Структурный синтез механизмов

 

Теория структуры, изложенная выше, позволяет решать некоторые задачи синтеза механизмов. Например, используя формулу Сомова – Малышева, можно определить, какое количество звеньев может иметь простейший пространственный механизм, в составе которого только пары пятого класса. Для такого механизма формула приобретает вид . Из неё следует, что количество кинематических пар 5-го класса в механизме должно быть . При одном ведущем звене целое число пар получится, если n = 6. Таким образом, получается семизвенный механизм, состоящий из шести подвижных звеньев и стойки. Аналогично, но более трудоёмко, решается задача синтеза пространственного механизма с разными сочетаниями кинематических пар различных классов.

С привлечением формулы Чебышёва можно решать задачи в той же постановке и для плоского механизма. Выразив из этой формулы количество звеньев, получим

.

Пусть в механизме W= 1 (одно ведущее звено), количество пар 4-го класса . При этих данных минимальное количество пар 5-го класса для получения n целого должно быть . Подставляя эти данные в приведённую формулу, получаем . Так приходим к четырёхзвенному механизму (три подвижных звена и стойка).

Если в механизм ввести одну кинематическую пару 4-го класса (высшую пару), то для целого n достаточно , а в итоге расчёта получим . Такой механизм является трёхзвенным с высшей парой, примером которого служит простейший зубчатый механизм, включающий два зубчатых колеса и стойку (рис. 1.14, а), или кулачковый механизм (рис. 1.14, б). Согласно принципу образования механизмов по Л. В. Асуру, необходимо помнить, что кроме ведущего звена и стойки все звенья механизма должны быть в составе групп Ассура. Это необходимо учитывать при структурном синтезе механизма. Например, требуется создать механизм для преобразования вращательного движения ведущего звена в возвратно-поступательное движение ведомого звена
(рис. 1.15, а). Сколько звеньев необходимо установить между ними? Самый простой вариант ответа – одно звено (рис. 1.15, б). Если полученный механизм по его свойствам не устраивает конструктора, то как действовать дальше, сколько звеньев нужно установить между первым и последним звеньями? Ответ – три звена, которые вместе с ведомым звеном составят или две группы Ассура второго класса (рис. 1.15, в), или одну группу третьего класса (рис. 1.15, г). Между первым вариантом с одним промежуточным звеном и двумя другими вариантами с тремя промежуточными звеньями решения нет*.

 

 

 

Вопросы для самопроверки

1. Что такое машина, механизм, в чём их различие?

2. Что называют звеном механизма?

3. Что называют кинематической парой?

4. Как классифицируются кинематические пары?

5. Что называется кинематической цепью? Какие кинематические цепи существуют в механизмах?

6. Как рассчитать степень подвижности механизма?

7. Какой физический смысл имеет степень подвижности механизма?

8. Что собой представляют избыточные связи? Приведите примеры полезных и вредных избыточных связей.

9. Что такое местная подвижность (лишняя степень свободы)?

10. В чём состоит принцип структурного образования механизмов по
Л.В. Ассуру?

11. Что такое исходный механизм?

12. Что такое группа Ассура, как классифицируются группы Ассура?

13. Что называют формулой строения механизма?

14. По каким признакам классифицируют механизмы с точки зрения их структуры?

15. Как осуществляется замена высших пар низшими?

16. Как применить формулы для расчёта степени подвижности к синтезу механизмов? Поясните на примерах.