7. Замена высших пар 4-го класса цепями с низшими парами 5-го класса.

Высшая кинематическая пара четвертого класса обеспечивает две степени свободы в относительном движении звеньев, поэтому данное относительное движение имеет сложный характер (оно включает в себя несколько взаимосвязанных простых движений). 

В то же время низшая пара пятого класса обеспечивает простейшее относительное движение – вращательное или поступательное (эти два вида движения хорошо изучены и для их анализа разработаны относительно простые методы). Таким образом, с точки зрения методов исследования работы механизма, удобнее иметь дело с низшими кинематическими парами пятого класса. 

Оказывается, что высшие пары четвертого класса можно заменить эквивалентными с точки зрения работы механизма цепями с низшими парами пятого класса. При этом необходимо выполнить следующие условия:

- число степеней свободы механизма при замене не должно изменяться;

- характер мгновенного относительного движения звеньев также должен оставаться прежним.

Для выполнения этих условий замена производится в следующем порядке (рисунок 6а):

- проводится общая нормаль к соприкасающимся профилям, составляющим высшую пару, в точке их контакта;

- определяется положение центров кривизны этих профилей в данной точке контакта и в каждом центре кривизны ставится шарнир; 

- указанные шарниры соединяются жестким стержнем, в результате формируется фиктивное звено, которое в заданном механизме отсутствует;

- фиктивное звено указанными выше шарнирами присоединяется к тем звеньям механизма, которые входят в заменяемую высшую пару.

На рисунке 6 приведены примеры замены высшей кинематической пары для различных типов механизмов.

 

8. Порядок структурного исследования механизмов(определение, разложение на структурные группы, формула механизма)

Задачей структурного анализа является задача определения параметров структуры заданного механизма - числа звеньев и структурных групп, числа и вида КП, числа подвижностей (основных и местных), числа контуров и числа избыточных связей.

Порядок:

1) Пронумеровать все звенья механизма (если номера звеньев не указаны); неподвижному звену (стойке) обычно присваивают последний номер.

2) Рассчитать степень подвижности механизма и проанализировать полученный результат; при наличии местных подвижностей и (или) пассивных связей избавиться от них, и повторить расчет – в результате должна получиться фактическая степень подвижности механизма.

3) Произвести замену всех высших кинематических пар фиктивными звеньями и низшими парами (замену следует производить непосредственно на кинематической схеме механизма, используя контактные нормали и центры кривизны профилей); подтвердить расчетом величину – она должна остаться прежней.

4) Выбрать начальные звенья механизма (если они не были заданы условием задачи): если после структурного исследования механизма будет выполняться его кинематический расчет, то начальные звенья совпадают с входными, т.е. с теми, которым заданы законы движения; при последующем силовом анализе механизма за начальные звенья принимают те, к которым приложены неизвестные внешние силы или вращающие моменты.

Написать формулу строения механизма по типу (4); каждому варианту выбора начальных звеньев соответствует единственный вариант этой формулы.

Формула механизма. Пусть плоский механизм состоит из n подвижных звеньев; для соединения их между собой и для их присоединения к стойке использовано пар четвертого и пар пятого классов.

Если на движение звена в плоскости не наложено никаких условий связи, то оно обладает тремя степенями свободы; следовательно, все подвижные звенья имеют (до их соединения кинематическими парами) 3n степеней свободы; каждая пара четвертого класса является двухподвижной, т.е. из трех возможных относительных движений изымает одно; аналогично, каждая пара пятого класса является одноподвижной и из трех возможных движений изымает два. Тогда степень подвижности плоского механизма (или его число степеней свободы относительно стойки)

9) Понятие термина машина, классификация машин Понятие машина может быть в обобщенном виде выражено следующим, образом: машина есть устройство, создаваемое человеком для использоваания законов природы с целью облегчения физического и умственного труда, увеличения его производительности облегчения путем частичной или полной замены человека в его трудовых и фазиологичских функциях. В более краткой форме понятие машина может быть также определено следующим образом: машина есть устройство, выполняющее механические движения для преобразоваания энергии, материалов информации в целях замены или облегчения физического и умственного труда человека. С точки зрения выполняемых машинами функций машины можно разделить на следующие классы: а) энергетические машины б) рабочие машины в) информационные машины г) кибернетические машины Энергетической машиной называется машина, предназначенная для преобразования любого вида энергии в механическую (и наоборот). В первом случае она носит название машины-двигателя,а во втором случае машины-генератора. Рабочей машиной называется машина, предназначенная для преобразования материалов. Рабочие машины подразделяются на транспортные и технологические машины Транспортной машиной называется рабочая машина, в которой преобразование материала состоит только в изменении положения основного перемещаемого объекта. Технологической машиной называется рабочая машина, в которой преобразование материала состоит в изменении формы, свойства в состояния материала или обрабатываемого объекта. Информационной машиной называется машина для получения и преобразования информации. Информационные машины подразделяются на контрольно-управляющие и математические машины Контрольно-управляющей машиной называется машина, которая преобразует получаемую контрольно-измерительную информацию с целью управления энергетической или рабочей машинами. Математической машиной называется машина, которая преобразует информацию, получаемую в виде различных математических образов, заданных в форме отдельных чисел или алгоритмов. Кибернетической машиной называется машина, заменяющая или имитирующая различные механические, физиологические или биологические процессы, присущие чел-ку и живой природе, и обладающая элементами искусственного интелекта. Примерами энергетических машин являются электрические двигатели, двигатели внутреннего сгорания, турбины и т. д. К транспортным машинам относятся локомотивы, турбовозы, автомобили, тракторы, лифты, транспортеры.

10 Основные методы кинематического анализа. Задачей кинематического анализа является изучение движения звеньев механизма вне зависимости от сил, действующих на них. В результате по заданному закону движения ведущего звена определяются положения, угловые скорости и ускорения ведомых звеньев, а также перемещения, скорости, ускорения отдельных точек. Кинематическое исследование схем механизмов производится аналитическими и графическими методами. Аналитические методы позволяют с требуемой точностью установить аналитически функциональную зависимость кинематических параметров механизма от параметров звеньев. Эти методы отличаются сложностью и трудоемкостью. Их применение оправдывается при использовании ЭВМ. Графические методы исследования разделяются на: 1. Метод построения кинематических диаграмм. 2. Метод планов скоростей и ускорений. Метод построения кинематических диаграмм основан на графическом изображении перемещений, скоростей или ускорений отдельных точек звеньев в функции времени или перемещений ведущего звена. Переход от графиков перемещений к графикам скоростей и ускорений производится путем графического дифференцирования, а обратно - графическим интегрированием. Этот метод дает наглядное представление об изменении кинематических параметров во времени. Метод планов скоростей и ускорений позволяет при наличии планов положений механизма определить скорости и ускорения любых точек механизма для любого момента времени.Кинематические исследования этим методом начинаются с построена плана механизма, т. е. изображение его кинематической схемы в выбранном масштабе длины звеньев

[ ],где -истинный размер звена, -его масштабное изображение в мм.