Strukturna sinteza ravnih mehanizama. Strukturna analiza mehanizama Kinematički parovi i njihove klasifikacije

3. STRUKTURNA ANALIZA I SINTEZA MEHANIZMA

Svrha strukturne analize je proučavanje strukture mehanizma, određivanje njegovog stupnja pokretljivosti i klase.

3.1. Kinematički parovi i njihova klasifikacija

Razmotrimo glavne vrste i simbole kinematičkih parova (slika 3.1) /11/.

Riža. 3.1 Kinematički parovi i njihovi simboli

Kao znakovi klasifikacije kinematičkih parova mogu biti: broj uvjeta veze i priroda kontakta karika.

Svi kinematički parovi podijeljeni su u klase ovisno o broju ograničenja nametnutih na relativno kretanje karika, koje

Razvio Korchagin P.A.

uključeni u ove parove. Ova ograničenja nazivaju se komunikacijskim uvjetima u

	kinematičke parove /6/.
	Čvrsto tijelo (slika 3.2) u
	prostor			6 stupnjeva
	Kinematički par zahtijeva
	trajna	kontakt
				nameće
	ograničenja (uvjeti komunikacije) na njihovu
	promet. Broj komunikacijskih uvjeta
	označeno			može biti	Riža. 3.2 Moguća kretanja
	jednako od 1 do 5.		posljedično,

broj stupnjeva slobode H veze kinematičkog para u relativnom kretanju bit će /1/

Iz jednakosti proizlazi da broj stupnjeva slobode H veze kinematičkog para u relativnom gibanju može varirati od 1 do 5. Ne može postojati kinematički par koji ne nameće nikakvu vezu, jer je to u suprotnosti s definicijom kinematičkog para. par. Ali ne može postojati kinematski par koji nameće više od pet veza, jer bi u tom slučaju obje karike uključene u kinematički par bile fiksirane jedna na drugu, t.j. ne bi formirala dva, nego jedno tijelo /6/.

Klasa kinematičkog para jednaka je broju uvjeta veze nametnutih relativnom kretanju svake karike kinematičkog para /6/.

Prema prirodi kontakta karika kinematski parovi se dijele u dvije skupine: viši i niži /1/.

Kinematički par, koji nastaje dodirivanjem elemenata njegovih karika samo duž površine, je najniži, a napravljen dodirom elemenata njegovih karika samo duž linije ili u točkama je najviši. U nižim parovima uočava se geometrijska zatvorenost. U višim parovima - snaga - oprugom ili utegom /1/.

Rotacijski par(Sl. 3.1, a) - jednokretni, dopušta samo relativno rotacijsko kretanje karika oko osi. Karike 1 i 2 su u dodiru duž cilindrične površine, dakle, ovo je najniži par, zatvoren geometrijski /11/.

Prevoditeljski par(Sl. 3.1, b) - jednokretni, dopušta samo relativno translacijsko pomicanje karika. Karike 1 i 2 dodiruju se na površini, dakle, ovo je najniži par, zatvoren geometrijski /11/.

Razvio Korchagin P.A.

Cilindrični par(Sl. 3.1, c) - dvokretni, omogućuje neovisna rotirajuća i translacijska relativna kretanja karika. Karike 1 i 2 su u dodiru duž cilindrične površine, dakle ovo je najniži par, zatvoren geometrijski /11/.

sferni par(Sl. 3.1, d) - tropokretno, omogućuje tri neovisne relativne rotacije karika. Karike 1 i 2 dodiruju se na sfernoj površini, dakle, ovo je najniži par, zatvoren geometrijski /11/.

Primjeri četvero- i petokretnih parova i njihovi simboli dani su na sl. 3.1, e, f. Moguća neovisna kretanja (rotacijski i translacijski) prikazana su strelicama /11/.

Donji su otporniji na habanje, jer. kontaktna površina je veća, stoga se prijenos iste sile u nižim parovima događa pri nižem specifičnom tlaku i manjim kontaktnim naprezanjima nego u višim. Habanje je proporcionalno specifičnom tlaku, pa se elementi karika nižih parova troše sporije od viših /11/.

3.2 Kinematički lanac

kinematičkog lanca nazivaju sustavom karika koje tvore kinematičke parove /6/.

Kinematički lanci mogu biti: ravni i prostorni, otvoreni i zatvoreni, jednostavni i složeni /1/.

