1. Структурный анализ рычажных механизмов. ВВЕДЕНИЕ

_{Цель работы - изучение принципов структурного построения и анализа механизмов.}

2. ТЕОРИЯ

_{Механизмом называется искусственно созданная система, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел (звеньев). Определенность движения звеньев в механизме обеспечивается тем, что они, соединяясь между собой кинематическими парами, образуют кинематические цепи.}

_{Звеном называется деталь или несколько неподвижно соединенных друг с другом деталей, которые движутся как одно целое. Ниже показаны условные изображения различных звеньев механизма и их названия.}

_{Кинематической парой называют соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение. При этом число возможных независимых движений H одного звена относительно другого называют числом подвижностей кинематической пары, а ограничения, наложенные на относительное движение звеньев в кинематической паре – условиями связи. Условные изображения наиболее распространенных кинематических пар даны в таблице 2.1.}

_{Кинематические пары классифицируются по следующим признакам:}

_{1. По числу степеней свободы H звена кинематической пары в относительном движении выделяют одноподвижные (по старой классификации - кинематические пары пятого класса), двухподвижные, трехподвижные, четырехподвижные и пятиподвижиые. Подвижность кинематической пары определяется зависимостью , где 6 – максимальное число возможных движений твердого тела в пространстве: трех поступательных по осям и трех вращательных вокруг осей координат XYZ; S – число условий связи, наложенных кинематической парой на относительное движение каждого звена.}

_{2. По характеру соприкосновения звеньев кинематические пары различаются на низшие и высшие.}

_{Таблица 2. 1}

№ п/п	Условное изображение кинематических пар	Возможные виды относительного движения	Название кинематической пары
1		В	Вращательная пара с одним неподвижным звеном
2		В	Вращательная пара с двумя подвижными звеньями
3		П	Поступательная пара с одним неподвижным звеном
4		П	Поступательная пара с двумя подвижными звеньями
5		В	Звено в различных вариантах, входящее одновременно в состав двух или трех одноподвижных вращательных пар
6		ВВВ	Трехподвижная пара – сферический шарнир
7		ВВ	Двухподвижная пара – сферический шарнир с пальцем

_{Пояснения:}

_{В – вращательное относительное движение;}

_{П – поступательное относительное движение.}

_{По характеру относительного движения звеньев одноподвижные кинематические пары подразделяются на вращательные – В, поступательные – П и винтовые.}

_{Низшими парами называются такие пары, в которых соприкосновение элементов происходит по поверхности. Например, одноподвижные поступательная и вращательная пары, а также двухподвижная цилиндрическая и трехподвижная сферическая.}

_{Высшими называются такие кинематические пары, у которых соприкосновение элементов пары происходит по линии или в точке. Например, кулачок и ролик толкателя кулачкового механизма (рис. 2.1,а) и зубья зубчатых колес (рис. 2.1,б).}

_{В Приложении 2 представлены примеры различных кинематических пар. Возможные независимые движения показаны стрелками и буквенными сочетаниями.}

_{Рис. 2.1. Высшие плоские двухподвижные кинематические пары}

_{Кинематической цепью называют систему звеньев, соединенных между собой кинематическими парами. Кинематические цепи бывают замкнутыми (рис. 2.2) и открытыми (рис. 2.3), простыми и сложными, а по виду траекторий движения точек звеньев разделяются на плоские и пространственные. Наибольшее распространение на практике имеют плоские кинематические цепи.}

_{Плоской называется кинематическая цепь, если точки ее звеньев описывают траектории, лежащие в параллельных плоскостях, то есть их траекториями являются плоские кривые. Естественно если точки звеньев описывают пространственные кривые, то такие кинематические цепи (как и кинематические пары) называются пространственными.}

Рис. 2.2 Простая плоская кинематическая цепь	Рис. 2.3. Простая пространственная кинематическая цепь манипулятора

_{Сложной называется кинематическая цепь, в которой имеется хотя бы одно звено, входящее более чем в две кинематические пары. Пример такой цепи дан на рис. 2.4,д и рис. 2.9.}

_{Степенью подвижности кинематической цепи W называют число степеней свободы кинематической цепи относительно стойки – звена, принятого за неподвижное. Для плоских механизмов применяется формула Чебышева}

