяющий механизм, обладая той же степенью подвижности, что и основной, не изменяет характера мгновенного относительного движения звеньев.

 

2. Последовательность выполнения работы

Содержание работы. Студент должен рассмотреть два механизма, при этом следует определить число звеньев и кинематических пар, изобразить структурную схему механизма и составить структурную формулу.

Оборудование: для студентов всех специальностей механизм с низшими кинематическими парами, а для механиков, дополнительно, механизм с высшей кинематической парой.

Инструменты: линейка, треугольник, циркуль  и транспортир.

 

Порядок структурного анализа механизмов

1.     Ознакомиться с принципом действия механизма и установить его назначение (Например: преобразовать вращательное движение в поступательное).

2.     Определить: какие из звеньев являются кривошипом, шатуном, ползуном, кулисой, коромыслом. Наименование звеньев записать в таблицу основных результатов.

3.     Вычертить одно из положений механизма в виде структурной схемы, при  котором  достаточно  наглядно видны  все звенья (не будет наложения одного звена на другое). Указать стрелкой направление вращения входного звена – кривошипа.

4.     Пронумеровать звенья арабскими цифрами в порядке их присоединения к кривошипу (1,2,3  и т.д.).

5.     Обозначить кинематические пары заглавными латинскими буквами в последовательности присоединения звеньев.

6.     Определить:

а)      число подвижных звеньев (n);

б)      тип кинематических пар (В - вращательная, П- поступательная);

в)      количество одноподвижных (р1) и двухподвижных (р2) кинематических пар;

г)       степень подвижности W механизма;

д)      наличие пассивных связей и лишних степеней свободы; результаты занести в таблицу.

7.     Расчленить механизм на структурные группы Ассура и начальный механизм.

8.     Вычертить структурные группы Ассура и начальный механизм с правильным обозначением кинематических пар и звеньев механизма, начиная с наиболее удаленной группы.

9.     Определить для каждой группы Ассура: класс, вид, степень подвижности  и  составить структурную формулу механизма.

10.     Определить степень подвижности начального механизма и  составить структурную формулу.

11. Составить структурную формулу для механизма в целом.

12. Определить класс всего механизма.

13. Показать на схеме расстояния в мм между неподвижными элементами кинематических пар (базовыми точками на стойке), приняв за начало системы координат центр вращения кривошипа. Определить все размеры между центрами шарниров и результаты записать в таблицу.

14.     Подписать и защитить отчет по лабораторной работе.

 

Форма отчета

 

"структурный анализ и классификация плоских механизмов"

Студент                       Группа                                 Руководитель            

 

Цель: Изучение принципов строения и структурного анализа механизмов.

Оборудование: I. Модель механизма с низшими кинематическими парами.

                          II. Модель механизма с высшей кинематической парой.

Инструменты: Линейка, треугольник, циркуль, транспортир.

 

I. АНАЛИЗ РЫЧАЖНОГО ШЕСТИЗВЕННИКА

1) Структурная схема.

Пример_1

Назначение механизма: преобразовать вращательное движение кривошипа в поступательное движение ползуна с усложненным законом движения.

 

2) Звенья механизма.

Номер звена

Наименование

Подвижность звеньев

Число подвижных звеньев

1

Кривошип

подвижное

n=5

2

Шатун

– « » –

3

Коромысло

– « » –

4

Шатун

– « » –

5

Ползун

подвижное

6

Стойка

неподвижное

 

3) Кинематические пары

Обоз-

наче-

ние

Соеди-

няемые

элементы

Тип пары

Индекс пары

Число пар

Вид

движения

Характер

соединения

Подвижность

одноподвижных

двухподвижных

O

A

B

C

D

E

E

1,6

2,1

3,2

3,6

4,2

5,4

5,6

вращат.

– « » –

– « » –

– « » –

– « » –

вращат.

поступ.

