Степени свободы в машинах

Как уже упоминалось, машиной называют совокупность твер дых тел (звеньев), соединенных между собой так, что положение и движение любого звена вполне определяются положением и движением одного звена, называемого ведущим. При этом предполагается, что положение ведущего звена в каждый момент времени может быть определено заданием одного параметра таким образом, машина является системой с одной степенью свободы. Примерами машин по этому определению могуг служить многочисленные плоские механизмы (кривошипный, двухкривошипный и др.), представляющие собой соединения абсолютно твердых тел (шатуны, ведомые кривошипы, ползуны и пр.), приводимых в движение ведущим звеном положение последнего задается одной величиной, например углом поворота ф. Наоборот, механизм дифференциала ( 71) не является машиной в принятом здесь смысле, так как вследствие наличия сателлитов угловая скорость ведущего вала в этом случае еще не определяет угловой скорости ведомого вала. [c.415]

В книге изложены современные методы динамического исследования машинных агрегатов с одной и двумя степенями свободы и машинных агрегатов со звеньями переменной массы. Динамические исследования связаны с практическими расчетами машинных агрегатов различных отраслей машиностроения. [c.2]

Расчет фундаментов турбогенераторов на вынужденные колебания до настоящего времени производится с применением условной методики, где колебания фундамента рассматриваются как колебания системы с одной или двумя степенями свободы. В способе, описанном в Л. 20 и 22], фундамент рассматривается как система с двумя степенями свободы, рассчитываемая без учета затухания колебаний, если низшая главная частота собственных колебаний отлична от рабочей частоты колебаний машины на 20—30%. Если это условие не выполнено, т. е. вынужденные колебания протекают в резонансной зоне, то указанная методика дает значи-гельную погрешность. Поэтому система с двумя степенями свободы заменяется системой с одной степенью свободы, но с учетом затухания колебаний. В [Л. 21] рассматривается система с одной степенью свободы независимо от того, попадает ли частота собственных колебаний в резонансную зону или нет. [c.130]

Уравнение (VI.28) является основой для исследования динамического коэффициента неравномерности хода машинных агрегатов с одной степенью свободы, в которых имеются плоские механизмы II класса. [c.136]

Расчет пролетного строения производился как расчет изгибаемой пластины переменной толщины, опирающейся на точечные опоры. При расчете использовался прямоугольный конечный элемент изгибаемой плиты с тремя степенями свободы в узле. Всего расчетная схема включала 350 элементов и 396 узлов. Порядок системы линейных уравнений составлял 1180, ширина — 40. Время расчета загружений, необходимых для построения поверхностей влияния для 20 точек, составляло 55 мин. На рис. 5.4, а и б представлены поверхности влияния изгибающих моментов Мх для двух точек (соответственно А и В на рис. 5.3), построенные по результатам машинного расчета. [c.129]

Ряду деталей, исходя из их служебного назначения при работе в машине или при выполнении ими роли подвижных компенсаторов в процессе сборки машины, оставляют то или иное число степеней свободы. В соответствии с этим отпадает необходимость в надлежащем количестве опорных точек, а следовательно, и поверхностей для их размещения. [c.165]

Для резки конструкционных сталей толщиной до 2000 мм предназначена машина УОП-2. Она включает в себя платформу, выполненную в виде сварной рамы, перемещающейся электроприводом вдоль обрабатываемой заготовки. На раме размещен механизм подъема каретки с траверсой, имеющий возможность поворачивать головку с резаком на угол 10° в вертикальной, а также в горизонтальной плоскости. Наличие шести степеней свободы у машины обеспечивает установку резака в начальное для резки положение и последующее его перемещение со скоростью резки при неподвижно установленной заготовке. [c.578]

Каждое тело обладает шестью степенями свободы в пространстве перемещением по трем координатным осям и вращением вокруг этих осей. Чтобы узлы н детали машины были неподвижны, надо лишить их всех степеней свободы. Для лишения детали одной степени свободы достаточно довести ее до соприкосновения с базой в одной точке, для лишения же всех степеней [c.20]