,

(2.1)

_{где           n - число подвижных звеньев кинематической цепи;}

_{p1 – число одноподвижных кинематических пар;}

                _{р2 – число двухподвижных кинематических пар.}

_{В пространственных кинематических цепях степень подвижности определяется по формуле Малышева}

,

(2.2)

_{где           р3 – число трехподвижных кинематических пар;}

                _{р4 – число четырехподвижных кинематических пар;}

                _{р5 – число пятиподвижных кинематических пар.}

_{Плоские кинематические цепи с нулевой степенью подвижности называются группами Ассура. Это такие группы звеньев, которые при соединении свободными кинематическими парами со стойкой превращаются в ферму. Группы Ассура имеют только одноподвижные кинематические пары, р2=0. Тогда степень подвижности выразится}

,

_{откуда р1 = 3/2 n.}

_{Возможное число звеньев и кинематических пар в группах Ассура приведено в таблице 2.2.}

_{Таблица 2.2}

Число звеньев n	2	4	6	8	и т.д.
Число кинематических пар	3	6	9	12	и т.д.
Класс старшего контура	II	III, IV	IV, V	V, VI	и т.д.

_{Группы Ассура делятся по классификации И.И. Артоболевского на классы, порядки и виды. Класс группы задается наивысшим замкнутым контуром, входящим в ее состав. Класс же контура определяется числом внутренних кинематических пар, образующих этот замкнутый контур. Можно сказать, что:в группу Ассура II-го класса входит прямолинейный контур (таблица 2.3); в группу Ассура III-го класса – трехсторонний контур ABC (рис. 2.4,б); в группу Ассура IV-го класса – четырехсторонний подвижный контур BCDE.}

_{Таблица 2.3}

Классы контуров
II	III	III	IV	V

_{Модификации групп Ассура II, III, IV классов представлены на рис. 2.4.}

а)	б)		в)
г)		д)

Рис. 2.4. Группы Ассура

а) - II-го класса; б) в) г) - III-го класса; д) - IV-го класса

_{Группы Ассура II класса содержат два звена и три кинематических пары. Разновидности групп Ассура II класса изображены на рис. 2.5:}

· вид 1 – все кинематические пары вращательные;

· вид 2 – одна крайняя кинематическая пара – поступательная, а все остальные – вращательные;

· вид 3 – звенья соединены между собой поступательной кинематической парой, а крайние пары являются вращательными;

· вид 4 – звенья соединены вращательной парой, а обе крайние кинематические пары – поступательные;

· вид 5 – одна крайняя кинематическая пара – вращательная; все остальные – поступательные.

Вид 1	Вид 2	Вид 3
	Вид 5
Вид 4

_{Рис. 2.5. Группы Ассура II-го класса различных видов}

_{Порядок группы Ассура определяется количеством кинематических пар, которыми она присоединяется к другим звеньям, т.е. числом ее внешних (свободных) пар.}

_{В группе Ассура на рис. 2.4,б звено 2, называемое базисным, входит в три внутренние кинематические пары со звеньями 1,3 и 4. Звенья 1,3,4 называются поводками и своими внешними кинематическими парами присоединяются к другим звеньям механизма. Эта группа называется трехповодковой, или группой Ассура III класса III порядка.}

2.1. Лишние степени свободы и пассивные связи

_{При определении степени подвижности механизма необходимо учитывать наличие лишних степеней свободы и пассивных связей, которые не влияют на характер движения механизма в целом.}

_{Звенья, вносящие пассивные связи, уменьшают степень подвижности механизма, поэтому при определении степени подвижности эти звенья не учитываются.}

_{Рис. 2.6}

_{На рис. 2.6 изображен четырехзвенный механизм, у которого звено 3 вносит пассивные связи. Степень подвижности механизма с учетом пассивных связей составляет}

,

_{при           .}

_{Очевидно, что звено 3 введено конструктивно для увеличения жесткости звеньев 1 и 4. Поэтому без учета пассивной связи имеем:}

,

_{при           .}

_{Следовательно, данный механизм имеет степень подвижности W=1. В кулачковом механизме с роликовым толкателем (рис. 2.1,а) степень подвижности получается}