Prostorni lanac je lanac u kojem točke karika opisuju neplanarne putanje ili putanje smještene u ravninama koje se sijeku /1/.

Otvoreni lanac naziva se lanac u kojem su karike uključene u samo jedan kinematski par (slika 3.3, a) / 1 /.

Zatvoreni lanac naziva se lanac, čija je svaka karika uključena u najmanje dva kinematička para (slika 3.3, a, b) / 1 /.

Riža. 3.3 Kinematički lanci a) - otvoreni jednostavni; b - zatvoreno jednostavno; c) - zatvoreni kompleks

Jednostavan lanac - u kojem je svaka karika uključena u najviše dva kinematička para (slika 3.3, a, b).

Razvio Korchagin P.A.

Složeni lanac - u kojem postoji barem jedna karika uključena u više od dva kinematička para (slika 3.3, c) / 1 /.

3.3 Broj stupnjeva slobode mehaničkog sustava. Stupanj kretanja mehanizma. Strukturne formule

Broj stupnjeva slobode mehanički sustav je broj neovisnih mogućih pomaka elemenata sustava /1, 4/.

Sustav (slika 3.5) ima dva neovisna moguća pomaka u odnosu na 1 kariku, t.j. mehanički sustav ima 2 stupnja slobode

	Stupanj			mobilnost
	mehanizam		pozvao
	stupnjeva				mehanizam
	relativno		link primljen 2
	za fiksni /1/.
	Napravimo formule za izračun
	stupanj mobilnosti				mehanizam,
		pozvao		strukturni
	formule.
			prostorna
	mehanizam				mobilni

su kinematski parovi. Štoviše, broj parova pete klase je p5, četvrte klase je p4, treće je p3, druge je p2, prve je p1 /1/.

Broj stupnjeva slobode nepovezanih n veza je /1/:

Kinematički parovi nameću ograničenja (uvjeti veze). Svaki par I razreda. - jedan uvjet priključka, II razred. - dva uvjeta komunikacije itd. /jedan/

Primjena ove formule moguća je samo ako se ne nameću opći dodatni uvjeti na gibanje karika koje čine mehanizam.

Razvio Korchagin P.A.

Ako se na kretnje svih karika mehanizma u cjelini nametnu tri opća ograničenja, t.j. onda se smatra ravnim mehanizmom

3.4 Generalizirane koordinate mehanizma. Početne veze

Stupanj pokretljivosti mehanizma je ujedno i broj neovisnih koordinata karika, koje se moraju postaviti kako bi sve karike mehanizma imale dobro definirana kretanja.

Generalizirane koordinate mehanizma nazivaju se međusobno neovisne koordinate, koje određuju položaj svih karika mehanizma u odnosu na stalak /11/.

početna poveznica poziva se poveznica kojoj se dodjeljuje jedna ili više generaliziranih koordinata mehanizma /11/.

Za početnu vezu bira se ona koja pojednostavljuje daljnju analizu mehanizma, a ne poklapa se uvijek s ulaznom vezom. Za početnu vezu u nekim slučajevima je zgodno odabrati polugu /11/.

3.5 Dodatni stupnjevi slobode. Pasivne veze

Osim stupnjeva slobode veza i veza koji aktivno utječu na prirodu kretanja mehanizama, oni mogu sadržavati stupnjeve slobode i uvjete povezivanja koji nemaju nikakav utjecaj na prirodu kretanja mehanizma u cjelini. Uklanjanje iz mehanizama karika i kinematičkih parova, kojima pripadaju ti stupnjevi slobode i uvjeti veze, može se učiniti bez promjene opće prirode kretanja mehanizma u cjelini. Takvi stupnjevi slobode nazivaju se suvišnim, a veze su pasivne.

Pasivne ili redundantne veze nazivaju se uvjeti veze koji ne utječu na prirodu kretanja mehanizma /6/.

U nekim su slučajevima potrebne pasivne veze kako bi se osigurala sigurnost kretanja: na primjer, zglobni paralelogram (slika 3.6), prolazeći kroz svoj granični položaj, kada su osi svih karika na istoj pravoj liniji, može se pretvoriti u antiparalelogram; kako bi se to spriječilo, radilice AB i CD spojene su pasivnom vezom - drugom klipnjačom EF. U drugim slučajevima, pasivni spojevi povećavaju krutost sustava, eliminiraju ili smanjuju učinak deformacija na

Razvio Korchagin P.A.

kretanje mehanizma, poboljšati raspodjelu sila koje djeluju na karike mehanizma itd. /6/.

