- •Введение
- •1 Основные понятия и определения. Классификация механизмов
- •1.1 Основные понятия и определения
- •1.2 Кинематические пары и их классификация
- •1.3 Кинематические цепи и их классификация
- •1.4 Структурные, кинематические и конструктивные схемы механизмов
- •1.5 Общая классификация механизмов
- •1.5.1 Механизмы, преобразующие вид движения
- •1.5.2 Механизмы, преобразующие параметры движения
- •2 Анализ рычажных механизмов
- •2.1 Структурный анализ
- •2.2 Кинематический анализ
- •2.2.1 Основные кинематические характеристики механизмов
- •2.2.2 Цели, задачи и методы кинематического анализа
- •2.2.3 Графический метод дифференцирования (метод кинематических графиков)
- •2.2.4 Метод планов скоростей и ускорений
- •2.2.5 Понятия об аналитических методах
- •2.3 Силовой анализ
- •2.3.1 Задачи и методы силового анализа
- •2.3.2 Определение внешних сил
- •2.3.3 Трение в кинематических парах
- •2.3.4 Механический КПД машины
- •2.3.5 Определение сил реакций в кинематических парах
- •2.3.6 Кинетостатика ведущего звена (рисунок 2.54)
- •2.3.7 Определение уравновешивающей силы методом Жуковского
- •3 Анализ зубчатых механизмов
- •3.1 Основной закон зацепления (теорема Виллиса)
- •3.2 Теория эвольвенты
- •3.4 Основные параметры эвольвентных зубчатых колес
- •3.5 Способы изготовления зубчатых колес
- •3.6 Основные параметры зубчатой пары
- •3.7 Построение картины внешнего эвольвентного зацепления
- •3.8 Качественные показатели зацепления
- •3.9 Блокирующий контур
- •3.10 Кинематический анализ механизмов передач
- •3.10.1 Аналитический метод
- •3.10.2 Графоаналитический метод
- •3.11 Силовой анализ передач
- •4 Анализ кулачковых механизмов
- •4.1 Общие сведения
- •4.2 Силовой анализ
- •5 Синтез рычажных механизмов
- •5.1 Структурный синтез
- •6 Синтез планетарных механизмов
- •7 Синтез кулачковых механизмов
- •7.1 Графический метод
- •7.1.1 Законы движения ведомого звена
- •7.1.3 Определение основных размеров кулачкового механизма
- •7.1.4 Построение профиля кулачка
- •7.2 Аналитический метод
- •7.2.1 Аналитическое описание закона движения толкателя
- •7.2.2 Определение основных размеров кулачка
- •7.2.3 Построение центрового профиля кулачка
- •7.2.4 Определение радиуса ролика
- •7.2.5 Построение конструктивного профиля кулачка
- •8. Динамика машин с жесткими звеньями
- •8.1 Определение масс и моментов инерции звеньев
- •8.2 Приведение масс
- •8.3 Приведение сил
- •8.4 Режим работы машины
- •8.5 Уравнение движения
- •8.6 Неравномерность хода машинного агрегата
- •8.7 Расчет маховика без учета характеристик приводного электродвигателя
- •8.8 Динамика машин с учетом характеристик приводного электродвигателя
- •9 Динамика машин с учетом упругости звеньев
- •9.1 Структура динамического расчета
- •9.2 Динамические модели
- •9.3 Математические модели
- •9.4 Решение уравнений движения
- •9.5 Оптимизация колебательного процесса
- •10 Уравновешивание и виброзащита машин
- •10.1 Уравновешивание машин
- •10.1.1 Уравновешивание вращающихся звеньев
- •10.1.2 Уравновешивание плоских рычажных механизмов (циклических механизмов)
- •10.2 Виброзащита машин
- •10.2.1 Виброгашение
- •10.2.2 Виброизоляция
- •11 Манипуляторы и промышленные роботы
- •11.1 Виды манипуляторов и промышленных роботов
- •11.2 Структура и геометрия манипуляторов
- •11.3 Кинематика манипуляторов
- •12 Синтез системы управления механизмами машины-автомата
- •12.1 Тактограмма движения
- •12.2 Таблица включений (таблица 12.2)
- •12.3 Составление формул включения и их упрощение
- •12.4 Построение системы управления на пневматических элементах
- •12.5 Построение системы управления на электрических элементах
- •Список использованных источников
10.2.2 Виброизоляция
Основана на разделении исходной системы на две части – амортизируемый объект и основание – и в соединении этих частей посредством виброизоляторов или амортизаторов.
Рассмотрим вертикальную вибрацию машины массой m, установленную в упругие амортизаторы (рисунок 10.18). Приведенный
коэффициент жесткости |
амортизаторов – |
С, приведенный коэффициент |
||
демпфирования – ψ. |
|
|
|
|
Вертикальная |
составляющая |
силы |
инерции |
- |
F(t) = F sin ω t = mrω 2 sin ω t .