,

_при          

_{Здесь наблюдается лишняя степень свободы, представляющая собой дополнительную подвижность ролика относительно толкателя. Она не сказывается на степени подвижности кулачкового механизма и W=1.}

2.2. Принцип образования механизмов

_{При изучении механизмов их представляют на чертеже в виде структурной или кинематической схем.}

_{Структурной схемой механизма называется графическое изображение механизма с применением условных обозначений звеньев и кинематических пар. Кинематическая схема изображается в масштабе с указанием размеров, необходимых для кинематического расчета механизма. Звенья нумеруются арабскими цифрами в порядке их присоединения к входному звену. Кинематические пары обозначаются заглавными латинскими буквами в последовательности присоединения звеньев.}

_{Входным звеном механизма называется такое звено, закон движения которого задан. Во всяком плоском механизме имеется одно или несколько входных звеньев в виде кривошипа или ползуна (рис. 2.7,а,б). Количество входных звеньев определяется степенью подвижности механизма.}

а)

б)

_{Рис. 2.7}

_{Группа звеньев, состоящая из входного звена и стойки, называется начальным механизмом или механизмом I-го класса. Начальный механизм обладает одной степенью подвижности, и дальнейшее наслоение кинематических цепей не должно изменять степени подвижности всего механизма.}

_{Основной принцип образования механизмов, предложенный Л.В. Ассуром, заключается в следующем: любой механизм может быть образован путем последовательного присоединения кинематических цепей с нулевой степенью подвижности сначала к входному звену и стойке, а затем и к любым другим звеньям. И, наоборот, плоский механизм всегда можно разделить на механизм I-го класса и группы Ассура.}

_{Рассмотреть строение механизма – значит установить, из каких структурных групп состоит данный механизм, и в какой последовательности они присоединены друг к другу. Для выявления класса механизма необходимо расчленить его на группы Ассура, начиная отсоединение с наиболее удаленных от входного звена. При этом степень подвижности оставшейся части механизма не должна изменяться. Класс всего механизма определяется по наивысшему классу группы Ассура, входящей в механизм.}

_{Рис. 2.8}

_{Строение механизма можно записать в виде структурной формулы, которая указывает состав и последовательность присоединения групп Ассура. Например, для механизма на рис. 2.8, образованного путем присоединения к начальному механизму I-го класса группы Ассура II-го класса, II-го порядка, 2-го вида, структурная формула имеет вид:}

,

_{где в числителе перечислены звенья, а в знаменателе указаны кинематические пары, входящие в группы звеньев:}

_{I – начальный механизм первого класса;}

_{II – группа Ассура второго класса.}

_{Здесь ВА(1,4), ВВ(2,1), ВС(3,2) – индекс вращательных кинематических пар в точках, обозначенных на схеме, с указанием соединяемых звеньев;}

_{ПС(3,4) – индекс поступательной кинематической пары, позволяющей поступательное относительное движение звеньев.}

_{Данный механизм II класса, так как самый высокий класс группы Ассура – второй.}

_{Рис. 2.9}

_{Класс и порядок механизма в некоторых случаях может меняться в зависимости от того, какое звено принято в качестве входного. Если для шестизвенного механизма (рис. 2.9) принять за входное звено 5 (возможно, и 4), то весь механизм будет II класса, так как структурная формула имеет вид}

,

_{а если принять за входное звено I, то невозможно выделить группу звеньев II класса, и механизм разбивается на начальный механизм I класса и группу Ассура III класса. Структурная формула выглядит так}

_{Рассмотренное строение плоских механизмов может быть распространено на механизмы, в составе которых имеются и высшие кинематические пары. Для этого каждая пара заменяется кинематической цепью, в состав которой входят только одноподвижные кинематические пары (шарниры и ползуны).}

2.3. Замена высших кинематических пар

_{Чтобы заменяющий механизм был кинематически эквивалентным заменяемому, необходимо при замене придерживаться определенных правил, которые заключаются в следующем: если высшая пара представляет касание профилей 1 и 2 (рис. 2.10), то в точке контакта В надо провести нормаль n-n к профилям. На этой линии найти центры кривизны профилей и установить в них шарниры D и Е, соединив их жестким фиктивным звеном 3. Соединяя шарниры D и Е с центрами А и С, получим заменяющий механизм – шарнирный четырехзвенник ADEC.}

