Условия Структурные

Кинематические

Динамические

и т.п.

Нет

Задачи структурного синтеза

Структурные модели

Цель

Структурная схема

(пространственная)

Пространственный механизм

Плоский

механизм

Цель

Структурная схема

(плоская)

Условия

q, q_τ

Структурные модели

Да

Да

Нет

Да

Нет

Метод мысленной сборки

удалить q или

добавить W

Заключение

В учении нельзя останавливаться.

Сюнь-цзы

Настало время подвести итоги, сделать выводы и определить перспективы. Что же это такое механизм? Механизм – это система тел, предназначенная для преобразования движения одних твердых тел в требуемые движения других твердых тел, но это и элемент более общей системы (машины).

Проектирование любого механизма начинается с выбора его структурной схемы. От структуры зависят вид и основные свойства механизма. Особенностью развития структурной теории на современном этапе является то, что форма учения о структуре, разработанная И.И.Артоболевским и В.В.Добровольским, уже не соответствует его содержанию, а новая общепринятая редакция структурной теории как системы еще не создана, что наглядно проявляется в учебной литературе. В пособии излагается предложенная автором редакция учения о структуре механизмов, основанная на системном подходе, в соответствии с которым механизм рассматривается как определенное множество элементов, взаимосвязь которых обуславливает целостные свойства этого множества. Важной особенностью системного исследования является то, что не только механизм, но и структурная теория выступает как сложная система. Для определения целей и способа функционирования этой системы используется контекстный подход, учитывающий практику проектирования механизмов.

Структурная теория – это система, созданная с целью познания составных частей механизма и связей между ними, отражающих их взаимодействие, и общих методов структурного анализа и структурного синтеза.

О сновным способом познания структуры механизма является моделирование, а ключевым понятием предлагаемой редакции структурной теории – структурная модель механизма, под которой понимается условный образ механизма, достоверно отображающий его структурные свойства. Структурные модели могут иметь словесное, символьное, графическое, математическое и т.д. описания. Система структурных моделей механизма, различных по уровню глубины описания структуры, возможностям и принципам построения (геометрическим, кинематическим, функциональным), является центральным связывающим компонентом теории, так как самые разные механизмы могут быть описаны одинаковыми структурными моделями. Каждая модель отображает определенное представление о строении механизма и позволяет получить новое знание о механизме. В пособии рассматриваются четыре структурные модели, в соответствии с которыми механизм представляется состоящим из элементарных механизмов, ведущей и ведомой частей кинематической цепи, звеньев и кинематических пар, звеньев и связей. Центральными понятиями этих моделей являются соответственно: элементарные механизмы, структурные группы, кинематические пары, с вязи. Все механизмы являются трехмерными объектами, поэтому структурные модели – пространственные. Для плоских механизмов, звенья которых движутся в плоскостях параллельных одной плоскости, строятся дополнительно двумерные (плоские) структурные модели, применяемые при кинематическом и динамическом исследовании, которые являются проекциями трехмерных на плоскость. В плоских моделях (схемах) используются плоские одно- и двухподвижные кинематические пары, плоские структурные группы, тангенциальные связи, накладывающие ограничения на движение изображений звеньев в плоскости.

М етод анализа и синтеза структуры механизма заключается в чередовании логических приемов анализа и синтеза применительно к различным структурным моделям механизма. Структурный синтез выполняется исходя из структурных и некоторых кинематических и динамических условий. Одной из актуальных задач структурного синтеза является проектирование самоустанавливающихся (без избыточных связей) механизмов. В результате структурного анализа определяются структурные признаки механизма, по которым проводится его классификация, и по аналогии оцениваются технологические, конструкционные, кинематические и динамические свойства, а также подбираются методы его кинематического и силового анализа.

Предлагаемая редакция структурной теории позволяет установить причинно-следственные отношения и дать правильную трактовку научным фактам; выявить и устранить терминологические неточности, устаревшие понятия и определения; обнажить общие законы и идеи, имеющие мировоззренческое значение; определить роль и место частных законов и принципов; установить связи между различными теориями и методами; систематизировать и упорядочить знания о механизме и методах познания его структуры; определить перспективу развития структурной теории, и , в конечном итоге, сделать еще один шаг на пути повышения качества механизмов и машин.

У чение о структуре механизмов является динамично развивающимся разделом (подсистемой) теории механизмов и машин. Перспективу развития структурной теории следует рассматривать через призму требований отрасли машиностроения к теории механизмов и к машиноведению в целом для создания новых качественных, конкурентноспособных механизмов, машин и машинных агрегатов. Можно выделить несколько уровней, определяющих круг задач, связанных с анализом и синтезом структуры механизмов и машин. На уровне изучения составных частей механизма и связей между ними перспективными являются следующие направления: создание новых механизмов переменной структуры, пространственных, комбинированных, самоустанавливающихся механизмов и развитие соответствующих теорий. На уровне учета внешних связей механизма-системы с окружающей средой – создание математических моделей структуры системы, позволяющих определить ее функциональные возможности, и синтез оптимальной структуры механизма, наилучшим образом приспособленной к внешним связям. Наконец, для машинного агрегата актуальной является проблема оптимального выбора механизмов для отдельных частей и управления.

У важаемый читатель, автор надеется, что цель пособия достигнута, и вы: владеете знаниями структурной теории и умеете применять эти знания при исследовании и проектировании механизмов; дали достаточно пищи своему уму и развили свои творческие способности; сделали еще один шаг в самообразовании и закрепили навыки работы с учебной литературой. Углубить свои знания о строении механизмов и машин вы сможете, воспользовавшись дополнительными литературными источниками по теории механизмов; при изучении других учебных дисциплин машиностроительного направления, например в деталях машин используется структурная модель, в соответствии с которой механизм и машина представляются состоящими из узлов и деталей; в практической деятельности по выбранной специальности. Использованный в пособии системный подход поможет вам не только в трудовой деятельности, связанной с машиностроением, но и при анализе структуры любой из систем, в изобилии окружающих нас и влияющих на качество жизни: биологической, социальной, экономической, политической и т. д.; поможет найти ответ на вопрос: почему?

« Есть книги, которые надо только отведать, есть такие, которые лучше всего проглотить, и лишь немногие стоит разжевать и переварить» (Ф.Бэкон). К какому виду относится это пособие судить вам, но, в любом случае, автор надеется, что общение пошло вам на пользу и не оставило равнодушным.

Структурно-логические схемы структурной теории

С

k = p - n

ЗНАНИЯ

о механизме, методах его познания, истории и перспективах развития

ЗАКОНЫ, ПОЛОЖЕНИЯ,

ПРИНЦИПЫ,

раскрывающие сущ -ность явлений, рас -сматриваемых струк-турной теорией

ОБЩИЕ ЗАКОНЫ

И ВЕДУЩИЕ ИДЕИ,

имеющие мировоззрен-

ческое значение

Дедукция, индукция, син -тез, аналогия, анализ

Законы диалектики, формальной логики

ТЕРМИНЫ

И

ПОНЯТИЯ

Принцип Ассура

Формулы Малышева

Кинематическая

пара

Звено

Структурная

модель

Механизм

В плоском шарнирном четырех -звеннике оси вращательных пар параллельны

Шарнирные четырехзвенники:

плоский; сферический;

Беннета

В незамкнутых кинема -тических цепях контур -ные избыточные связи отсутствуют

Моделирование

Системный подход

труктура учения о строении механизма как науки