Analiza i synteza mechanizmów. Synteza strukturalna i analiza mechanizmów

PRACA PRAKTYCZNA nr 1

Temat: Strukturalna synteza mechanizmów

Cel lekcji: zapoznanie się z elementami konstrukcji mechanizmu, obliczenie mobilności, eliminacja zbędnych połączeń.

Sprzęt: wytyczne dotyczące wykonywania pracy praktycznej.

Praca przeznaczona jest na 4 godziny akademickie.

1. Ogólne informacje teoretyczne.

Aby zbadać strukturę mechanizmu, stosuje się jego schemat strukturalny. Często ten schemat mechanizmu łączy się z jego schematem kinematycznym. Ponieważ głównymi elementami konstrukcyjnymi mechanizmu są ogniwa i tworzące się z nich pary kinematyczne, analiza strukturalna oznacza analizę samych ogniw, charakteru ich połączenia w pary kinematyczne, możliwości obrotu oraz analizę kątów nacisku. Dlatego w pracy podano definicje mechanizmu, ogniw i par kinematycznych. W związku z wyborem metody badania mechanizmu rozważana jest kwestia jego klasyfikacji. Podano proponowaną klasyfikację. Podczas wykonywania prac laboratoryjnych wykorzystuje się dostępne w zakładzie modele mechanizmów dźwigniowych płaskich.

Mechanizm to układ połączonych ze sobą sztywnych ciał, wykonujących pewne względne ruchy. W teorii mechanizmów wspomniane ciała sztywne nazywane są ogniwami.

Ogniwo to coś, co porusza się w mechanizmie jako jedna całość. Może składać się z jednej części, ale może również składać się z kilku części, które są ze sobą sztywno połączone.

Głównymi ogniwami mechanizmu są korba, suwak, wahacz, korbowód, wahacz i kamień. Te ruchome części są zamontowane na stałym stojaku.


Para kinematyczna to ruchome połączenie dwóch ogniw. Pary kinematyczne są klasyfikowane według szeregu cech - charakteru styku ogniw, rodzaju ich względnego ruchu, względnej ruchliwości ogniw oraz położenia trajektorii ruchu punktów ogniw w przestrzeni .

Aby zbadać mechanizm (kinematyka, moc), konstruuje się jego schemat kinematyczny. Dla konkretnego mechanizmu - w standardowej skali inżynierskiej. Elementami schematu kinematycznego są następujące ogniwa: wejściowy, wyjściowy, pośredni, a także uogólniona współrzędna. Liczba współrzędnych uogólnionych, a co za tym idzie ogniw wejściowych, jest równa ruchomości mechanizmu względem zębatki – W3.

Ruchliwość płaskiego mechanizmu określa wzór strukturalny Czebyszewa (1):

https://pandia.ru/text/78/483/images/image002_46.jpg" szerokość="324" wysokość="28 src="> (2)

W mechanizmie bez połączeń redundantnych q ≤ 0. Ich eliminację osiąga się poprzez zmianę ruchliwości poszczególnych par kinematycznych.

Dołączenie grup strukturalnych Assur do ogniwa wiodącego jest najwygodniejszą metodą konstruowania diagramu mechanizmu. Grupa Assur to łańcuch kinematyczny, który po podłączeniu par zewnętrznych do stojaka uzyskuje zerowy stopień mobilności. Najprostszą grupę Assur tworzą dwa ogniwa połączone parą kinematyczną. Stojak nie jest częścią grupy. W grupie panuje klasa i porządek. O kolejności decyduje liczba elementów zewnętrznych par kinematycznych, którymi grupa jest połączona ze schematem mechanizmu. Klasę wyznacza liczba K, która musi spełniać zależność:

https://pandia.ru/text/78/483/images/image004_45.gif" szerokość="488" wysokość="312 src=">

Rysunek 1 - Rodzaje mechanizmów

Biorąc pod uwagę możliwość warunkowego przekształcenia prawie dowolnego mechanizmu z wyższymi parami w mechanizm dźwigniowy, poniżej rozważymy te mechanizmy bardziej szczegółowo.