Riža. 3.6 Kinematička shema paralelogramskog mehanizma

Dodatni stupnjevi slobode su stupnjevi slobode koji ne utječu na zakon kretanja mehanizma /6/.

Lako je zamisliti da se okrugli valjak (vidi sliku 3.6) može slobodno rotirati oko svoje osi bez utjecaja na prirodu kretanja mehanizma u cjelini. Dakle, mogućnost rotacije valjka je dodatni stupanj slobode. Valjak je strukturni element uveden kako bi se smanjio otpor, sile trenja i trošenje karika. Kinematika mehanizma se neće promijeniti ako se valjak ukloni i potiskivač spoji izravno na CD vezu u kinematički par klase IV (vidi sliku 3.6, b) /6/.

Ako je poznat broj stupnjeva slobode ravnog mehanizma, tada je moguće pronaći broj viška veza q za ravni mehanizam pomoću formule /11/

i=1

Strukturne formule ne uključuju jedinične veličine, stoga se u strukturnoj analizi može pretpostaviti da su bilo koje (u određenim granicama).

Ako nema redundantnih veza (q=0), tada se montaža mehanizma odvija bez deformacije karika, čini se da se potonje samopodešavaju, a mehanizmi se nazivaju samopodešavajućim. Ako postoje redundantne veze (q > 0), tada je montaža mehanizma i pomicanje njegovih karika mogući tek kada su potonje deformirane /11/.

Prema formulama (3.6) − (3.8) provodi se strukturna analiza postojećih mehanizama i strukturne sheme novih mehanizama /11/.

Razvio Korchagin P.A.

3.6 Učinak redundantnih veza na performanse

i pouzdanost stroja

Kao što je gore navedeno, u prisutnosti viška karika (q > 0), mehanizam se ne može sastaviti bez deformacije karika. Takvi mehanizmi zahtijevaju visoku preciznu proizvodnju. Inače, tijekom procesa montaže, karike mehanizma se deformiraju, što uzrokuje opterećenje kinematičkih parova i karika sa značajnim dodatnim silama. Uz nedovoljnu točnost u izradi mehanizma s prekomjernim spojevima, trenje u kinematskim parovima može se uvelike povećati i dovesti do zaglavljivanja karika. Stoga su s ove točke gledišta suvišne karike u mehanizmu nepoželjne /11/.

Međutim, u nizu slučajeva potrebno je namjerno projektirati i proizvoditi statički neodređene mehanizme s redundantnim ograničenjima kako bi se osigurala potrebna čvrstoća i krutost sustava, posebno pri prijenosu velikih sila /11/.

Na primjer, radilica četverocilindričnog motora (slika 3.7) tvori jednokretni rotacijski par s ležajem A. To je sasvim dovoljno s gledišta kinematike ovog mehanizma s jednim stupnjem slobode (W=1). Međutim, s obzirom na veliku duljinu osovine i značajne sile koje opterećuju radilicu, potrebno je dodati još dva ležaja A ’ i A “, inače će sustav biti nefunkcionalan zbog

zbog nedovoljne čvrstoće i krutosti.
		rotacijski
dvopokretna		cilindrični, dakle
pored pet glavnih poveznica bit će
nametnuta	4×	2 = 8 dodatnih					ALI'				ALI"
(ponovne) veze. bi trebao
visoka preciznost izrade za
osiguravanje poravnanja svih oslonaca,

deformirati, te se mogu pojaviti neprihvatljivo velika naprezanja u materijalu ležaja /11/.

Prilikom projektiranja strojeva treba nastojati eliminirati suvišne spojeve ili ih svesti na minimum ako se njihovo potpuno eliminiranje pokaže neisplativo zbog složenosti dizajna ili iz nekih drugih razloga. Općenito, potrebno je tražiti optimalno rješenje, uzimajući u obzir dostupnost potrebne tehnološke opreme, trošak proizvodnje, potrebne

Razvio Korchagin P.A.

vijek trajanja i pouzdanost stroja. Stoga je ovo vrlo težak problem optimizacije za svaki konkretan slučaj /11/.

3.7 Strukturna klasifikacija ravnih mehanizama prema Assur-Artobolevskom

Trenutno se u industriji najviše koriste ravni mehanizmi. Stoga razmotrimo načelo njihove strukturne klasifikacije. /6/.