_{Рис. 2.10}

_{В случае, если один из профилей высшей пары будет прямой линией, центр кривизны его будет удален в бесконечность и фиктивное звено будет входить в одну вращательную и одну поступательную пару. Такая замена показана на рис. 2.11.}

а) заменяемый механизм	б) заменяющий механизм
Рис. 2.11

_{Заменяющие механизмы строятся для структурного и кинематического исследования.}

2.4. Порядок проведения лабораторной работы в действительности

_{Студент должен рассмотреть два механизма, при этом следует определить число звеньев и кинематических пар, изобразить структурную схему механизма и составить структурную формулу.}

_{Оборудование: для студентов всех специальностей - механизм с низшими кинематическими парами, а для механиков, дополнительно, механизм с высшей кинематической парой.}

_{Инструменты: линейка, треугольник, циркуль и транспортир.}

_{1. Ознакомиться с принципом действия механизма и установить его назначение (Например: преобразовать вращательное движение в поступательное).}

_{2. Определить: какие из звеньев являются кривошипом, шатуном, ползуном, кулисой, коромыслом. Наименование звеньев записать в таблицу основных результатов.}

_{3. Вычертить одно из положений механизма в виде структурной схемы, при котором достаточно наглядно видны все звенья (не будет наложения одного звена на другое). Указать стрелкой направление вращения входного звена – кривошипа.}

_{4. Пронумеровать звенья арабскими цифрами в порядке их присоединения к кривошипу (1,2,3 и т.д.).}

_{5. Обозначить кинематические пары заглавными латинскими буквами в последовательности присоединения звеньев.}

_{6. Определить:}

· число подвижных звеньев (n);

· тип кинематических пар (В - вращательная, П- поступательная);

· количество одноподвижных (р₁) и двухподвижных (р₂) кинематических пар;

· степень подвижности W механизма;

· наличие пассивных связей и лишних степеней свободы; результаты занести в таблицу.

_{7. Расчленить механизм на структурные группы Ассура и начальный механизм.}

_{8. Вычертить структурные группы Ассура и начальный механизм с правильным обозначением кинематических пар и звеньев механизма, начиная с наиболее удаленной группы.}

_{9. Определить для каждой группы Ассура: класс, вид, степень подвижности и составить структурную формулу механизма.}

_{10. Определить степень подвижности начального механизма и составить структурную формулу.}

_{11. Составить структурную формулу для механизма в целом.}

_{12. Определить класс всего механизма.}

_{13. Показать на схеме расстояния в мм между неподвижными элементами кинематических пар (базовыми точками на стойке), приняв за начало системы координат центр вращения кривошипа. Определить все размеры между центрами шарниров и результаты записать в таблицу.}

_{14. Подписать и защитить отчет по лабораторной работе.}

2.5. Условные изображения и название звеньев механизма (приложение 1)

_{Стойка – это неподвижное звено. В зависимости от характера движения относительно стойки звенья называют:}

· кривошипом (АО) – звено 1, которое образует вращательную пару со стойкой и совершает полный оборот вокруг неподвижной оси.

· шатуном (AB,CD) – звено 2, соединенное вращательными парами с подвижными звеньями, но не связанное со стойкой 6;

· ползуном (B, D, E) – звено 3, шарнирно соединенное со звеном 2 и поступательно перемещающееся по неподвижным направляющим;

· коромыслом (ВС) – звено 4, которое совершает неполный оборот вокруг оси, связанной со стойкой;

· кулисой (ВС) – звено 5, вращающееся вокруг стойки 6, которое является направляющей для кулисного камня;

· кулисным камнем (A) – звено 3`, образующее поступательную пару с кулисой.