Низшая

– « » –

– « » –

– « » –

– « » –

– « » –

Низшая

Одноподвижн

– « » –

– « » –

– « » –

– « » –

– « » –

Одноподвижн

В(1,6)

В(2,1)

В(3,2)

В(3,6)

В(4,2)

В(5,4)

П(5,6)

p1=7

p2=0

4) Определение степени подвижности механизма

Лишних степеней свободы и пассивных связей нет.

 

5) Строение групп Ассура.

а)

Пример_1_а

Последняя группа Ассура

II класса, II порядка, 2-го вида

Структурная формула:

б)

Пример_1_б

Предпоследняя группа Ассура

II класса, II порядка, 1-го вида

Структурная формула:

в)

Пример_1_в

Начальный механизм I класса

Структурная формула:

 

6) Структурная формула всего механизма:

Данный механизм II класса, так как самый высокий класс группы Ассура – второй.   

 

Работу выполнил________________

Отчет принял__________________

 

II. МЕХАНИЗМ С ВЫСШЕЙ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ПАРОЙ.

 1) На схеме приведен механизм приемника давления электрического дистанционного манометра.

Пример_2

 

2) Звенья механизма.

Номер звена

Наименование

Подвижность звеньев

Число

подвижных

звеньев

1

Ползун

подвижное

n=4

2

Коромысло

– « » –

3

Шатун

– « » –

4

Шток

подвижное

5

Стойка

неподвижное

 

3) Кинематические пары

Обозначение

Соединяемые

элементы

Тип пары

Индекс пары

Число пар

Вид

движения

Характер

соединения

Подвижность

одноподвижных

двухподвижных

A

B

C

D

E

F

1,5

1,2

5,2

2,3

3,4

4,5

поступ.

вращат. вращат.

вращат.

вращат.

поступ.

Низшая

Высшая

Низшая Низшая

Низшая Низшая

Одноподвижн

Двухподвижн

Одноподвижн

Одноподвижн

Одноподвижн

Одноподвижн

П(1,5)

В(1,2)

В(5,2)

В(2,3)

В(3,4)

П(4,5)

p1=5

p2=1

 

4) Степень подвижности механизма.

5) Строим заменяющий механизм.

Пример_2_2

 

Здесь двухподвижная кинематическая пара в точке В заменена двумя одноподвижными в точках В и О путем введения жесткого фиктивного звена 6. Для заменяющего механизма имеем n =5, p1 =7, р2=0 и получаем:

 

6) Группы Ассура.

а)

Пример_2_2_а

Последняя группа Ассура

II класса, II порядка, 2 вида

n=2, p1=3 и .

Структурная формула:

б)

Пример_2_2_б

Предпоследняя группа Ассура

II класса, II порядка, 2 вида

n=2, p1=3 и .

Структурная формула:

в)

Пример_2_2_в

Начальный механизм I-го класса

Структурная формула:

7) Структурная формула всего механизма:

Данный механизм II-го класса, т.к. наивысший класс групп Ассура, входящих в состав механизма – второй.

 

Контрольные вопросы

1. Что такое механизм, звено, кинематическая пара, кинематическая цепь, кинематическая схема, структурная схема?

2. По каким признакам делятся кинематические пары на классы и на виды: низшие, высшие?

3. Дайте определение механизму, кинематической цепи.

4. Чем отличаются плоские механизмы от пространственных?

5. Как влияют пассивные связи на степень подвижности механизма?

6. Какие звенья образуют механизм I-го класса?

7. Как может быть образован механизм?

8. Дайте определение группе Ассура.

9. Что характеризует число "степень подвижности механизма"?

10. Каков принцип построения новых механизмов?

11. По каким признакам классифицируются механизмы?

12. По каким признакам классифицируются группы Accypa?

13. Как определить класс группы Ассура, ее порядок и вид?

14. Какие группы Ассура находят наибольшее распространение?

15. Как определить класс всего механизма?

16. В какой последовательности механизм разбивается на группы Ассура?

