2 Кинематическое исследование плоских стержневых механизмов

Целью кинематического исследования является определение кинематических характеристик точек и звеньев механизма вне зависимости от причин, вызвавших его движение. Определение этих характеристик может представлять собой либо конечную цель исследования при проектировании механизма, либо служить источником данных для осуществления дальнейших видов исследования – силового, динамического и других.

Наиболее широко в инженерной практике используются механизмы, степень подвижности которых равна единице. Поэтому здесь рассмотрена методика кинематического анализа именно таких механизмов, когда достаточно в качестве исходных данных иметь закон изменения только одной независимой координаты – закон движения ведущего звена механизма

2.1 Методы кинематического исследования

Широко применяются три группы методов кинематического исследования: графические, аналитические и экспериментальные.

Графические методы – метод планов и метод кинематических диаграмм – отличаются наглядностью и быстротой получения решения. Они, как и всякие графические методы, не могут обеспечить получение решения с любой наперед заданной точностью, однако вполне удовлетворяют современные требования инженерных расчетов.

Аналитические методы дают возможность получить решение с любой наперед заданной точностью, допускают формализацию исследования и применение математического аппарата для отыскания экстремальных значений кинематических характеристик, законов изменения характеристик, всестороннего исследования движения механизма. Позволяют широко применять вычислительную технику для решения часто громоздких уравнений.

Экспериментальные методы используют в основном для научных исследований и для выборочной проверки результатов наиболее ответственных инженерных расчетов. Они требуют либо использования натуральных машин, что требует временного выведения машин из технологического процесса, либо создания физических моделей, а также использования преобразовательной, усилительной, регистрирующей и коммутационной аппаратуры, что удорожает применение этих методов.

2.2 Кинематические характеристики точки и звена

Точке свойственны только линейные кинематические характеристики:

линейное перемещение S, м,

; (2.1)

линейная скорость V, м/с,

; (2.2)

линейное ускорение a, м/с² ,

. (2.3)

Невозможно и не нужно для исследований наблюдать и регистрировать вращение точки. Поэтому будем считать, что точка не имеет угловых кинематических характеристик.

Звено в общем случае движения имеет только угловые кинематические характеристики:

угловое перемещение (угол поворота) φ, рад,

; (2.4)

угловая скорость ω, рад/с,

; (2.5)

угловое ускорение , рад/с²,

. (2.6)

Действительно, в этом случае линейные кинематические характеристики различных точек звена различны, и термин „линейная кинематическая характеристика звена” не имеет смысла.

В случае, когда звено совершает поступательное движение, все его точки имеют одинаковые линейные характеристики, и тогда приобретает смысл выражение „линейная кинематическая характеристика звена”.