2.6. Примеры кинематических пар и комбинации независимых движений (приложение 2)

Тип пар	Название	Возможные движения и условные обозначения	Примеры кинематических пар
Плоские	Одноподвижная, низшая
	Двухподвижная высшая	ВП
Пространственные	Винтовая – одноподвижная, низшая
	Двухподвижная, низшая – цилиндрическая
	Трехподвижная, низшая – сферическая
	Четырехподвижная, высшая – шар-цилиндр
	Пятиподвижная, высшая – шар-плоскость

2.7. Основные понятия, определения и термины (приложение 3)

_{МЕХАНИЗМ – система тел, созданная для преобразования движения одного или нескольких твердых тел в требуемые движения других тел.}

_{МАШИНА – устройство, выполняющее механические движения для преобразования энергии, материалов и информации с целью замены или облегчения физического и умственного труда.}

_{ЗВЕНО – одна или несколько неподвижно соединенных друг с другом деталей, входящих в механизм и движущихся, как одно целое.}

_{КИНЕМАТИЧЕСКАЯ ПАРА – соединение двух звеньев, допускающее их относительное движение. В плоских механизмах встречаются одноподвижные кинематические пары с касанием звеньев по поверхности (низшие – вращательные и поступательные), а также двухподвижные с касанием звеньев в точке (высшие – в зубчатых зацеплениях и кулачковых механизмах).}

_{ЭЛЕМЕНТ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ПАРЫ –совокупность поверхностей, линий и точек звена, по которым оно может соприкасаться с другим звеном, образуя кинематическую пару.}

_{СТЕПЕНЬ ПОДВИЖНОСТИ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ПАРЫ – целое число, показывающее сколько независимых движений позволяет делать данная пара одному звену относительно другого. По степени подвижности пары делят на: одноподвижные, двухподвижные, трехподвижные, четырехподвижные и пятиподвижные.}

_{ОДНОПОДВИЖНАЯ ПАРА – кинематическая пара с одной степенью свободы в относительном движении ее звеньев. Одноподвижными являются поступательная, вращательная и винтовая пары.}

_{ДВУХПОДВИЖНАЯ ПАРА – кинематическая пара с двумя степенями свободы в относительном движении ее звеньев. Двухподвижными парами в плоских механизмах считают все высшие пары (зуб+зуб и кулачек+толкатель)}

_{ВРАЩАТЕЛЬНАЯ ПАРА – одноподвижная пара, допускающая вращательное движение одного звена относительно другого [см. кинематическая пара].}

_{ПОСТУПАТЕЛЬНАЯ ПАРА – одноподвижная пара, допускающая прямолинейно-поступательное движение одного звена относительно другого.}

_{ПЛОСКИЙ МЕХАНИЗМ – механизм, точки звеньев которого описывают траектории, лежащие в параллельных плоскостях.}

_{ПРОСТРАНСТВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ – механизм, точки звеньев которого описывают пространственные траектории или траектории, лежащие в пересекающихся плоскостях.}

_{ШАРНИРНЫЙ МЕХАНИЗМ – механизм, звенья которого образуют только вращательные пары. Примерами шарнирных механизмов являются кривошипно-коромысловый механизм, двухкоромысловый механизм и др.}

_{ШАРНИРНЫЙ ЧЕТЫРЕХЗВЕННЫЙ МЕХАНИЗМ (шарнирный четырехзвенник) – шарнирный механизм, содержащий три подвижных звена и стойку.}

_{РЫЧАЖНЫЙ МЕХАНИЗМ – механизм, звенья которого образуют только вращательные, поступательные, цилиндрические и сферические пары. Примерами рычажного механизма являются кривошипно-ползунный механизм, кулисный механизм и др.}

_{КРИВОШИПНО-КОРОМЫСЛОВЫЙ МЕХАНИЗМ – шарнирный четырехзвенный механизм, в состав которого входят кривошип и коромысло.}

_{КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННЫЙ МЕХАНИЗМ – рычажный четырехзвенный механизм, в состав которого входят кривошип и ползун. Кривошипно-ползунный механизм служит для преобразования вращательного движения кривошипа в возвратно-поступательное движение ползуна или, наоборот, возвратно-поступательного движения ползуна во вращательное движение кривошипа.}

_{КРИВОШИПНО-КУЛИСНЫЙ МЕХАНИЗМ – рычажный четырехзвенный механизм, в состав которого входят кривошип и кулиса. Кривошипно-кулисный механизм служит для передачи и преобразования вращательного движения кривошипа во вращательное или качательное движение кулисы и, наоборот, движение кулисы во вращение кривошипа.}

