Структурный анализ и синтез механизмов

Всякий механизм состоит из отдельных тел (деталей). Одни из них неподвижны, другие – движутся относительно них. Все детали неизменно подвижные называются неподвижным звеном(стойка). Каждая подвижная деталь или группа деталей, образующие жесткую подвижную систему тел, называютсяподвижным звеном механизма.

Пример: шатун двигателя состоит из нескольких деталей: тело шатуна, крышек, шатунных подшипников, болтов, стягивающих эти крышки.

Детали, образующие одно звено, иногда не имеют жесткой связи между собой (пр: лента конвейера с деталями, ею переносимыми); тогда признаком того, что они относятся к одному звену, служат отсутствие движения их относительно друг друга.

Соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение называется кинематической парой.

Поверхности, линии, точки звена, по которым оно может соприкасаться с другим звеном, образуя КП, называется элементом звена.

Связанная система звеньев, образующих между собой кинематические пары, называются кинематической цепью.

P.S. только та кинематическая цепь будет механизмом, звенья которой осуществляет целесообразные движения, вытекающие из инженерных производственных задач, для выполнения которых сконструирован механизм.

В курсе ТММ рассматриваются ТОЛЬКО механизмы с твердыми телами и звеньями.

Подход ТММ:

1. кинематическая схема, т.е. такое условное изображение механизма, в котором представлены только элементы, имеющие отношение к передаче движения.

2. Все звенья считаем абсолютно твердыми; недеформируемыми

3. Считаем: зазоры отсутствуют; размеры выполнены абсолютно точно.

Сопромат ДМ …….

Матем Теорет. Механика ТММ Механизмы с упр. двигателями

Физика Точность мех-в

Классификация Кинематических Пар

Из курса ТМ известно что одно твердое тело имеет 6 степеней свободы.

6 параметров определяя положение тела в пространстве.

В кинематических парах одно звено стесняет движение другого, т.е. «накладывает ограничение (связь) на его движение».

И.И. Артоболевский. Классификация КП по числу накладываемых на их относительное движение условий связи. . Призвенья лишаются относительных движений и становятся одним звеном. Пять классов КПар:

Пример	Условное обозначение	Класс (по числу связей)	Условие связи
		1
		2
		3
		4
		5
		5
		5

Кинематические пары бывают(по Рело): Низшие (соприкосновение по поверхности)

Высшие (соприкосновение по линии или в точке)

Низшие КП	Высшие КП
- Не позволяют реализовать любой … движения	+ Позволяют реализовать любой .. движения
- обратимы	- необратимы
+ распределение движения по поверхности	- реакция приложена в точке или по линии
+ технологичность, дешевизна	- не технологично, требует точности изготовления
+ меньший износ	- большой износ
Примеры:

Замыкание КПар бывает: - геометрическое;

- силовое (вес, сила упругости пружин).

Кинематические цепиПростые(каждое звено входит не более чем в две КПары).

Сложные(в которых есть хотя бы одно звено, входящее более чем в две КПары)

Замкнутые(каждое звено которой входит по крайней мере в две КПары)

Незамкнутые(КЦ, в которой есть звенья, входящие в одну КПару).

Механизм– такая КЦ, в которой при заданном движении одного или нескольких звеньев относительно любого из низ все остальные звенья совершают однозначно определяемые движения.

Входное звено– звено, которому сообщается движение.

Выходное звено– звено, совершающее требуемое движение.

Ведущее звено– звено, для которого

Ведомое звено– звено, для которого

Часто входное звено есть ведущее звено.

Кинематическая схема есть кинематическая модель механизма.

H– число степеней свободы КЦепи

К – число звеньев

- число пар 5 класса и т.д.

Стойка неподвижна.

W– число степеней свободы относительно неподвижного звена («степень неподвижности механизма»)

- Формула Сомова П.И.(1887) – Малышева А.П.(1923)

n=k-1 – число подвижных звеньев механизма.

В плоских механизмах может быть только КП 4 и 5 классов.

Тогда - Формула Чебышева П.А. (1869)

n = 3

= 4

= 0

!!! Кроме степеней свободы звеньев и связей, активно воздействующих на характер движения механизмов, в них могут быть степени свободы и условия связи, не оказывающие никакого влияния на характер движения механизма в целом. Их удаление не изменяет движения механизма. Такие степени свободы – лишние степени свободы; связи – избыточные (пассивные) связи.

n = 4

= 5

= 1

В дальнейшем будем считать пассивные связи и лишние степени свободы исключены.

Механизмы с избыточными (пассивными) связями статически неопределимы и движение в них возможно только при наличии зазоров в КПарах.