2. Przygotowanie raportu

Raport musi zawierać:

1. Tytuł pracy.

2. Cel pracy.

3. Podstawowe wzory.

4. Rozwiązanie problemu.

5. Wnioski dotyczące rozwiązanego problemu.

Przykład analizy strukturalnej mechanizmu

Wykonaj analizę strukturalną mechanizmu powiązania.

Schemat kinematyczny mechanizmu dźwigniowego podano w standardowej skali inżynierskiej w położeniu określonym przez kąt α (ryc. 2).

Określić liczbę ogniw i par kinematycznych, sklasyfikować ogniwa i pary kinematyczne, określić stopień ruchomości mechanizmu za pomocą wzoru Czebyszewa, ustalić klasę i porządek mechanizmu. Identyfikuj i eliminuj zbędne połączenia.

Sekwencjonowanie:


1. Klasyfikuj ogniwa: 1- korba, 2- korbowód, 3- wahacz, 4- rozpórka. Tylko 4 linki.

Rysunek 2 - Schemat kinematyczny mechanizmu

2. Klasyfikować pary kinematyczne: O, A, B, C – jednoruchowe, płaskie, obrotowe, dolne; 4-pary kinematyczne.

3. Wyznacz ruchliwość mechanizmu korzystając ze wzoru:

W3=3(n-1)-(2P1+1P2)=3(4-1)-(2*4+1*0)=1 (4)

4. Ustal klasę i porządek mechanizmu według Assur:

Zarysuj i wybierz w myślach ze schematu część wiodącą - mechanizm klasy 1 (M 1K - ogniwa 1.4, połączenie korby ze stojakiem, ryc. 3). Ich liczba jest równa ruchomości mechanizmu (określonej w ust. 3).

Rysunek 3 – Schemat mechanizmu

Rozłóż pozostałą (napędzaną) część diagramu mechanizmu na grupy Assur. (W rozważanym przykładzie pozostała część jest reprezentowana tylko przez dwa ogniwa 2,3.)

W pierwszej kolejności identyfikuje się grupę najbardziej odległą od mechanizmu klasy 1, najprostszą (ogniwa 2,3, rys. 3). W tej grupie liczba ogniw wynosi n’=2, a liczba całych par kinematycznych i elementów par kinematycznych ogółem wynosi P =3 (B jest parą kinematyczną, A, C są elementami par kinematycznych). Przy wyborze każdej kolejnej grupy mobilność pozostałej części nie powinna się zmieniać. Stopień mobilności grupy Assur 2-3 wynosi

https://pandia.ru/text/78/483/images/image008_7.jpg" szerokość="261" wysokość="63 src="> (7)

Całemu mechanizmowi przypisano najwyższą klasę i porządek, czyli - M1K 2P.

5. Zidentyfikuj i wyeliminuj zbędne połączenia.

Liczbę redundantnych połączeń w mechanizmie określa wyrażenie:

https://pandia.ru/text/78/483/images/image010_8.jpg" szerokość="222" wysokość="30 src="> (9)

Wyeliminuj zbędne połączenia. Parę jednoruchową A zastępujemy np. parą jednoruchową rotacyjną dwuruchową (ryc. 1), a parę jednoruchową B parą trójruchową (ryc. kulistą 1). Następnie liczba połączeń redundantnych zostanie określona w następujący sposób:

Synteza strukturalna i analiza mechanizmów

Główne typy mechanizmów

Ze względu na właściwości kinematyczne, strukturalne i funkcjonalne mechanizmy dzielą się na:

1. Dźwignia(Rys. 2 a, b) - przeznaczony do zamiany ruchu obrotowego łącza wejściowego na ruch posuwisto-zwrotny łącza wyjściowego. Może przekazywać wielkie siły i moce.