17. Как составляется структурная формула механизма?

18. Приведите пример механизма с лишней степенью свободы.

19. Укатите возможные причины появления избыточных связей.

20. С какой целью производится замена высших пар кинематическими цепями с низшими. парами?

21. Укажите условия замены высших пар.

22. Приведите пример замены высшей пары.

 

Библиографический список

1. Фролов К.В., Попов С.А. и др.  Теория механизмов и механика машин – учебник для ВТУЗов. М., Высшая школа, 2003.

2. Марченко С.И., Марченко Е.П., Логинова Н.В.  Теория механизмов и машин. Ростов н/Д, Феникс, 2003.

3. Фролов К.В., Попов С.А., Мусатов А.К. и др.  Теория механизмов и машин. М., Высшая школа, 2001.

4. Артоболевский И.И.   Теория механизмов и машин. М., Наука, 1988.

5. Кореняко А.С. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин. Киев, «ВИЩА школа», 1976.

6. Левицкая О.М., Левицкий М.И.  Курс теории механизмов и машин. М, Высшая школа, 1978.

7. Артоболевский И.И., Эдельштейн Б.В.   Сборник задач по теории механизмов и машин. М, Наука, 1975.

8. Иосилевич Г.Б. и др.  Прикладная механика – учебник для ВУЗов. М., Высшая школа, 1989.

 

Приложение 1. Условные изображения и название звеньев механизма

Приложение_1_а

Приложение_1_б

Приложение_1_в

 

Стойка – это неподвижное звено. В зависимости от характера движения относительно стойки звенья называют:

- кривошипом (АО) – звено 1, которое образует вращательную пару со стойкой и совершает полный оборот вокруг неподвижной оси.

- шатуном (AB,CD) – звено 2 соединенное вращательными парами с подвижными звеньями, но не связанное со стойкой 6;

- ползуном (B, D, E) – звено 3 шарнирно соединенное со звеном 2 и поступательно перемещающееся по неподвижным направляющим;

- коромыслом (ВС) – звено 4, которое совершает неполный оборот вокруг оси, связанной со стойкой;

- кулисой (ВС) – звено 5 вращающееся вокруг стойки 6, которое является направляющей для кулисного камня;

- кулисным камнем (A) – звено 3`, образующее поступательную пару с кулисой.

 

Приложение 2. Примеры кинематических пар и  комбинации независимых движений

Тип

пар

Название

Возможные движения и условные обозначения

Примеры кинематических пар

Плоские

Одноподвижная, низшая

Приложение_2_1_аПриложение_2_1_1_б

Приложение_2_2_аБезимени-5

Двухподвижная высшая

ВП

Приложение_2_2

Пространственные

Винтовая – одноподвижная, низшая

Приложение_2_3_1

Приложение_2_3_2

Двухподвижная, низшая ­– цилиндрическая

Приложение_2_4_1

Приложение_2_4_2

Трехподвижная, низшая – сферическая

Приложение_2_5_1

Приложение_2_5_2

Четырехподвижная, высшая –

шар-цилиндр

Приложение_2_6_1

Приложение_2_6_2

Пятиподвижная, высшая –

шар-плоскость

Приложение_2_7_1

Приложение_2_7_2

 

 

Приложение 3. Основные понятия, определения и термины

МЕХАНИЗМ – система тел, созданная для преобразования движения одного или нескольких твердых тел в требуемые движения других тел.

МАШИНА – устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью замены или облегчения физического и умственного труда.

ЗВЕНО – одна или несколько неподвижно соединенных друг с другом деталей, входящих в механизм и движущихся, как одно целое.

КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ПАРА – соединение двух звеньев, допускающее их относительное движение. В плоских механизмах встречаются одноподвижные кинематические пары с касанием звеньев по поверхности (низшие – вращательные и поступательные), а также двухподвижные с касанием звеньев в точке (высшие – в зубчатых зацеплениях и кулачковых механизмах).

