- •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.
9.6 Зоны обслуживания, угол и коэффициент
сервиса
Зоной обслуживания (рабочей зоной) называется часть рабочего объема манипулятора, в которой можно выполнять данную характеризуемую расположением захвата по отношению к объекту манипулирования операцию. Для каждой точки рабочего объема манипулирования операцию. Для каждой точки рабочего объема манипулятора можно определить некоторый телесный угол , внутри которого захват можно подвести к этой точке.
Телесный угол - часть пространства, ограниченная прямыми, проведенными из одной точки (вершины) ко всем точкам какой-либо замкнутой кривой. Мерой телесного угла является площадь, вырезываемая телесным углом на сфере единичного радиуса с центром в вершине. Максимальное значение телесного угла равно Этот угол называется углом сервиса. Отношение называется коэффициентом сервиса в данной точке.
Значение этого коэффициента может меняться от 0 на границе рабочего объема до 1 для точек зоны полного сервиса. Качество манипулятора в отношении возможностей выполнения различных операций оценивается средней величиной коэффициента сервиса ср в рабочем объеме V :который называется полным коэффициентом сервиса манипулятора. Определение коэффициента сервиса по методу объемов.
Определение коэффициента сервиса в данной точке пространства покажем на примере манипулятора с двумя сферическими и одной вращательной парами (рис.9.9) для случая, когда захвачен некоторый объект пренебрежимо малых размеров, находящийся в выбранной точке D. В этом случае захват может вращаться вокруг точки D и угол сервиса определится как телесный угол, захваченный между всеми возможными положениями отрезкаCD (пренебрегая толщиной захвата). Для определения угла сервиса в выбранной точке представим манипулятор как пространственный четырехзвенный механизм с одной вращательной парой В и тремя сферическими парами A, C, D . Точки A, B, C этого механизма лежат в одной плоскости, перпендикулярной оси вращательной пары.То положение этой плоскости, которое проходит через отрезок CD называется базовой плоскостью.
В базовой плоскости механизма может рассматриваться как плоский шарнирный четырехзвенник ABCD. Этот четырехзвенник может вращаться относительно сферических пар А и D. Поэтому для определения возможных положений отрезка СD можно сперва найти его положения в плоском четырехзвеннике, а затем вращать весь четырехзвенник относительно прямой AD. Кроме того, в пространственном механизме возможно вращение звеньев АВ и ВС относительно оси, проходящей через центры сферических пар А и С. Но это вращение не оказывает влияния на положение оси захвата CD и поэтому в дальнейшем не рассматривается (это вращение соответствует одной степени маневренности).
Для того, чтобы коэффициент сервиса Q был равен единице, угол сервиса должен быть равен 4П,т.е. точка С должна иметь возможность занять любое положение на сфере радиуса CD с центром в точке D. Это условие выполняется, если в плоском четырехзвеннике звено CD может совершать полный оборот, т.е. является кривошипом. Следовательно, коэффициент сервиса равна I в той зоне обслуживания, для которой переменное расстояние между точками A и D, обозначенное через R, и постоянными длины l1= AB, l2= BC, l3= CD удовлетворяют условию существования кривошипа в шарнирном четырехзвеннике.
В рассматриваемой конструкции манипулятора звено АB не совершает полного оборота, т.е. в плоском четырехзвеннике звено АВ - коромысло. Поэтому задача об определении зоны обслуживания, в которой коэффициент сервиса Q равен I, свелась к определению длины стойки R кривошипно-коромыслового механизма по условию существования кривошипа.
В кривошипно-коромысловом механизме кривошип (l3) всегда наименьшее звено. Наибольшим звеном может быть или стойке (R), или коромысло (l1), или шатун (l2). Для существования кривошипа сумма длин наибольшего и наименьшего звеньев должна быть равна или меньше суммы длин двух других звеньев. Отсюда получаем три возможных условия существования кривошипа в кривошипно-коромысловом механизм
R+l3 l1+ l2 (I)
l1+l3 R+ l3 (II)
l2+ l3 R+ l1 (III)
Из условия (I) получаем максимальную длину стойки, удовлетворяющую условию существования кривошипа:
Rmax= l1+ l2- l3
Из условий (2) и (3) находим минимальную длину стойки:
Rmin= l1- l2+ l3
Следовательно, допускаемая область расположения точки D на базовой плоскости располагается между окружностями радиусов Rmax и Rmin с центром в точке А.
Рис.9.10.
На рис. 9.10 эта область обозначена цифрой I. Увеличивая длину R сверх Rmax получаем двухкоромысловый механизм, в котором звено CD совершает лишь часть оборота вокруг центра D и соответственно точка С располагается лишь на части сферы радиуса СD (Q<1).Увеличивать длину R можно до значения R1=l1+l2+l3
при котором все звенья манипулятора, вытягиваются в одну линию и коэффициент сервиса Q равен нулю. Зона обслуживания, расположенная между окружностями Rmax и Rmin обозначена цифрой 2.
Уменьшать величину R можно до величины R0= l1- l2- l3. Зона обслуживания,
расположенная между окружностями Rmin и R0 обозначена цифрой 3. Указанные зоны обслуживания соответствуют плоскому манипулятору. Для получения зоны обслуживания рассматриваемого пространственного манипулятора надо вращать плоский четырехзвенник относительно отрезка AD. Тогда для зоны I получаем шар, а для зоны 2 (или зоны 3) - шаровой сектор, сферическая поверхность которого определяется выражением:
где max - максимальный угол, отсчитываемый от оси AD, в пределах которого может повернуться звено CD при данном значении R . Угол max находится из соотношения:
где верхние знаки - для зоны 2 (рис. 9.II), а нижние - для зоны 3 (рис. 9.I2).
Для зоны 1 угол max= П
Из определения телесного угла следует, что угол сервиса = F / l32.
Подставляя в формулу Q= / 4П и учитывая формулу для F= 2 П l32(1-cosmax) получаем искомый коэффициент сервиса для данного значения R :
где верхние знаки - для зоны 2, а нижние - для зоны 3. Для зоны 1 коэффициент сервиса Q = 1.
олученная формула дляQ действительна при отсутствии конструктивных ограничений на относительные перемещения звеньев в кинематических парах. С учетом этих ограничений формулы для определения коэффициента сервиса усложняются, но и в каждом конкретном случае могут быть получены с использованием методов определения положений звеньев пространственных механизмов. Эти формулы используются для сравнения различных манипуляторов.