2. Kamera(Rys. 2 c, d) - przeznaczony do przekształcania ruchu obrotowego lub posuwisto-zwrotnego łącza wejściowego na ruch posuwisto-zwrotny lub posuwisto-zwrotny łącza wyjściowego. Nadając profilom krzywki i popychacza odpowiednie kształty, zawsze można zrealizować dowolne pożądane prawo ruchu popychacza.

3. Zębaty(ryc. 2 f) - utworzone za pomocą kół zębatych. Służy do przenoszenia obrotu pomiędzy stałymi i ruchomymi osiami. Napędy zębate o osiach równoległych realizowane są za pomocą przekładni walcowych, o osiach przecinających się za pomocą przekładni stożkowych, a o osiach krzyżujących się za pomocą koła ślimakowego i ślimakowego.

4. Tarcie(rys. 2d) - ruch z ogniwa napędowego na ogniwo napędzane przenoszony jest na skutek sił tarcia powstających w wyniku styku tych ogniw.

Synteza strukturalna mechanizmu nazywana jest zwykle projektowaniem schematu strukturalnego mechanizmu, który składa się z nieruchomych i ruchomych ogniw oraz par kinematycznych. Jest to wstępny etap tworzenia schematu mechanizmu spełniającego zadane warunki. Dane wyjściowe to zazwyczaj rodzaje ruchu ogniw napędowych i roboczych mechanizmu, względne położenie osi obrotu i kierunek ruchu translacyjnego ogniw, ich ruchy kątowe i liniowe, prędkości i przyspieszenia. Najwygodniejszą metodą znalezienia diagramu strukturalnego jest metoda dołączenia grup strukturalnych Assur do wiodącego ogniwa lub głównego mechanizmu.

Przez analizę strukturalną mechanizmu rozumie się zazwyczaj określenie liczby ogniw i par kinematycznych, określenie stopnia ruchliwości mechanizmu, a także ustalenie klasy i rzędu mechanizmu.

Stopień ruchliwości mechanizmu przestrzennego określa wzór Somowa-Malysheva:

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

gdzie P 1, P 2, P 3, P 4, P 5 - liczba jedno-, dwu-, trzy-, cztero- i pięcioruchomych par kinematycznych; n to liczba ruchomych części.

Stopień ruchomości płaskiego mechanizmu określa wzór Czebyszewa:

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

gdzie рН to liczba niższych, a Рв to liczba wyższych par kinematycznych.

Jako przykład rozważmy czterowahaczowy mechanizm kierowniczy autopilota (ryc. 3.3): ogniwa 1 i 2 tworzą cylindryczną parę czwartej klasy, mającą dwa stopnie swobody; ogniwa 2-3 i 4-1 tworzą pary obrotowe piątej klasy posiadające jeden stopień swobody; ogniwa 3-4 tworzą parę kulek trzeciej klasy o trzech stopniach swobody; liczba ruchomych łączy wynosi zatem trzy

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

Stopień ruchliwości tego mechanizmu wynosi 1.

Łańcuch kinematyczny, którego liczba stopni swobody w stosunku do elementów jego zewnętrznych par kinematycznych wynosi zero, nazywa się grupą strukturalną Assur, nazwaną na cześć L.V. Assur, który po raz pierwszy fundamentalnie zbadał i zaproponował klasyfikację strukturalną mechanizmów z płaskim prętem. Przykład tworzenia płaskiego mechanizmu sześcioprętowego pokazano na ryc. 4.

Grupy strukturalne są podzielone według klas i zamów. O klasie grupy decyduje maksymalna liczba par kinematycznych wchodzących w skład jednego ogniwa (rys. 5).

O kolejności grupy decyduje liczba elementów, za pomocą których grupa jest przymocowana do głównego mechanizmu (ryc. 6).

Klasa i kolejność mechanizmu zależą od tego, które ogniwo jest wiodące.

Mechanizmy z otwartym łańcuchem kinematycznym montowane są bez ingerencji, dzięki czemu są definiowalne statycznie, bez zbędnych połączeń ( Q=0).

