- •Государственное образовательное учреждение высшего
- •Лекция 13. Уравновешивание звеньев.
- •1.2. Механизмы современной техники.
- •1.3. Задачи и основные методы теории механизмов и машин.
- •План лекции
- •1. 5. 2 Классификация кинематических пар по числу связей.
- •1.5.3 Степень подвижности кинематической цепи.
- •5. 7 Избыточные связи.
- •План лекции
- •1. 5. 6 Принцип образования механизмов по Ассуру.
- •1. 5. 7 Избыточные связи
- •1. 5. 8 Классификация механизмов по общим свойствам.
- •1.5.9 Виды механизмов.
- •Тема 2
- •2. 2 Графический метод кинематического анализа - метод кинематических диаграмм.
- •2. 2. 1 Определение положений звеньев, построение траекторий точек и кинематических диаграмм.
- •2. 2. 2 Графическое дифференцирование.
- •2.2.3 Графическое интегрирование.
- •2.3 Графоаналитический метод кинематического анализа - метод планов скоростей и ускорений.
- •2.3.1 Построение планов скоростей и их свойства.
- •2.3.2 Построение планов ускорений и их свойства.
- •2.3 Графоаналитический метод кинематического анализа - метод планов скоростей и ускорений.
- •2.3.1 Построение планов скоростей.
- •2.3.2 Построение планов ускорений.
- •2. 4 Аналитические методы кинематического анализа.
- •2.5 Метод преобразования координат.
- •2.5.1. Определение положений точек в незамкнутых кинематических цепях.
- •2.5.2 Определение положений точек в замкнутых кинематических цепях.
- •2.5.3 Определение положения точек в пространственных кинематических цепях.
- •2.5.4 Уравнения преобразования координат для кинематических пар.
- •2.5.5 Определение положения захвата пространственного манипулятора в неподвижной системе координат.
- •2.5.3 Определение положений точек звеньев в пространственных кинематических цепях.
- •2. 14 Преобразование координатных систем.
- •2.5.4 Уравнения преобразования координат для конкретных кинематических пар,
- •5. 5 Определение положения захвата пространственного манипулятора в неподвижной системе координат.
- •Лекция 8
- •2.5.6 Определение положения точек в плоских механизмах
- •2.5.7 Определение положений точек, скоростей и ускорений
- •2.5.6 Определение положений точек в плоских механизмах векторным методом.
- •2.5.7 Определение угловых скоростей и ускорений звеньев и линейных скоростей и ускорений точек плоских механизмов. Аналоги скоростей и ускорений.
- •3.1. Введение в динамику машин.
- •3.2.1 Классификация сил.
- •3.1 Введение в динамику машин.
- •3.2. Силы, действующие в машинах.
- •3.2.1 Классификация сил.
- •2. Силы движущие и силы сопротивления.
- •3.2.2 Определение сил инерции.
- •3.3. Реакции в кинематических парах.
- •3.4.Кинетостатический расчет механизмов.
- •3.4.1 Задачи кинетостатики механизмов.
- •3.4.2 Условия статической определимости групп звеньев.
- •3.4.3 Графоаналитический метод кинетостатического расчета групп второго класса.
- •2. Группа 2-го вида
- •3.4.4 Аналитический метод кинетостатического
- •3.4.5 Кинетостатика ведущего звена.
- •3.4.4 Аналитический метод кинетостатического
- •Лекция 12.
- •3.5.1 Трение в поступательных кинематических
- •3.5.2 Трение во вращательной кинематической паре.
- •3. 6. Передача работы и мощности. Кпд машин. Коэффициент потерь.
- •3.6.1 Кпд поступательной кинематической пары.
- •3.6.3. Определение кпд механизма.
- •3.6.4 Кпд соединенных машин.
- •Лекция 13.
- •3.7.1 Общие условия уравновешивание вращающихся масс.
- •3.7.2 Статическое уравновешивание.
- •Уравновешивание в общем случае или динамическое уравновешивание.
- •3.7.4 Статическая и динамическая балансировка вращающихся масс.
- •Лекция 14
- •3.7.6. Уравновешивание шарнирного четырехзвенника.
- •3.8. Движение машин под действием заданных сил.
- •3.8.1. Режимы движения машины.
- •3.8.2. Характеристика внешних сил.
- •3.8.5 Определение приведенных моментов инерции и моментов сил кривошипно – ползунного механизма.
- •3.8.8 Уравнения движения в дифференциальной форме.