Suvremene metode kinematičke i kinetostatske analize, au velikoj mjeri i metode sinteze mehanizama povezane su s njihovom strukturnom klasifikacijom. Strukturna klasifikacija Assura Artobolevskog jedna je od najracionalnijih klasifikacija mehanizama ravnih poluga s nižim parovima. Prednost ove klasifikacije je što su metode kinematičkog, kinetostatskog i dinamičkog proučavanja mehanizama neraskidivo povezane s njom /6/.

Assur je predložio (1914-18) da se svaki ravni mehanizam s nižim parovima smatra kombinacijom početnog mehanizma i niza kinematičkih lanaca s nultim stupnjem pokretljivosti /1, 6/.

Početni (ili početni) mehanizam (Sl. 3.8) naziva se skup početnih karika i regala. /6/.

Grupa Assur (slika 3.9, a) ili strukturna skupina je kinematski lanac čiji je broj stupnjeva slobode jednak nuli, u odnosu na elemente njegovih vanjskih parova, a grupa se ne bi trebala raspasti na jednostavnije kinematičke lance koji zadovoljavaju ovaj uvjet. Ako je takav raspad moguć, onda se takav kinematski lanac sastoji od nekoliko grupa Assur /L.3/.

Razvio Korchagin P.A.

Na sl. 3.9, b prikazuje kinematički lanac čiji je stupanj pokretljivosti jednak

W=3 n − 2 p5 =3 4 − 2 6=0

No, unatoč tome, ovaj lanac nije grupa Assur, budući da se dijeli u dvije skupine (označene tankom linijom), čiji je stupanj pokretljivosti također jednak nuli.

Stupanj pokretljivosti gr. Assura je jednaka:

	W=3 n − 2 p5 =0
	p 5 =

Iz formule (3.11) može se vidjeti da n može biti samo cijeli višekratnik od dva, budući da broj kinematičkih parova p5 može biti

cijeli broj. Zatim			sastaviti				određujući
broj kinematičkih parova i karika u grupi Assur /1/
							Tablica 3.1
	Broj poveznica
	Broj kinematičkih parova

Prema sugestiji Artobolevskoga, klasa i red /1/ dodijeljeni su strukturnim skupinama.

Assura klasa jednak je broju kinematičkih parova uključenih u najsloženiju zatvorenu petlju koju čine unutarnji kinematički parovi /1/.

Red grupe Assur jednak je broju slobodnih elemenata kinematičkih parova /1/.

Klasa mehanizma jednaka je najvišoj klasi grupe Assur, koja je u njenom sastavu /1/.

Izvornom mehanizmu (vidi sliku 3.8) dodijeljena je prva klasa. Prvi stupac tablice 3.1 odnosi se na gr. Assura II razred; drugo -

III razred itd. Primjeri grupa Assur prikazani su na sl. 3.10.

Razvio Korchagin P.A.

Riža. 3.10 Grupe Assur:

a) - II razred, 2. reda; b) – III razred 3. reda; c) – III razred 4. reda;

d) – IV razred 4. reda

Najjednostavnija kombinacija broja veza i parova koji zadovoljavaju uvjet (3.11) bit će n=2, p5 =3. Skupina koja ima dvije karike i tri para razreda V naziva se skupina II drugog razreda drugog reda ili dvovodna skupina. Dvostruke skupine dolaze u pet tipova (tablica 3.2). Dvovodna grupa s tri translacijska para nije moguća jer, pričvršćena za stalak, nema nultu pokretljivost i može se kretati /6/.

3.8 Primjer strukturne analize planarnog mehanizma

Provedimo strukturnu analizu mehanizma zbrajanja prikazanog na sl. 3.11.

Redoslijed analize strukture:

1. Otkriti i eliminirati nepotrebne stupnjeve slobode i pasivne veze (u ovom slučaju rotaciju valjaka)

Razvio Korchagin P.A.

1. Strukturno i kinematičko proučavanje mehanizma ravnine poluge

1.1 Strukturna analiza mehanizma

1.1.1 Naziv poveznica i njihov broj

Dat je blok dijagram mehanizma. Mehanizam je dizajniran za pretvaranje rotacijskog kretanja poluge 1 u povratno kretanje klizača 5.