У большинства тепловых машин, в том числе у паровоздушных и газовых молотов, термомеханическая система в качестве поверхностей раздела содержит цилиндр и поршень, а в качестве рабочего тела - находящийся в цилиндре газ или водяной пар (далее пар). Подвижность поршня определяет механическую внешнюю степень свободы, а ввод (отвод) газом или паром теплоты (термическая работа) в систему (из системы) - термическую внешнюю степень свободы. В этом смысле газ или пар исполняет функции переносчика энергии, поэтому его часто называют энергоносителем. [c.391]

Излагаются основы общей теории колебаний. Ее приложения к решению технических задач иллюстрированы различными примерами, взятыми из практики наблюдения над колебаниями машин и сооружений в эксплуатации. Первая глава посвящена колебаниям систем с одной степенью свободы. Во второй главе рассматриваются системы с нелинейными и переменными упругими характеристиками. Третья глава посвящена системам с двумя степенями свободы, а четвертая—системам с несколькими степенями свободы. В пятой рассматриваются колебания упругих тел, в частности колебания мостов, судовых корпусов, турбинных дисков и т. д. [c.2]

Также созданы машины, в которых программируется перемещение не только электродов, но и деталей. Такая простейшая точечная координатная машина с цифровым управлением имеет четыре степени свободы. Тележка / машины (рис. 111) с установленным изделием 2 поднимается, перемещается и двигается под сварочным устройством 3, которое может смещаться по двум взаимно перпендикулярным направлениям, а электроды могут вращаться и покачиваться. Перемещение по вертикали является рабочим. Вместо конечных выключателей и других регулирующих устройств, машина управляется по жесткой, заранее рассчитанной числовой программе с помощью перфолент или перфокарт, позволяющих быстро изменять положение головки. Такое программирование упрощает труд сварщика. Машина в верхних про< дольных балках имеет рельсы и зубчатые рейки для координатной тележки. На средних и нижних поперечных и продольных соединениях [c.137]

Автооператор — автоматическое устройство с ограниченным набором простых движений исполнительного органа, действующее по жесткой программе в общем цикле работы обслуживаемой машины-автомата. Характерная особенность автооператоров— сложность переналадки с одной операции на другую, f-fa рис. 5.5 показана схема автооператора с двумя степенями свободы. Захват Н автооператора, выполненный в виде пневматического присоса, электромагнита, движется по траектории подъем вертикально вверх, поворот в горизонтальной плоскости, опускание вертикально вниз. [c.168]

Дело в том, что матрица коэффициентов системы линейных алгебраических уравнений, к которой приводит МКЭ,— сильно разреженная матрица ленточной структуры. Ненулевые элементы такой матрицы располагаются параллельно главной диагонали (рис. 1.4). Целое число/., представляющее собой наибольшую разность между номерами ненулевых элементов в строке, называется шириной полосы. Чем меньше ширина полосы, тем меньший объем ОП требуется для хранения матрицы при реализации МКЭ в САПР и тем меньше затраты машинного времени на решение результирующей системы уравнений. Ширина полосы зависит, в свою очередь, от числа степеней свободы узлов и способа нумерации последних. [c.18]

Рабочие органы автоматических машин и систем, как правило, представляют собой по структуре пространственные кинематические цепи со многими степенями свободы (см. рис. 1.2). В этой связи перед современной теорией машин и механизмов возникают новые задачи по структурному, кинематическому и динамическому анализу и синтезу различных схем механизмов роботов, манипуляторов, шагающих и других машин и систем. Должны быть решены задачи устойчивости движения рабочих органов, изучены колебательные процессы, возникающие в период их движения, рассмотрены задачи, связанные с оптимальными законами движения рабочих органов, разработаны алгоритмы движения этих органов. [c.12]

Воистину революционную роль в системах управления автоматизацией производства сыграло появление ЭВМ. С помощью ЭВМ стал возможен анализ многозвенных, с большим числом степеней свободы механизмов, решение задач оптимального синтеза как отдельных механизмов, так и сложных машин автоматического действия, решение задач проектирования многокритериальных и многопараметрических машинных устройств, программное управление большинством современных машин, управление новыми машинами с устройствами биомеханического вида типа манипуляторов, роботов, шагающих машин и др. [c.13]