_{СТОЙКА (редко: корпус, рама, станина, основание) – звено, принимаемое за неподвижное.}

_{КРИВОШИП (иногда: коленчатый вал, коленвал, эксцентрик, водило) – вращающееся звено, которое может совершать полный оборот вокруг неподвижной оси.}

_{КОРОМЫСЛО (редко рычаг) – вращающееся звено, которое может совершать только неполный оборот вокруг неподвижной оси.}

_{ПОЛЗУН (поршень – в двигателях и компрессорах, толкатель – в кулачковых механизмах, суппорт – в станках, кулисный камень) – звено, образующее поступательную пару с другим звеном (чаще всего со стойкой).}

_{КУЛИСА – звено, вращающееся вокруг неподвижной оси и образующее с другим подвижным звеном поступательную пару.}

_{ШАТУН – звено, образующее кинематические пары только с подвижными звеньями.}

_{ШАТУННАЯ КРИВАЯ – траектория, описываемая какой-либо точкой шатуна.}

_{ДВУХКРИВОШИПНЫЙ МЕХАНИЗМ – шарнирный четырехзвенный механизм, в который входят два кривошипа. Двухкривошипный механизм служит для передачи и преобразования вращательного движения. За один оборот одного кривошипа другой кривошип совершает также один оборот. Равномерному вращению одного кривошипа соответствует обычно неравномерное вращение другого кривошипа.}

_{ДВУХКОРОМЫСЛОВЫЙ МЕХАНИЗМ – шарнирный четырехзвенный механизм, в состав которого входят два коромысла. Двухкоромысловый механизм служит для преобразования качательного движения одного коромысла в качательное движение другого коромысла.}

_{ВХОДНОЕ ЗВЕНО – звено, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в требуемые движения других звеньев. Входное звено соединено с двигателем либо с выходным звеном другого механизма.}

_{ВЫХОДНОЕ ЗВЕНО – звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм. Выходное звено соединено с исполнительным устройством (рабочим органом, указателем прибора), либо со входным звеном другого механизма.}

_{ВЕДУЩЕЕ ЗВЕНО – звено, для которого сумма элементарных работ внешних сил, приложенных к нему, положительна. Для вращающихся ведущих звеньев (схема а) момент Т и угловая скорость ω, а для поступательно движущегося ведущего звена проекция силы F на направление движения и линейная скорость V (схема б) направлены в одну сторону.}

а)

б)

_{Обычно ведущее звено совпадает с входным звеном, но в процессе движения одно и то же входное звено может быть ведущим или ведомым. Например, поршень в двигателе внутреннего сгорания при сгорании смеси – ведущее звено, но при всасывании и сжатии смеси, а также при выпуске отработанных газов – ведомое звено.}

_{ВЕДОМОЕ ЗВЕНО – звено, для которого сумма элементарных работ внешних сил, приложенных к нему, отрицательна. Для вращающегося ведомого звена (схема а) момент силы Т и угловая скорость ω, а для поступательно движущегося звена (схема б) проекция силы F на направление движения ведомого звена и линейная скорость V направлены в противоположные стороны.}

а)

б)

_{Обычно ведомое звено совпадает с выходным звеном, но в процессе движения одно и то же выходное звено может быть ведомым или ведущим, например, колесо электровоза при разгоне – ведомое звено, а при замедлении на ровном участке – ведущее звено (двигатель, соединенный с колесом через редуктор превращается в генератор и отдает энергию в сеть).}

_{СТЕПЕНЬ ПОДВИЖНОСТИ МЕХАНИЗМА – целое число (W), показывающее сколько независимых движений нужно подвести к механизму, чтобы на выходе получить одно или наоборот. Большинство механизмов имеет степень подвижности W = 1; у дифференциальных механизмов W = 2; у роботов и манипуляторов W = 4–8 (чаще всего у них W = 4), также как и у основного механизма экскаватора.}

_{СИНТЕЗ МЕХАНИЗМОВ – проектирование схемы механизма по заданным его свойствам. Синтез включает в себя выбор структурной схемы и определение постоянных параметров выбранной схемы механизма по заданным его свойствам. Различают: структурный синтез механизмов – выбор его схемы; метрический синтез – нахождение размеров звеньев и динамический синтез – распределение масс звеньев.}