- •Разрешим уравнение (3.57) относительно углового ускорения
- •Лекция 17.
- •3.8.13 Определение момента инерции маховика.
- •Лекция 18.
- •3.8.16 Уравнения движения машины с учетом упругости звеньев.
- •4. 2. Основные и дополнительные условия синтеза. Ограничения при синтезе.
- •4. 3. Методы оптимального синтеза.
- •4. 4. Синтез механизмов на основании заданной целевой функции.
- •4. 5. Интерполяционный метод синтеза механизмов.
- •Лекция 20.
- •4.6. Синтез механизмов методом наилучшего приближения функций.
- •4.7. Метод квадратичного приближения.
- •4.6. Синтез механизмов методом наилучшего приближения функций.
- •4.7. Метод квадратичного приближения.
- •Тема 5 Синтез плоских рычажных механизмов (4 часа)
- •5.2 Синтез четырехзвенного кривошипно-ползунного коромыслового механизма по трем положениям аналитическим методом.
- •5.3 Синтез четырехзвенного кривошипно-коромыслового механизма по двум крайним положениям коромысла, коэффициенту изменения средней скорости и допускаемому углу давления.
- •План лекции
- •5.4.2 Синтез кривошипно-ползунного механизма.
- •5.4.З Синтез кулисного механизма.
- •Тема 6.
- •9.2. Фазы движения толкателя
- •9.3. Обоснование выбора закона движения
- •Лекция 24.
- •6.5 Синтез кулачковых механизмов.
- •6.6 Проектирование по кинематическим параметрам. Построение профиля кулачка при поступательном движении толкателя.
- •6.4 Проектирование по динамическим параметрам. Определение текущих углов давления. Аналог скорости
- •Лекция 25
- •6.10. Графическое определение текущих углов давления.
- •6.11 Аналитический метод определения основных размеров кулачкового механизма по заданному допускаемое углу давления.
- •6.12. Силовой расчет кулачкового механизма.
- •Глава 7. Синтез зубчатых зацеплений. (12 часов).
- •7.2. Основная теорема зацепления. Полюс зацепления. Центроиды колес.
- •7.3. Цилиндрическая эвольвентная зубчатая передача..
- •7.1 Виды зубчатых механизмов
- •7.2. Основная теорема зацепления. Полюс зацепления. Центроиды колес.
- •7.3. Цилиндрическая эвольвентная зубчатая передача.
- •Окружность
- •Окружность
- •5. Эвольвента - кривая без перегибо
- •7.5 Элементы и свойства эвольвентного зацепления
- •7.6. Коэффициент перекрытия
- •Лекция 28.
- •7.8. Внутреннее зацепление (рис.7.9)
- •7.9. Реечное зацепление (рис.7.10)
- •7.10. Изготовление зубчатых колес.
- •Лекция 29.
- •7.14. Толщина зуба по произвольной окружности.Условие отсутствия заострения
- •7.15. Условие отсутствия подрезания
- •Лекция 30
- •7.17 Проектирование зубчатых передач. Выбор коэффициента смещения.
- •7.18 Косозубая цилиндрическая передача.
- •Лекция 31
- •7.21 Передачи с перекрещивающимися осями.
- •7.21.1 Винтовая передача.
- •7.21.2 Червячная передача.
- •Тема 8. Синтез механизмов с подвижными осями. Лекция 32.
- •8.1 Планетарные и дифференциальные механизмы.
- •8.1 Планетарные и дифференциальные механизмы.
- •Тема 9. Основы теории машин - автоматов. ( 4 часа)
- •9.1.2. Управление от копиров.
- •9.1.3. Следящий привод.
- •9.2. Виды манипуляторов и промышленных роботов.
- •Промышленные роботы
- •9.3. Рабочий объем манипулятора и классификация движений захвата
- •9.4. Влияние расположения кинематических пар манипулятора на его маневренность
- •9.5 Структурный синтез манипуляторов
- •9.6 Зоны обслуживания, угол и коэффициент
- •Список литературы.
3.4.2 Условия статической определимости групп звеньев.
При силовом расчете многозвенных плоских механизмов важно установить метод и последовательность кинетостатического расчета, позволяющего определить реакции в кинематических парах. В связи с этим возникает необходимость выделения определенных групп звеньев из механизма и рассмотрения их равновесия.