Рисунок 10.18
Уравнение движения амортизируемого объекта с одной степенью свободы Н = 1
где а11 = m, С11 = С. |
a11q1 + C11q1 = Fψ |
+ |
F(t) , |
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
Cψ |
|||
Демпфирующая сила Fψ |
= − bq |
1 , где b |
= |
||||||||
|
. |
||||||||||
2π ω |
|||||||||||
a11q1 + |
bq1 + |
C11q1 = |
F sin ω t . |
||||||||
Вводя обозначения |
|
b |
|
= 2n , |
|
C |
= K 2 , уравнение движения примет |
||||
|
a11 |
|
|||||||||
|
|
|
|
a11 |
|
|
|
вид
q1 + 2nq1 + Kq1 = mF sin ω t .
Решение неоднородного уравнения было получено раньше в виде
q1 = q*1 + q*1* ,
где q* = A* sin K*t → 0 - собственные затухающие колебания. В установившемся режиме работы их нет;
K* = K 2 − n2 = K ;
q** = A** sin w t - вынужденные колебания, которые установившемся
режиме работы имеют определяющее значение. Амплитуда вынужденных колебаний
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
A** = |
|
|
|
|
|
|
|
|
C |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||
æ |
|
|
|
w |
2 ö 2 |
|
|
y |
2 . |
|
|
|
|||||||||||||||
|
|
|
ç |
1 - |
|
|
|
÷ |
+ |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
ç |
|
|
|
K |
2 ÷ |
|
|
|
4p |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
è |
|
|
|
|
|
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Коэффициент динамичности |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
m = |
A |
** |
= |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
1 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
A |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
ст |
|
|
æ |
|
|
w |
|
2 |
ö 2 |
|
|
|
y |
2 . |
|||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ç 1 - |
|
|
|
÷ |
+ |
|
|
|
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
2 |
|
|
|
2 |
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
ç |
|
|
K |
÷ |
|
|
|
4p |
|
|
|
|||||||||
|
|
|
|
|
|
|
è |
|
|
|
ø |
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
Максимальное значение силы, передаваемой на фундамент – Fф, имеет |
|||||||||||||||||||||||||||
вид (без вывода) |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
= m F |
1 + |
|
|
y |
2 |
|
. |
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||||||||
|
ф max |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
4p 2 |
|
|
|
|
|
|
|
||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
Отношение наибольшей силы, передаваемой на фундамент к |
|||||||||||||||||||||||||||
возмущающей силе, называется коэффициентом передачи силы - Кф |
|||||||||||||||||||||||||||
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
y |
2 |
|
. |
|
|
|
|||||
Kф |
= |
|
ф max |
= |
m |
|
|
1 + |
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||||||
|
|
|
|
|
4p 2 |
|
|
|
|||||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
F |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
Коэффициент передачи силы – Кф совпадает с коэффициентом динамичности – μ, только при ψ = 0, т.е. при отсутствии демпфирования Кф = μ.
Коэффициент передачи сил характеризует качество виброзащитной системы. При жестком соединении амортизируемого объекта и основания Кф = 1. При Кф< 1 виброзащитная система эффективна, так как амплитуда
силы, действующей на основание, уменьшается. При Кф |
> 1 применение |
упругого амортизатора нецелесообразно. На рисунке |
10.19 изображен |
график зависимости коэффициента передачи силы Кф от отношения частот
ω |
при различных |
ψ. Все кривые независимо от величины |
ψ, |
|
K |
||||
|
|
|
характеризующей демпфирование системы, пересекаются в точке с координатами ( 2, 1). Следовательно, для того, чтобы максимальная
величина силы Fф max , передаваемой на основание, была меньше амплитуды возмущающей силы, должно быть выполнено условие Kω > 2 обычно принимают Kω ³ 4.
Рисунок 10.19
Для улучшения вибрационных свойств линейного амортизатора надо
уменьшать собственную частоту |
системы |
|
K ¯ = |
a |
C |
следовательно, и |
||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
a |
ω |
|
|
|
|
||||
коэффициент жесткости – С. Подставляя в |
соотношение |
³ 4 |
величину |
|||||||||||||||
K |
||||||||||||||||||
|
C , получим условие для |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
K 2 = |
определения коэффициента |
жесткости |
||||||||||||||||
|
m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
амортизатора |
|
|
|
|
|
w 2m |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||
|
w ³ 4K, w ³ |
4 |
C |
, C £ |
. |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
||||
|
m |
16 |
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|||
|
По этому условию подбираются параметры амортизатора, влияющие |
|||||||||||||||||
на |
его жесткость. Увеличение |
демпфирования при |
|
ω |
|
> |
|
|
|
ухудшает |
||||||||
|
2 |
|
||||||||||||||||
|
K |
|||||||||||||||||
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
|
виброзащитные свойства амортизатора. Поэтому достаточным считается слабое демпфирование, обеспечивающее затухание собственных колебаний. Амплитуда вынужденных колебаний амортизатора при слабом демпфировании и К < ω
|
|
|
F |
|
|
|
|
A** = |
|
|
C |
|
|
. |
|
æ |
|
|
2 |
ö |
|||
ç |
1 - |
|
w |
|
÷ |
|
|
|
|
2 |
|||||
ç |
|
|
K |
÷ |
|
||
è |
|
|
|
ø |
|
||
При К<< ω |
|
CF . |
|
|
|
||
A** = |
|
|
|