ЭЛЕМЕНТ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ПАРЫ –совокупность поверхностей, линий и точек звена, по которым оно может соприкасаться с другим звеном, образуя кинематическую пару.

СТЕПЕНЬ ПОДВИЖНОСТИ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ПАРЫ – целое число, показывающее сколько независимых движений позволяет делать данная пара одному звену относительно другого. По степени подвижности пары делят на: одноподвижные, двухподвижные, трехподвижные, четырехподвижные и пятиподвижные.

ОДНОПОДВИЖНАЯ ПАРА – кинематическая пара с одной степенью свободы в относительном движении ее звеньев. Одноподвижными являются поступательная, вращательная и винтовая пары.

ДВУХПОДВИЖНАЯ ПАРА – кинематическая пара с двумя степенями сво­боды в относительном движении ее звеньев. Двухподвижными парами в пло­ских механизмах считают все высшие пары (зуб+зуб и кулачек+толкатель)

ВРАЩАТЕЛЬНАЯ ПАРА – одноподвижная пара, допускающая вращатель­ное движение одного звена относительно другого [см. кинематическая пара].

ПОСТУПАТЕЛЬНАЯ ПАРА – одноподвижная пара, допускающая прямолинейно-поступательное движение одного звена относительно другого.

ПЛОСКИЙ МЕХАНИЗМ – механизм, точки звеньев которого описывают траектории, лежащие в параллельных плоскостях.

ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ – механизм, точки звеньев которого описывают пространственные траектории или траектории, лежащие в пересекающихся плоскостях.

ШАРНИРНЫЙ МЕХАНИЗМ – механизм, звенья которого образуют только вращательные пары. Примерами шарнирных механизмов являются кривошипно-коромысловый механизм, двухкоромысловый механизм и др.

ШАРНИРНЫЙ ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ (шарнирный четырехзвенник) – шарнирный механизм, содержащий три подвижных звена и стойку.

РЫЧАЖНЫЙ МЕХАНИЗМ – механизм, звенья которого образуют только вращательные, поступательные, цилиндрические и сферические пары. Примерами рычажного механизма являются кривошипно-ползунный механизм, кулисный механизм и др.

КРИВОШИПНО-КОРОМЫСЛОВЫЙ МЕХАНИЗМ – шарнирный четырехзвенный механизм, в состав которого входят кривошип и коромысло.

КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННЫЙ МЕХАНИЗМ – рычажный четырехзвенный механизм, в состав которого входят кривошип и ползун. Кривошипно-ползунный механизм служит для преобразования вращательного движения кривошипа в возвратно-поступательное движение ползуна или, наоборот, возвратно-поступательного движения ползуна во вращательное движение кривошипа.

КРИВОШИПНО-КУЛИСНЫЙ МЕХАНИЗМ – рычажный четырехзвенный механизм, в состав которого входят кривошип и кулиса. Кривошипно-кулисный механизм служит для передачи и преобразования вращательного движения кривошипа во вращательное или качательное движение кулисы и, наоборот, движение кулисы во вращение кривошипа.

СТОЙКА (редко: корпус, рама, станина, основание) – звено, принимаемое за неподвижное.

КРИВОШИП (иногда: коленчатый вал, коленвал, эксцентрик, водило) – вращающееся звено, которое может совершать полный оборот вокруг неподвижной оси.

КОРОМЫСЛО (редко рычаг) – вращающееся звено, которое может совершать только неполный оборот вокруг неподвижной оси.

ПОЛЗУН (поршень – в двигателях и компрессорах, толкатель – в кулачковых механизмах, суппорт – в станках, кулисный камень) – звено образующее поступательную пару с другим звеном (чаще всего со стойкой).

КУЛИСА – звено, вращающееся вокруг неподвижной оси и образующее с другим подвижным звеном поступательную пару.

ШАТУН – звено, образующее кинематические пары только с подвижными звеньями.