Пусть механическая система состоит из n звеньев. Для каждого звена можно составить 6n уравнений равновесия: это 6 проекций главного вектора и главного момента сил на координатные оси. При соединении звеньев посредством кинематических пар на движение системы накладываются связи. Число этих связей определяется количеством и классом кинематических пар, Каждая кинематическая пара 5 класса накладывает на движение системы 5 условий связи, а все пар накладывают - 5 условий связи. Все кинематические пары 4 класса накладывают связей и т.д. Вся кинематическая пара накладывает связей. Число связей соответствует числу неизвестных, подлежащих определению в уравнениях равновесия системы, т.к. каждая связь системы, выражающая невозможность движения по какому - либо направлению, дает соответствующую реакцию.
Чтобы определить неизвестные, необходимо чтобы число уравнений соответствовало числу этих неизвестных (условие статически определимой системы). Для данной механической системы это соответствует условию
Для плоской механической системы кинематические пары 5 класса содержат неизвестных, а пары 4 класса - неизвестных. Если в системе звеньев, то число уравнений равновесия 3. Чтобы эта система была статически определимой необходимо чтобы . Это условие совпадает с условием образования группы Ассура. Следовательно, группы Ассура являются статически определимыми системами. После определения сил и моментов сил инерции, эти группы выделяются из механической системы, а действие отброшенных звеньев заменяется реакциями связей.
Кинетостатический расчет механизма, состоящего из ряда последовательно соединенных групп Асура, проводят для каждой группы раздельно. Учитывая, что нагрузка каждой последующей группы оказывает влияние на нагрузку предыдущей, расчет механизма следует начинать с последней, т.е. наиболее удаленной от ведущего звена группы, последовательно переходя от группы к группе, к ведущему звену.
В качестве примера рассмотрим кинетостатический расчет шестизвенного механизма (рис.3.7)
Порядок расчета доложен быть следующим:
1, Определение сил и моментов сил инерции с использованием данных кинематического расчета по формулам (3.1), (3.2)
,
(необходимые для расчета линейные ускорения центров масс и угловые ускорения звеньев могут быть взяты или из плана ускорений механизма или из данных кинематического расчета по одному из аналитических методов).
2. Приложение к точкам звеньев механизма - внешних сил, сил инерции и сил тяжести, аи к звеньям - моментов внешних сил и сил инерции.
3. Выделение из схемы механизма групп Асура с заменой отброшенных связей реакциями связей.
4. Кинетостатический расчет групп Ассура, начиная с наиболее удаленной группы от ведущего звена.
При выделении группы из механизма действие отброшенных частей заменяется силами, приложенными к элементам кинематических пар. Эти силы подлежат определению. Кроме этого, в каждой группе есть соединительная кинематическая пара, силы взаимодействия звеньев в которой также неизвестны. Таким образом, для каждой из групп неизвестны шесть компонентов, определяющих величину и линию действия искомых сил.
Совместное применение принципа Даламбера и принципа освобождаемости от связей приводит к уравнениям равновесия вида
(3.8)
(3.9)
где Fi - активные силы, действующие на звенья; - силы инерции; - реакции связей; - моменты соответствующих сил относительно некоторой точки О.
При определении неизвестных сил выделенную группу, так же как и составляющие ее звенья, можно рассматривать в состоянии равновесия. Таким образом, для любой группы второго класса можно составить три векторных уравнения сил в форме (3.8) (или шесть уравнений в проекциях) и три уравнения моментов в форме (3.9). Из них одно уравнение сил в векторной форме и одно уравнение моментов являются зависимыми.
Таким образом, при использовании графоаналитического метода расчета для определения шести неизвестных компонентов групп второго класса достаточно составить два уравнения в форме (3,8) и два уравнения в форме (3.9). Для плоских механизмов векторное уравнение (3.9) решается графически путем построения плана сил.
Указанный расчет можно проводить или графоаналитическим или аналитическим методами.
Графоаналитический метод более прост и нагляден, но очень трудоемок, особенно при исследовании картины распределения нагрузок в различных положениях механизма, и имеет невысокую точность.
Аналитический метод кинетостатического расчета более сложен в математическом описании, но дает более точный результат и оправдан при использовании вычислительной техники.
В связи с повсеместным внедрением вычислительной техники, аналитический метод находит преимущественное применение.
Поэтому графоаналитический метод кинетостатического расчета может быть рекомендован или для прикидочных расчетов или в качестве проверки результатов, полученных по алгоритму аналитического метода для одного из положений механизма.