Grupa strukturalna– łańcuch kinematyczny, którego podłączenie do mechanizmu nie zmienia liczby jego stopni swobody i który nie rozpada się na prostsze łańcuchy kinematyczne o zerowych stopniach swobody.

Mechanizm pierwotny(wg I. I. Artobolevsky'ego - mechanizm I klasy, mechanizm początkowy) to najprostszy mechanizm dwuogniwowy, składający się z ruchomego ogniwa i stojaka. Ogniwa te tworzą albo obrotową parę kinematyczną (korba – rozpórka), albo parę translacyjną (suwak – prowadnice). Początkowy mechanizm ma jeden stopień mobilności. Liczba mechanizmów pierwotnych jest równa liczbie stopni swobody mechanizmu.

Dla grup strukturalnych Assur, zgodnie z definicją i wzorem Czebyszewa (z R vg =0, N= N str. i Q n =0), równość jest prawdziwa:

W str. =3 N str. –2 R ng = 0, (1.5)

Gdzie W pg to liczba stopni swobody grupy strukturalnej (wiodącej) względem połączeń, do których jest ona dołączona; N pg, R ng – liczba ogniw i niższych par grupy strukturalnej Assur.

Rysunek 1.5 – Podział mechanizmu korbowo-suwakowego na mechanizm pierwotny (4, A, 1) i grupę konstrukcyjną (B, 2, C, 3, C”)

Pierwsza grupa jest dołączona do mechanizmu pierwotnego, każda kolejna grupa jest dołączona do mechanizmu wynikowego, ale grupy nie można przyłączyć do jednego ogniwa. Zamówienie o grupie strukturalnej decyduje liczba elementów łączących, którymi jest ona połączona z istniejącym mechanizmem (tj. liczba jej zewnętrznych par kinematycznych).

Klasę grupy strukturalnej (według I. I. Artobolevsky'ego) określa liczba par kinematycznych tworzących najbardziej złożony zamknięty kontur grupy.



O klasie mechanizmu decyduje najwyższa klasa zawartej w nim grupy konstrukcyjnej; w analizie strukturalnej danego mechanizmu jego klasa zależy także od wyboru mechanizmów pierwotnych.

Analizę strukturalną danego mechanizmu należy przeprowadzić dzieląc go na grupy strukturalne i mechanizmy pierwotne w odwrotnej kolejności powstawania mechanizmu. Po rozdzieleniu każdej grupy stopień ruchomości mechanizmu musi pozostać niezmieniony, a każde ogniwo i para kinematyczna mogą być zaliczone tylko do jednej grupy konstrukcyjnej.

Syntezę strukturalną mechanizmów płaskich należy przeprowadzić metodą Assur, która dostarcza statycznie definiowalny schemat mechanizmu płaskiego ( Q n = 0) oraz wzór Malysheva, gdyż wskutek niedokładności wykonania płaski mechanizm okazuje się w pewnym stopniu przestrzenny.

Dla mechanizmu korbowo-suwakowego, rozpatrywanego jako przestrzenny (rysunek 1.6), zgodnie ze wzorem Malysheva (1.2):

Q=W+5P 5 +4R 4 +3R 3 +2R 2 +R 1 -6N=1+5×4-6×3=3

Rysunek 1.6 – Mechanizm korbowo-suwakowy z dolnymi parami

Dla mechanizmu korbowo-suwakowego, rozpatrywanego jako przestrzenny, w którym jedną parę obrotową zastąpiono cylindryczną parą dwuruchową, a drugą kulistą parą trójruchową (rysunek 1.7), zgodnie ze wzorem Malysheva (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

Rysunek 1.7 – Mechanizm korbowo-suwakowy bez połączeń redundantnych (wyznaczalny statycznie)

Ten sam wynik otrzymamy, zamieniając pary cylindryczne i kuliste (rysunek 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