Za ovaj mehanizam klizača radilice (prikazano na 1 listu grafičkog zadatka), nazivi karika i njihov broj navedeni su u tablici 1.

stol 1

1.1.2 Kinematički parovi i njihova klasifikacija

Za ovaj mehanizam radilica-klizač, kinematički parovi i njihova klasifikacija prikazani su u tablici 2.

tablica 2

Ukupno linkova 6 od toga mobilni n=5

1.1.3 Stupanj pomicanja mehanizma

Broj stupnjeva slobode (stupanj slobode) mehanizma radilice određen je formulom P.L. Čebišev:

gdje je n broj pokretnih karika mehanizma;

P 1 je broj jednokretnih kinematičkih parova.

Jer W=1 mehanizam ima jednu vodeću vezu i ova veza je #1.

1.1.4 Dekompozicija mehanizma na strukturne grupe (Assur grupe)

Dekompozicija kliznog mehanizma radilice na strukturne skupine (Assur grupe) prikazana je u tablici 3.

Tablica 3

Skupina	grupna skica	Veze koje čine grupu	CP u grupi		Stupanj mobilnosti	Klasa, red, modifikacija grupe
			domaći	vanjski
Vodeća grupa	Oko 1 A	1–0	Oko 1	ALI	W=1	1 razred 1 pogled.
Assura Grupa	Oko 2 AB	2–3	B3 (2–3)	A (2–1) O 2 (0–3)	W=1	II razred., 2 puta., 3 mod.
Assura Grupa	Oko 3 DC	4–5	D4 (4–5)	C (2–4) D 5 (0–5)	W=1	II razred., 2 puta., 2 mod.

1.1.5 Strukturna formula mehanizma (redoslijed montaže)

Mehanizmu klase 1, tip 1, koji se sastoji od karika 0 i 1, pridružuje se grupa Assur klase II, 2 reda, 3 modifikacije, koja se sastoji od karika 2 i 3. Ovoj skupini pripada skupina Assur klase II. , 2 narudžbe, 2 izmjene, koje se sastoje od poveznica 4 i 5.

1.2 Kinematička analiza mehanizma

Svrha: određivanje položaja karika i putanja njihovih točaka, određivanje brzina i ubrzanja točaka karika, kao i određivanje kutnih brzina i kutnih ubrzanja karika prema zadanom zakonu gibanja vodećeg veza.

1.2.1 Metoda grafičke kinematičke analize

Sastoji se od ucrtavanja grafova pomaka, brzine i ubrzanja posljednje karike mehanizma u funkciji vremena (izgradnja kinematičkih dijagrama) i utvrđivanja njihovih pravih vrijednosti.

1.2.1.1 Planovi izgradnje za položaj mehanizma

Kinematička analiza započinje izradom plana položaja mehanizma. Da biste to učinili, morate znati:

1) dimenzije karika mehanizma, m;

2) veličina i smjer kutne brzine vodeće karike

.

Dimenzije karika mehanizma su:

Odaberite faktor skale duljine:

Nulti položaj je najniži položaj klizača 5 - početak prevladavanja sile F p.s.

Izrađeni plan položaja mehanizma prikazan je na listu br. 1 grafičkog dijela kolegija.

Duljina segmenata koji prikazuju veze mehanizma na crtežu bit će jednaka:

1.2.1.2 Izrada dijagrama pomaka

Dijagram pomaka pete karike grafički je prikaz zakona njezina gibanja.

Crtamo koordinatne osi (grafički dio, list br. 1). Na osi apscise odvajamo segment

, predstavljajući na skali vrijeme T(s) jedne periode (vrijeme jednog potpunog okretanja izlazne veze):

Faktor vremenskog skaliranja:

Odgađamo kretanje izlazne veze duž ordinatne osi, uzimamo je kao nulu - najniži položaj klizača. Faktor skale bit će:

Izrađeni dijagram prikazan je na listu br. 1 grafičkog dijela kolegija.

1.2.1.3 Izrada grafikona brzine

Konstrukcija dijagrama brzina provodi se metodom grafičke diferencijacije dijagrama kuta rotacije (metodom tetiva).

H 1 \u003d 25 mm - udaljenost do pola grafičke diferencijacije (P 1).

Faktor skaliranja dijagrama kutne brzine:

Izrađeni dijagram brzine prikazan je na listu br. 1 grafičkog dijela nastavnog projekta.

1.2.1.4 Izrada dijagrama ubrzanja

Konstrukcija dijagrama ubrzanja provodi se metodom grafičke diferencijacije dijagrama kutne brzine.

