4.1.2.Входные и выходные параметры синтеза
При выполнение второго этапа синтеза механизмов, как и при решении многих задач, например, при дифференцировании функций многих переменных, нужно выбрать часть параметров механизма постоянными. Ими обычно выбираются параметры, определяющие кинематическую схему механизма: длины звеньев, их точки, описывающие заданные траектории, или характеризующиеся заданными скоростями или ускорениями, массы и моменты инерции звеньев и т.д. Часть постоянных параметров синтеза может быть определена заданием на проектирование, а часть – может быть определена в процессе синтеза механизма.
Постоянные, независимые между собой параметры схемы механизма называются параметрами синтеза механизма. Параметры, определяемые заданием на синтез механизма, называются входными параметрами синтеза, а параметры, определяемые в процессе синтеза, называются выходными параметрами синтеза.
Пример 1.
Пусть требуется определить параметры
синтеза шарнирного четырехзвенника
(рис. 4.1), точка М
шатуна которого описывает траекторию,
мало отклоняющуюся от кривой y
=f(x)
для
.
Рис. 4.75
Кинематическим свойством данного механизма является малость отклонения точки М в любом ее положении от заданной кривой.
За выходные параметры синтеза в данном случае можно взять длины звеньев a, b, c, d, k, углы , и координаты xA и yA точки А. Эти параметры не зависят друг от друга. Другие, необходимые для синтеза параметры механизма могут быть выражены через эти параметры. Например, координаты точки D определяются из выражений и не могут считаться выходными параметрами синтеза:
xD=xA+dcos, yD=yA+dsin. (4.1)
Пример 2. Пусть динамическое требование к механизму состоит в обеспечении минимального времени перемещения кривошипа 1 из заданного углом 0 положения на угол 1.
Механизм движется под действием пружины. При синтезе такого механизма нужно наряду с геометрическими параметрами r, , e, x0, 0, 1 учесть и динамические параметры: положения центров масс BS1, BS2 массы звеньев m1, m2, m3, моменты инерции звеньев JS1, JS2, a также коэффициент kn жесткости пружины.
Рис. 4.76
Таким образом, в результате динамического синтеза рассматриваемого механизма необходимо определить 14 параметров.
4.1.3.Основные дополнительные условия синтеза
При проектировании механизма необходимо учитывать многие, часто противоречащие друг другу требования структуры, кинематики, динамики, технологии его изготовления, эксплуатации, экономики, охраны труда окружающей среды и т.д. В результате учета этих требований механизм приобретает определенные качества. Степень развития одних качеств стремятся увеличить, других уменьшить.
Каждое качество должно характеризоваться определенной величиной. Создание механизма с заданными свойствами требует экстремизации его качеств. Обычно одно из условий, наложенных на механизм, выбирается за основное. Все остальные условия считаются дополнительными.
В первом примере основным условием было получение заданной траектории точки; во втором – получение минимального времени перемещения кривошипа на заданный угол.
Основное условие выбирается исходя из назначения механизма, опыта его эксплуатации и других соображений. Дополнительные условия могут быть любыми – структурными, кинематическими, динамическими, но вид синтеза определяется только основным условием. Так, например, при выборе за основное условие одного из динамических условий проектирование механизма должно вестись методами динамического синтеза.