_{СИНТЕЗ МЕХАНИЗМОВ ПО ЧЕБЫШЕВУ – синтез механизмов по методу наилучшего равномерного приближения функций.}

3. ОБОРУДОВАНИЕ

_{Для работы в этой лабораторной работе применяются следующие клавиши:}

_{W, S, A, D – для перемещения в пространстве;}

_{F2, E – аналоги средней клавиши манипулятора (при первом нажатии берется объект, при последующем – ставится);}

_{Ctrl – присесть;}

_{Z – визуальное приближение;}

_{F10 – выход из программы.}

Рис. 3.1. Активные клавиши клавиатуры

_{Рис. 3.3. Функции манипулятора}

_{Левая клавиша манипулятора (ЛКМ) – управление объектами (в режиме манипуляции).}

_{Средняя клавиша манипулятора (СКМ) – взять (применить) объект (в режиме манипуляции). Также данная клавиша позволяет проводить ускоренную работу с некоторыми объектами (например, ускоренное закручивание (откручивание) рукоятки тормозного устройства).}

_{Правая клавиша манипулятора (ПКМ) – переход в режим манипуляции (управление объектами), возврат в режим навигации (перемещения по сцене).}

_{Примечание: При появившемся курсоре невозможно перевести взгляд вверх и стороны.}

3.1. Оборудование в лабораторной работе

_{В виртуальной лаборатории представлены активные образцы рычажных механизмов}

Рис. 3.3. Рычажные механизмы

4. ОТЧЕТ

4.1. Пример отчета

_{Лабораторная работа №4}

_{Студент: Сидоров А.В.}

_{Структурный анализ механизма. Группа: ПДМ-03-2}

_Цель:

_{I. Изучение принципов строения и структурного анализа механизмов.}

_{Оборудование:}

_{I. Модель механизма с низшими кинематическими парами.}

_{II. Модель механизма с высшей кинематической парой.}

_{Инструменты: линейка, треугольник, циркуль, транспортир.}

_{I. АНАЛИЗ РЫЧАЖНОГО ШЕСТИЗВЕННИКА}

_{1) Структурная схема.}

_{Назначение механизма: преобразовать вращательное движение кривошипа в поступательное движение ползуна с усложненным законом движения.}

_{2) Звенья механизма.}

Номер звена	Наименование	Подвижность звеньев	Число подвижных звеньев
1	кривошип	подвижное	n=5
2	шатун	– « » –
3	коромысло	– « » –
4	шатун	– « » –
5	ползун	подвижное
6	стойка	неподвижное

_{3) Кинематические пары}

Обозначение	Соединяемые элемент	Тип пары			Индекс пары	Число пар
		вид движения	характер соединения	подвижность		одноподвижн.	двухподвижн.
O A B C D E E	1,6 2,1 3,2 3,6 4,2 5,4 5,6	вращат. – « » – – « » – – « » – – « » – вращат. поступ.	низшая – « » – – « » – – « » – – « » – – « » – Низшая	одноподвижн. – « » – – « » – – « » – – « » – – « » – Одноподвижн	В(1,6) В(2,1) В(3,2) В(3,6) В(4,2) В(5,4) П(5,6)	p1=7	p2=0

_{4) Определение степени подвижности механизма}

_{Лишних степеней свободы и пассивных связей нет.}

_{5) Строение групп Ассура.}

а)	Последняя группа Ассура II класса, II порядка, 2-го вида Структурная формула:
б)	Предпоследняя группа Ассура II класса, II порядка, 1-го вида Структурная формула:
в)	Начальный механизм I класса Структурная формула:

_{6) Структурная формула всего механизма:}

_{Данный механизм II класса, так как самый высокий класс группы Ассура – второй.}

_{Работу выполнил________________00.00.00 г.}

_{Отчет принял__________________}

_{II. МЕХАНИЗМ С ВЫСШЕЙ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ ПАРОЙ}

_{1) На схеме приведен механизм приемника давления электрического дистанционного манометра.}

_{2) Звенья механизма.}

Номер звена	Наименование	Подвижность звеньев	Число подвижных звеньев
1	ползун	подвижное	n=4
2	коромысло	– « » –
3	шатун	– « » –
4	шток	подвижное
5	стойка	неподвижное