H 2 \u003d 15 mm - udaljenost do pola grafičke diferencijacije (P 2).

Faktor skaliranja dijagrama kutnog ubrzanja:

Izrađeni dijagram ubrzanja prikazan je na listu br. 1 grafičkog dijela kolegija.

Prave vrijednosti pomaka, brzine i ubrzanja prikazane su u sažetoj tablici 4.

Tablica 4

Pozicija br.	l, m	v, m/s	a, m/s 2
0	0,00	0,00	14,56
1	0,07	1,02	6,48
2	0,15	0,99	-1,38
3	0,22	0,88	-0,63
4	0,29	0,92	1,64
5	0,36	1,11	2,97
6	0,46	1,33	1,95
7	0,56	1,34	-3,19
8	0,65	0,59	-28,31
9	0,62	-2,69	-35,90
10	0,29	-4,53	0,94
11	0,02	-1,20	19,41

1.2.2 Grafičko-analitička metoda kinematičke analize

1.2.2.1 Izrada plana brzine

Početni podaci:

Kutna brzina pogonske veze

1. Apsolutna brzina točke A 1 na kraju vodeće veze 1

2. Faktor skale:

Duljina vektora brzine točke A.

Strukturna sinteza i analiza mehanizama

Glavne vrste mehanizama

Na temelju kinematičkih, strukturnih i funkcionalnih svojstava, mehanizmi se dijele na:

1. Poluga(slika 2 a, b) - dizajnirano za pretvaranje rotacijskog gibanja ulazne veze u povratno gibanje izlazne veze. Mogu prenositi veliku snagu i moć.

2. Cam(Sl. 2 c, d) - dizajnirano za pretvaranje rotacijskog ili povratnog gibanja ulazne veze u povratno ili povratno gibanje izlazne veze. Davanjem odgovarajućih obrisa profilima grebena i potiskača uvijek je moguće provesti bilo koji željeni zakon gibanja potiskača.

3. Nazubljeni(slika 2 f) - formirana uz pomoć zupčanika. Služi za prijenos rotacije između fiksnih i pokretnih osi. Zupčanici s paralelnim osovinama ostvaruju se uz pomoć cilindričnih zupčanika, s osi koje se sijeku - uz pomoć konusnih zupčanika, a s križnim osovinama - uz pomoć puža i pužnog kotača.

4. Trenje(Sl. 2 e) - kretanje od vodeće karike do pogonske prenosi se zbog sila trenja koje proizlaze iz kontakta ovih karika.

Strukturna sinteza mehanizma obično se naziva projektiranjem strukturnog dijagrama mehanizma, koji se sastoji od fiksnih i pomičnih karika i kinematičkih parova. To je početna faza izrade dijagrama mehanizma koji zadovoljava zadane uvjete. Početni podaci su obično vrste kretanja pogonskih i radnih karika mehanizma, relativni položaj osi rotacije i smjer translacijskog kretanja karika, njihova kutna i linearna kretanja, brzine i ubrzanja. Najprikladnija metoda za pronalaženje strukturne sheme je metoda pričvršćivanja strukturnih skupina Assur na vodeću kariku ili glavni mehanizam.

Pod strukturnom analizom mehanizma uobičajeno je razumjeti određivanje broja karika i kinematičkih parova, određivanje stupnja pokretljivosti mehanizma, kao i utvrđivanje klase i reda mehanizma.

Stupanj mobilnosti prostornog mehanizma određen je formulom Somov-Malyshev:

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

gdje je R 1, R 2, R 3, R 4, P 5 - broj kinematičkih parova s ​​jednim, dva, tri, četiri i pet pokreta; n je broj pokretnih veza.

Stupanj mobilnosti ravnog mehanizma određen je Chebyshev formulom:

Š=3n-2P H - P B (2)

gdje je rn broj nižih, a P in je broj viših kinematičkih parova.

Kao primjer, razmotrite upravljački mehanizam autopilota s četiri karike (slika 3.3): karike 1 i 2 čine cilindrični par četvrte klase, koji ima dva stupnja slobode; veze 2-3 i 4-1 tvore rotacijske parove pete klase, s jednim stupnjem slobode; karike 3-4 tvore kuglični par treće klase, s tri stupnja slobode; tada je broj pokretnih karika tri

Š=6 3-2 5-1 4-1 3=1

Stupanj mobilnosti ovog mehanizma je 1.