Rysunek 1.8 – Opcja zaprojektowania mechanizmu korbowo-suwakowego bez połączeń redundantnych (wyznaczalna statycznie)

Jeśli zamiast obrotowych zainstalujemy w tym mechanizmie dwie pary sferyczne, otrzymamy mechanizm bez zbędnych połączeń, ale z lokalną mobilnością (W m = 1) - obrót korbowodu wokół własnej osi (rysunek 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

Rysunek 1.9 – Mechanizm korbowo-suwakowy z możliwością poruszania się lokalnie

Rozdział 4. Części maszyn

Cechy projektu produktu

Klasyfikacja produktu

Szczegół– produkt wykonany z materiału jednorodnego, bez użycia operacji montażowych, np.: wałek wykonany z jednego kawałka metalu; korpus odlewany; blacha bimetaliczna itp.

Jednostka montażowa– wyrób, którego elementy podlegają połączeniu poprzez czynności montażowe (skręcanie, łączenie, lutowanie, zaciskanie itp.)

Węzeł- jednostka montażowa, która może być montowana oddzielnie od innych części składowych wyrobu lub wyrobu jako całości, pełniąca w wyrobach określoną funkcję, przeznaczona wyłącznie do określonego celu, wraz z innymi częściami składowymi. Typowym przykładem zespołów są podpory wałów – zespoły łożyskowe.

PRACA PRAKTYCZNA nr 1

Temat: Strukturalna synteza mechanizmów

Cel lekcji: zapoznanie się z elementami konstrukcji mechanizmu, obliczenie mobilności, eliminacja zbędnych połączeń.

Sprzęt: wytyczne dotyczące wykonywania pracy praktycznej.

Praca przeznaczona jest na 4 godziny akademickie.

ogólne informacje teoretyczne.

Aby zbadać strukturę mechanizmu, stosuje się jego schemat strukturalny. Często ten schemat mechanizmu łączy się z jego schematem kinematycznym. Ponieważ głównymi elementami konstrukcyjnymi mechanizmu są ogniwa i tworzące się z nich pary kinematyczne, analiza strukturalna oznacza analizę samych ogniw, charakteru ich połączenia w pary kinematyczne, możliwości obrotu oraz analizę kątów nacisku. Dlatego w pracy podano definicje mechanizmu, ogniw i par kinematycznych. W związku z wyborem metody badania mechanizmu rozważana jest kwestia jego klasyfikacji. Podano klasyfikację zaproponowaną przez L.V. Assur. Podczas wykonywania prac laboratoryjnych wykorzystuje się dostępne w zakładzie modele mechanizmów dźwigniowych płaskich.

Mechanizm to układ połączonych ze sobą sztywnych ciał, wykonujących pewne względne ruchy. W teorii mechanizmów wspomniane ciała sztywne nazywane są ogniwami.

Ogniwo to coś, co porusza się w mechanizmie jako jedna całość. Może składać się z jednej części, ale może również składać się z kilku części, które są ze sobą sztywno połączone.

Głównymi ogniwami mechanizmu są korba, suwak, wahacz, korbowód, wahacz i kamień. Te ruchome części są zamontowane na stałym stojaku.

Para kinematyczna to ruchome połączenie dwóch ogniw. Pary kinematyczne są klasyfikowane według szeregu cech - charakteru styku ogniw, rodzaju ich względnego ruchu, względnej ruchliwości ogniw oraz położenia trajektorii ruchu punktów ogniw w przestrzeni .

Aby zbadać mechanizm (kinematyka, moc), konstruuje się jego schemat kinematyczny. Dla konkretnego mechanizmu - w standardowej skali inżynierskiej. Elementami schematu kinematycznego są następujące ogniwa: wejściowy, wyjściowy, pośredni, a także uogólniona współrzędna. Liczba uogólnionych współrzędnych, a co za tym idzie ogniw wejściowych, jest równa ruchomości mechanizmu względem zębatki – W 3.