ШАТУННАЯ КРИВАЯ – траектория, описываемая какой-либо точкой шатуна.

ДВУХКРИВОШИПНЫЙ МЕХАНИЗМ – шарнирный четырехзвенный механизм, в который входят два кривошипа. Двухкривошипный механизм служит для передачи и преобразования вращательного движения. За один оборот одного кривошипа другой кривошип совершает также один оборот. Равномерному вращению одного кривошипа соответствует обычно неравномерное вращение другого кривошипа.

ДВУХКОРОМЫСЛОВЫЙ МЕХАНИЗМ – шарнирный четырехзвенный механизм, в состав которого входят два коромысла. Двухкоромысловый механизм служит для преобразования качательного движения одного коромысла в качательное движение другого коромысла.

ВХОДНОЕ ЗВЕНО – звено, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в требуемые движения других звеньев. Входное звено соединено с двигателем либо с выходным звеном другого механизма.

ВЫХОДНОЕ ЗВЕНО – звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм. Выходное звено соединено с исполнительным устройством (рабочим органом, указателем прибора), либо со входным звеном другого механизма.

     ВЕДУЩЕЕ ЗВЕНО – звено, для которого сумма элементарных работ внешних сил, приложенных к нему, положительна. Для вращающихся ведущих звеньев (схема а) момент Т и угловая скорость , а для поступательно движущегося ведущего звена проекция силы F на направление движения и линейная скорость V (схема б) направлены в одну сторону.

а)

Приложение_3_1_а

б)

Приложение_3_1_б

 

Обычно ведущее звено совпадает с входным звеном, но в процессе движения одно и то же входное звено может быть ведущим или ведомым. Например, поршень в двигателе внутреннего сгорания при сгорании смеси – ведущее звено, но при всасывании и сжатии смеси, а также при выпуске отработанных газов – ведомое звено.

ВЕДОМОЕ ЗВЕНО – звено, для которого сумма элементарных работ внешних сил, приложенных к нему, отрицательна. Для вращающегося ведомого звена (схема а) момент силы Т и угловая скорость ω, а для поступательно движущегося звена (схема б) проекция силы F на направление движения ведомого звена и линейная скорость V направлены в противоположные стороны.

а)

Приложение_3_2_а

б)

Приложение_3_2_б

Обычно ведомое звено совпадает с выходным звеном, но в процессе движения одно и то же выходное звено может быть ведомым или ведущим, например, колесо электровоза при разгоне – ведомое звено, а при замедлении на ровном участке – ведущее звено (двигатель, соединенный с колесом через редуктор превращается в генератор и отдает энергию в сеть).

СТЕПЕНЬ ПОДВИЖНОСТИ МЕХАНИЗМА – целое число (W), показывающее сколько независимых движений нужно подвести к механизму, чтобы на выходе получить одно или наоборот. Большинство механизмов имеет степень подвижности W = 1; у дифференциальных механизмов W = 2; у роботов и манипуляторов W = 4 – 8 (чаще всего у них W = 4), также как и у основного механизма экскаватора.

СИНТЕЗ МЕХАНИЗМОВ – проектирование схемы механизма по заданным его свойствам. Синтез включает в себя выбор структурной схемы и определение постоянных параметров выбранной схемы механизма по заданным его свойствам. Различают: структурный синтез механизмов – выбор его схемы; метрический синтез – нахождение размеров звеньев и динамический синтез – распределение масс звеньев.

СИНТЕЗ МЕХАНИЗМОВ ПО ЧЕБЫШЕВУ – синтез механизмов по методу наилучшего равномерного приближения функций.


email: KarimovI@rambler.ru

Адрес: Россия, 450071, г.Уфа, почтовый ящик 21

 

Теоретическая механика   Сопротивление материалов

Прикладная механика  Детали машин  Строительная механика

 

 

 

 


Directrix.ru - рейтинг, каталог сайтов