Kinematički lanac, čiji je broj stupnjeva slobode u odnosu na elemente njegovih vanjskih kinematičkih parova jednak nuli, naziva se Assurova strukturna skupina, nazvana po L.V. Assur, koji je bio prvi koji je temeljno istražio i predložio strukturnu klasifikaciju mehanizama s ravnim šipkama. Primjer formiranja ravnog šesterokrakog mehanizma dat je na sl. četiri.

Strukturne grupe su podijeljene po klasama i reda. Klasa grupe određena je maksimalnim brojem kinematičkih parova uključenih u jednu kariku (slika 5.).

Redoslijed skupine određen je brojem elemenata s kojima je skupina pričvršćena na glavni mehanizam (slika 6.).

Klasa i redoslijed mehanizma ovise o tome koja je karika vodeća.

Imaju iste metode istraživanja bez obzira na područje primjene ili funkcionalnu namjenu.

Potrebno je znati što je strukturna grupa (Assur grupa), kako se određuje njezina klasa, red i vrsta. Preporučljivo je zapamtiti tablicu koja prikazuje kombinaciju karika i kinematičkih parova petog razreda u grupi:

n grupa	2	4	6	8	…
P 5 grupa	3	6	9	12	…

Rješenje problema počinje određivanjem broja stupnjeva slobode kinematičkog lanca koji leži u osnovi ovog mehanizma. U skladu s brojem stupnjeva slobode dodjeljuje se broj početnih karika (ili ulaznih karika), nakon čega lanac postaje mehanizam.

Nakon pridruživanja svakoj skupini Assur, treba dobiti srednji mehanizam, s istim brojem stupnjeva slobode kao što je zadano. Nakon pričvršćivanja posljednje grupe, treba dobiti izvorno navedeni mehanizam.

Obratite pozornost na činjenicu da klasa mehanizma (a time i metode za njegovo rješavanje) nije određena samo shemom mehanizma, već i time koja se veza uzima kao ulaz. S istom shemom, ali s različitim ulaznim vezama, mogu se dobiti mehanizmi različite klase, pa će stoga i metode njihovog proučavanja biti različite.

Također treba napomenuti da prisutnost mehanizma zatvorene petlje u krugu ne određuje klasu mehanizma, budući da kada se podijele u skupine Assur, ove se konture mogu raspasti. Ali ako je neka kontura sačuvana u skupini Assur, onda ona određuje klasu ove skupine, a kroz klasu grupe, klasu mehanizma.

Kod mehanizama može doći do dvostrukih i složenijih šarki, pa treba biti oprezan pri određivanju broja stupnjeva slobode, kao i pri razbijanju mehanizma na grupe Assur.

Imajte na umu sljedeće:

• s istom shemom, možete dobiti različite mehanizme u smislu istraživačkih metoda ako postavite različite poveznice kao ulaz;
• od istih skupina Assura moguće je sastaviti različite mehanizme s različitim funkcionalnim svrhama;
• strukturna skupina (grupa Assur) ima ista svojstva i metode istraživanja, bez obzira na mehanizam u kojem se nalazi. Ovo vrlo važno svojstvo omogućuje razvoj istraživačkih metoda samo za grupe Assur, a ne za svaki mehanizam iz njihovog ogromnog broja;
• Razmatrana strukturna klasifikacija primjenjiva je ne samo za analizu postojećih mehanizama, već i za svrsishodnu sintezu mehanizama s predvidljivim svojstvima (pridruživanjem Assur skupina početnim ili početnim mehanizmima i njihovim daljnjim slojevima).

Ako mehanizam ima dva stupnja slobode, potrebno je postaviti dvije početne karike.

Ako mehanizam ima više kinematičke parove IV klase, tada je prije razbijanja mehanizma u strukturne skupine potrebno više parove zamijeniti lancima s nižim parovima, jer Assur grupe uključuju samo parove klase V.

Za naknadnu analizu preporučljivo je usporediti broj stupnjeva slobode zadanog mehanizma i mehanizma dobiven nakon zamjene viših parova.

U mehanizmu mogu postojati dodatni stupnjevi slobode. Formula za određivanje broja stupnjeva slobode daje točan rezultat za opći slučaj, ali u posebnom slučaju, za određene veličine poveznica, stvarni broj stupnjeva slobode može se razlikovati od onog određenog formulom.