Ruchliwość płaskiego mechanizmu określa wzór strukturalny Czebyszewa (1):

gdzie n jest liczbą wszystkich ogniw mechanizmu;

P 1, P 2 - liczba jednej i dwóch ruchomych par kinematycznych w mechanizmie.

Z powodu błędów w produkcji mechanizmów powstają szkodliwe połączenia pasywne q - (nadmierne), które prowadzą do dodatkowych odkształceń i strat energii w wyniku tych odkształceń. Podczas projektowania należy je zidentyfikować i wyeliminować. Ich liczbę wyznacza się za pomocą wzoru strukturalnego Somowa–Małyszewa (2):

W mechanizmie bez połączeń redundantnych q ≤ 0. Ich eliminację osiąga się poprzez zmianę ruchliwości poszczególnych par kinematycznych.

Dołączenie grup strukturalnych Assur do ogniwa wiodącego jest najwygodniejszą metodą konstruowania diagramu mechanizmu. Grupa Assur to łańcuch kinematyczny, który po podłączeniu par zewnętrznych do stojaka uzyskuje zerowy stopień mobilności. Najprostszą grupę Assur tworzą dwa ogniwa połączone parą kinematyczną. Stojak nie jest częścią grupy. W grupie panuje klasa i porządek. O kolejności decyduje liczba elementów zewnętrznych par kinematycznych, którymi grupa jest połączona ze schematem mechanizmu. Klasę wyznacza liczba K, która musi spełniać zależność:

(3)

gdzie P jest liczbą par kinematycznych łącznie z elementami par, Q 1 jest liczbą ogniw grupy Assur.

Klasa i porządek tego mechanizmu odpowiada klasie i porządkowi starszej grupy Assur w tym mechanizmie. Celem klasyfikacji jest wybór metody badania mechanizmu.

Wśród różnorodnych konstrukcji mechanizmów znajdują się: mechanizmy prętowe (dźwignia), krzywkowe, cierne, przekładniowe, mechanizmy z elastycznymi ogniwami (na przykład napędy pasowe) i inne typy (ryc. 1).

Mniej powszechne klasyfikacje sugerują obecność mechanizmów z niższymi lub wyższymi parami w projekcie płaskim lub przestrzennym itp.



Rysunek 1 - Rodzaje mechanizmów

Biorąc pod uwagę możliwość warunkowego przekształcenia prawie dowolnego mechanizmu z wyższymi parami w mechanizm dźwigniowy, poniżej rozważymy te mechanizmy bardziej szczegółowo.

przygotowanie raportu

Raport musi zawierać:

1. Tytuł pracy.

2. Cel pracy.

3. Podstawowe wzory.

4. Rozwiązanie problemu.

5. Wnioski dotyczące rozwiązanego problemu.

Przykład analizy strukturalnej mechanizmu

Wykonaj analizę strukturalną mechanizmu powiązania.

Schemat kinematyczny mechanizmu dźwigniowego podano w standardowej skali inżynierskiej w położeniu określonym przez kąt α (rys. 1d).

Określić liczbę ogniw i par kinematycznych, sklasyfikować ogniwa i pary kinematyczne, określić stopień ruchomości mechanizmu za pomocą wzoru Czebyszewa, ustalić klasę i porządek mechanizmu. Identyfikuj i eliminuj zbędne połączenia.

Sekwencjonowanie:

1. Klasyfikuj ogniwa: 1- korba, 2- korbowód, 3- wahacz, 4- rozpórka. Tylko 4 linki

2. Klasyfikować pary kinematyczne: O, A, B, C – jednoruchowe, płaskie, obrotowe, dolne; 4-pary kinematyczne.

3. Wyznacz ruchliwość mechanizmu korzystając ze wzoru:

W3=3(n-1)-(2P1+1P2)=3(4-1)-(2*4+1*0)=1 (4)

4. Ustal klasę i porządek mechanizmu według Assur:

Zarysuj i wybierz w myślach ze schematu część wiodącą - mechanizm klasy 1 (M 1K - ogniwa 1.4, połączenie korby ze stojakiem, rys. 2). Ich liczba jest równa ruchomości mechanizmu (określonej w ust. 3).