_{3) Кинематические пары}

Обозначение	Соединяемые элементы	Тип пары			Индекс пары	Число пар
		вид движения	характер соединия	подвижность		одноподвижн.	двухподвижн.
A B C D E F	1,5 1,2 5,2 2,3 3,4 4,5	поступ. вращат. вращат. вращат. вращат. поступ.	низшая высшая низшая низшая низшая низшая	одноподвижн. двухподвижн. одноподвижн. одноподвижн. одноподвижн. одноподвижн. одноподвижн.	П(1,5) В(1,2) В(5,2) В(2,3) В(3,4) П(4,5)	p1=5	p2=1

_{4) Степень подвижности механизма.}

_{5) Строим заменяющий механизм.}

_{Здесь двухподвижная кинематическая пара в точке В заменена двумя одноподвижными в точках В и О путем введения жесткого фиктивного звена 6. Для заменяющего механизма имеем n =5, p1 =7, р2=0, и получаем:}

_{6) Группы Ассура.}

а)	Последняя группа Ассура II класса, II порядка, 2 вида и Структурная формула:
б)	Предпоследняя группа Ассура II класса, II порядка, 2 вида и Структурная формула:
в)	Начальный механизм I-го класса Структурная формула:

_{7) Структурная формула всего механизма:}

_{Данный механизм II-го класса, т.к. наивысший класс групп Ассура, входящих в состав механизма – второй.}

5. КОНТРОЛЬНЫЕ ВОПРОСЫ

_{1. Что такое механизм, звено, кинематическая пара, кинематическая цепь, кинематическая схема, структурная схема?}

_{2. Как подразделяются кинематические пары?}

_{3. Что такое низшая и высшая кинематические пары?}

_{4. Что такое степень подвижности механизма и как ее определить?}

_{5. Как влияют пассивные связи на степень подвижности механизма?}

_{6. Какие звенья образуют механизм I-го класса?}

_{7. Как может быть образован механизм?}

_{8. Что такое группа Ассура?}

_{9. Как определить класс группы Ассура, ее порядок и вид?}

_{10. Какие группы Ассура находят наибольшее распространение?}

_{11. Как определить класс всего механизма?}

_{12. В какой последовательности механизм разбивается на группы Ассура?}

_{13. Как составляется структурная формула механизма?}

6. СПИСОК ИСПОЛЬЗОВАННОЙ ЛИТЕРАТУРЫ

_{1. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин / И.И. Артоболевский. - Москва : Наука, 1988. - 583 с.}

_{2. Артоболевский И.И., Эдельштейн Б.В. Сборник задач по теории механизмов и машин / И.И. Артоболевский, Б.В. Эдельштейн. -  Москва : Наука, 1975.}

_{3. Иосилевич Г.Б. Прикладная механика : учебник для ВУЗов / [Г.Б. Иосилевич и др.]. - Москва : Высшая школа, 1989. - 398 с.}

_{4. Кореняко А.С. Курсовое проектирование по теории механизмов и машин / А.С. Кореняко А.С. - Киев : «Вища школа», 1976.}

_{5. Левицкая О.М., Левицкий М.И. Курс теории механизмов и машин / О.М. Левицкая, М.И. Левицкий. - Москва : Высшая школа, 1978.}

_{6. Марченко С.И. Теория механизмов и машин / С.И. Марченко, Е.П. Марченко, Н.В. Логинова. - Ростов-на-Дону : Феникс, 2003. - 312 с.}

_{7. Фролов К.В. Теория механизмов и машин / [Фролов К.В. и др.]. - Москва : Высшая школа, 2001. - 496 с.}

_{8. Фролов К.В. Теория механизмов и механика машин : учебник для ВТУЗов / [Фролов К.В. и др.]. - Москва : Высшая школа, 2003.}

7. АВТОРЫ

_{Лабораторная работа " Структурный анализ рычажных механизмов "}

_{Методическое обеспечение: доцент, к.т.н. Забанов М.П.;  профессор, д.т.н. Бабичев Д.Т.; Панков Д.Н.}

_{Редактор: Яковлев О.В.}

_{3D-графика: Елесин А.С.}

_{Script-программирование: Баканов А.А.}