Obično prisutnost okruglog valjka daje dodatni stupanj slobode (njegova rotacija oko vlastite osi daje mehanizmu dodatni stupanj slobode, ali to kretanje ne utječe na prirodu rada preostalih karika i cijelog mehanizma kao što je cijelo). Stoga se broj početnih mehanizama mora postaviti prema efektivnom broju stupnjeva slobode (W stvarno = W izračunato - W suvišno).

Prilikom zamjene najvišeg para, višak stupnja slobode automatski nestaje (dakle, nakon zamjene najvišeg para, nova izračunata vrijednost broja stupnjeva slobode bit će jednaka trenutnom broju stupnjeva slobode). To je prikladno za provjeru ispravnosti utvrđivanja prisutnosti ili odsutnosti dodatnih stupnjeva slobode.

U nekim slučajevima teško je odrediti klasu grupa Assur, a samim tim i mehanizam prema kinematičkoj shemi, budući da neki trokuti se degeneriraju u ravne linije, stranice kontura mogu biti predstavljene klizačima i tako dalje. Kao rezultat toga, prilično je teško odrediti prisutnost zatvorene konture u skupini i broj njezinih strana. U ovom slučaju, prikladno je koristiti konstrukciju strukturnog dijagrama mehanizma (ili zasebne skupine).

Blok dijagram je nacrtan bez mjerila, sve karike uključene u tri kinematička para prikazane su kao kruti trokuti, veze uključene u četiri kinematička para prikazane su kao kruti četverokuti itd., svi klizači su uvjetno zamijenjeni šarkama. Tako se formira još jedan mehanizam s istom strukturom, ali s više vizualnom shemom za rješavanje ovog problema. Naravno, u daljnjim istraživanjima razmatra se inicijalno specificirani mehanizam.

Strukturna sinteza i analiza mehanizama

Strukturna sinteza Mehanizam se sastoji u dizajniranju njegovog strukturnog dijagrama, koji se obično shvaća kao dijagram mehanizma koji pokazuje stalak, pokretne karike, vrste kinematičkih parova i njihov relativni položaj.

Metoda strukturne sinteze mehanizama, koju je predložio ruski znanstvenik L. V. Assur 1914. ᴦ., je sljedeća: mehanizam mora biti

formirana slojevitošću strukturnih skupina na jednu ili više početnih karika i stalak.

Strukturna grupa(Assur grupa) naziva se kinematski lanac čiji je broj stupnjeva slobode jednak nuli nakon što se vanjskim kinematskim parovima pričvrsti na stalak i koji se ne raspada na jednostavnije lance koji zadovoljavaju ovaj uvjet.

Princip slojevitosti ilustriran je primjerom formiranja polužnog mehanizma sa 6 karika (slika 1.3).

– kut rotacije radilice (generalizirana koordinata).

Važno je napomenuti da za strukturne skupine ravninskih mehanizama s nižim parovima

, gdje ,

gdje W je broj stupnjeva slobode; n– broj pokretnih karika; P n je broj nižih parova.

Ovaj omjer zadovoljavaju sljedeće kombinacije (tablica 1.2)

Donji parovi djeluju kao parovi s jednim pokretom.

n				…
P n				…

Najjednostavnija je strukturna grupa za koju n= 2 i P n= 3. Uobičajeno se zove strukturna grupa drugog razreda.

Narudžba strukturna skupina određena je brojem elemenata njezinih vanjskih kinematičkih parova, s kojima se može pričvrstiti na mehanizam. Sve grupe drugog razreda su drugog reda.

Strukturne skupine koje imaju n= 4 i P n\u003d 6, postoje treća ili četvrta klasa (slika 12.4)

Razred strukturna grupa u općem slučaju određena je brojem kinematičkih parova u zatvorenoj petlji koju čine unutarnji kinematički parovi.

Klasa mehanizma određena je najvišom klasom strukturne skupine uključene u njegov sastav.

Redoslijed formiranja mehanizma napisan je kao formula za njegovu strukturu. Za razmatrani primjer (slika 12.3):

drugorazredni mehanizam. Rimski brojevi označavaju klasu strukturnih skupina, a arapski brojeve karika od kojih su formirane. Ovdje obje strukturne skupine pripadaju drugoj klasi, drugom redu, prvoj vrsti.

Strukturna sinteza i analiza mehanizama - pojam i vrste. Klasifikacija i značajke kategorije "Konstrukcijska sinteza i analiza mehanizama" 2017., 2018.