Rysunek 2. Schemat mechanizmu

Rozłóż pozostałą (napędzaną) część diagramu mechanizmu na grupy Assur. (W rozważanym przykładzie pozostała część jest reprezentowana tylko przez dwa ogniwa 2,3.)

W pierwszej kolejności identyfikuje się grupę najbardziej odległą od mechanizmu klasy 1, najprostszą (ogniwa 2,3, rys. 3). W tej grupie liczba ogniw wynosi n’=2, a liczba całych par kinematycznych i elementów par kinematycznych ogółem wynosi P =3 (B – para kinematyczna, A, C – elementy par kinematycznych). Przy wyborze każdej kolejnej grupy mobilność pozostałej części nie powinna się zmieniać. Stopień mobilności grupy Assur 2-3 wynosi

Klasę grupy wyznacza się z najprostszego układu dwóch równań:

skąd klasa grupy wynosi 1.

Rząd grupy wynosi 2, ponieważ grupa jest przymocowana do głównego mechanizmu za pomocą dwóch elementów par kinematycznych A, C.

Dlatego też rozważana grupa Assur jest grupą klasy 1, rzędu 2.

Wzór na strukturę mechanizmu:

(7)

Całemu mechanizmowi przypisana jest najwyższa klasa i porządek, tj. - M1K 2P.

5. Zidentyfikuj i wyeliminuj zbędne połączenia.

Liczbę redundantnych połączeń w mechanizmie określa wyrażenie:

W mechanizmie wszystkie pary są jednoruchowe P 1 = 4, a liczba ogniw n wynosi 4. Liczba łączy redundantnych:

Wyeliminuj zbędne połączenia. Parę jednoruchową A zastępujemy np. parą jednoruchową rotacyjną dwuruchową (ryc. 1), a parę jednoruchową B parą trójruchową (ryc. kulistą 1). Następnie liczba połączeń redundantnych zostanie określona w następujący sposób.

Mają te same metody badawcze niezależnie od obszaru zastosowania czy celu funkcjonalnego.

Należy wiedzieć, czym jest grupa strukturalna (grupa Assur), jak określa się jej klasę, porządek i typ. Warto pamiętać o tabeli przedstawiającej kombinację ogniw i par kinematycznych piątej klasy w grupie:

n grup 2 4 6 8
Grupy P 5 3 6 9 12

Rozwiązanie problemu rozpoczyna się od określenia liczby stopni swobody łańcucha kinematycznego leżącego u podstaw tego mechanizmu. Zgodnie z liczbą stopni swobody przypisuje się liczbę ogniw początkowych (lub ogniw wejściowych), po czym łańcuch staje się mechanizmem.

Po dodaniu każdej grupy Assur należy otrzymać mechanizm pośredni o takiej samej liczbie stopni swobody jak dany. Po dodaniu ostatniej grupy należy otrzymać wstępnie określony mechanizm.

Należy pamiętać, że o klasie mechanizmu (a więc i sposobach jego rozwiązania) decyduje nie tylko schemat mechanizmu, ale także to, które ogniwo jest akceptowane jako wejście. Przy tym samym schemacie, ale przy różnych łączach wejściowych, można uzyskać mechanizmy różnych klas, a zatem metody ich badania będą różne.

Należy również zauważyć, że obecność zamkniętych pętli na schemacie mechanizmu nie determinuje klasy mechanizmu, gdyż po podzieleniu na grupy Assur kontury te mogą się rozpaść. Ale jeśli w grupie Assur jakiś obwód zostanie zachowany, to określa klasę tej grupy, a poprzez klasę grupy - klasę mechanizmu.

Mechanizmy mogą zawierać przeguby podwójne i bardziej złożone, dlatego należy zachować ostrożność przy ustalaniu liczby stopni swobody, a także przy podziale mechanizmu na grupy Assur.

Należy pamiętać o następujących kwestiach:

  • przy tym samym schemacie można uzyskać różne mechanizmy z punktu widzenia metod badawczych, jeśli jako dane wejściowe zostaną określone różne powiązania;
  • z tych samych grup Assur możesz tworzyć różne mechanizmy o różnych celach funkcjonalnych;
  • grupa strukturalna (grupa Assur) ma te same właściwości i metody badawcze niezależnie od mechanizmu, w jakim się znajduje. Ta bardzo ważna właściwość pozwala nam opracować metody badawcze tylko dla grup Assur, a nie dla każdego mechanizmu z ich ogromnej liczby;
  • Rozważana klasyfikacja strukturalna ma zastosowanie nie tylko do analizy istniejących mechanizmów, ale także do ukierunkowanej syntezy mechanizmów o przewidywalnych właściwościach (poprzez dołączenie grup Assur do wyjściowych lub do mechanizmów początkowych i ich dalsze nawarstwianie).

Jeżeli mechanizm ma dwa stopnie swobody, konieczne jest określenie dwóch ogniw początkowych.

Jeżeli mechanizm posiada wyższe pary kinematyczne klasy IV, to przed podziałem mechanizmu na grupy konstrukcyjne należy zastąpić wyższe pary łańcuchami z niższymi parami, gdyż Grupy Assur obejmują wyłącznie pary klasy V.

Do późniejszej analizy wskazane jest porównanie liczby stopni swobody danego mechanizmu z mechanizmem uzyskanym po wymianie wyższych par.

W mechanizmie mogą występować dodatkowe stopnie swobody. Wzór na określenie liczby stopni swobody daje poprawny wynik dla przypadku ogólnego, jednak w konkretnym przypadku dla pewnych rozmiarów ogniw rzeczywista liczba stopni swobody może różnić się od określonej ze wzoru.

Zwykle obecność okrągłej rolki zapewnia dodatkowy stopień swobody (jego obrót wokół własnej osi daje mechanizmowi dodatkową swobodę, jednak ruch ten nie wpływa na charakter pracy pozostałych ogniw i całego mechanizmu, ponieważ cały). Dlatego liczbę mechanizmów początkowych należy określić zgodnie z efektywną liczbą stopni swobody (W rzeczywista = W obliczona – W dodatkowa).

Przy wymianie najwyższej pary nadmiarowy stopień swobody automatycznie znika (dlatego po zastąpieniu najwyższej pary nowa obliczona wartość liczby stopni swobody będzie równa aktualnej liczbie stopni swobody). Jest to wygodne do monitorowania poprawności ustalenia obecności lub braku dodatkowych stopni swobody.

W niektórych przypadkach trudno jest określić klasę grup Assur, a co za tym idzie, mechanizm zgodnie ze schematem kinematycznym, ponieważ niektóre trójkąty degenerują się w linie proste, boki konturów można przedstawić za pomocą suwaków itp. W rezultacie dość trudno jest określić obecność zamkniętego konturu w grupie i liczbę jego boków. W takim przypadku wygodnie jest zastosować konstrukcję schematu blokowego mechanizmu (lub osobnej grupy).

Schemat konstrukcyjny narysowany jest bez skali, wszystkie ogniwa wchodzące w skład trzech par kinematycznych są przedstawione w postaci sztywnych trójkątów, ogniwa wchodzące w skład czterech par kinematycznych są przedstawione w postaci sztywnych czworokątów itp., wszystkie suwaki są tradycyjnie zastępowane zawiasami. W ten sposób powstaje inny mechanizm o tej samej strukturze, ale z bardziej wizualnym schematem rozwiązania tego problemu. Naturalnie w dalszych badaniach uwzględniony zostanie pierwotnie określony mechanizm.

Podziel się ze znajomymi lub zapisz dla siebie:

Ładowanie...