Наиболее распространенные механизмы с низшими парами — рычажные, клиновые и винтовые с высшими парами — кулачковые, зубчатые, фрикционные, мальтийские и храповые. В названиях ряда механизмов отражены их конструктивные признаки и характер движения входного и выходного звеньев. Например, термин криво-шипно-коромысловый механизм означает, что механизм преобразует непрерывное вращательное движение входного звена (кривошипа) в возвратно-вращательное движение выходного звена (коромысла). В названиях иногда учитывается число степеней свободы механизма. Например, различают зубчатый редуктор — зубчатый механизм с одной степенью свободы и зубчатый дифференциал — механизм с двумя (или более) степенями свободы. Механизмы классифицируют и по их назначению кривошипно-ползунный механизм поршневого компрессора , кулачковый механизм двигателя и т. д. Ниже даны примеры механизмов, применяемых в различных машинах. [c.24]

В зависимости от назначения механизма и машины ограничивают величины возможных отклонений формы и расположения поверхностей допусками, предусмотренными соответствующими стандартами. Чем меньше допуск на обработку, тем сложнее технология и больше затраты на изготовление. В этих случаях применяют более точные и дорогостоящие оборудование и технологическую оснастку, средства контроля, более детально проводят технологическую подготовку производства, используют квалифицированную рабочую силу. Поэтому конструктор должен обоснованно выбирать конструкцию сложных кинематических пар, которые необходимы для обеспечения заданных показателей работоспособности механизма, машины или устройства. Конструкция сложных кинематических пар наряду с повышением жесткости и точности должна обеспечивать непринужденную сборку узлов и сборочных единиц и позволять механизму сохранять заданное число степеней свободы при возможных деформациях стойки, валов, осей и других деталей под действием внешних нагрузок. [c.44]

В предыдущих параграфах были рассмотрены динамические процессы, протекающие в машинных агрегатах, механизмы которых имеют одну степень свободы. Динамика механизмов с двумя и более степенями свободы, встречающихся пока значительно реже, еще только разрабатывается. С имеющимися разработками в этой области можно познакомиться в книгах [4,5]. [c.164]

Так, например, на рис. 223, а и (5 изображен физический маятник в состоянии равновесия, но в положении, изображенном на рис. 223, а, потенциальная энергия маятника минимальна и равновесие устойчиво, а на рнс. 223, б потенциальная энергия максимальна и равновесие неустойчиво. Такой маятник является механической системой с одной степенью свободы. Колебания систем со многими степенями свободы складываются из простых колебаний около положения устойчивого равновесия. Указанный Лагранжем метод изучения колебаний (см. 62) имеет громадное применение в различных отраслях науки н техники и, в частности, в теории вибрации машин. [c.401]

Основные преимущества уравнений Лагранжа второго рода (19) состоят в следующем. Во-первых, они дают единый и притом достаточно простой метод решения задач динамики для любых голономных систем точек или тел, как угодно движущихся. Во-вторых, число уравнений (19) не зависит от числа входящих в систему точек или тел и равно числу степеней свободы системы (в машинах, механизмах и приборах обычно одна, две и редко больше двух степеней свободы). [c.792]

В настоящей книге изложены общие основы теории малых колебаний систем с конечным числом степеней свободы. Теория малых колебаний систем является основным разделом общей теории колебаний и широко используется в динамических расчетах различных машин, строительных конструкций, а также в расчетах электрических цепей. [c.3]

В книге излагаются основы теории механизмов и машин, необходимые для исследования и проектирования современных машин-автоматов и приборов. Кроме сведений, предусмотренных программой по курсу теории механизмов и машин, в книге освещены вопросы, ставшие актуальными в последние десять лет исследование механизмов с несколькими степенями свободы, основные задачи проектирования автоматических систем н другие. [c.2]

МАШИННЫЙ АГРЕГАТ в ОДНОЙ СТЕПЕНЬЮ СВОБОДЫ [ГЛ. IX [c.226]

В некоторых случаях в состав механизма включаются упругие звенья — упругие муфты, которые смягчают действие резко изменяющихся нагрузок. Например, на рис. 162 показана упругая муфта, снабженная шестью пальцами, на цилиндрические части которых одеты резиновые втулки, позволяющие поворачиваться на небольшой угол правой половине муфты относительно левой. На рис. 163 показана схема машинного агрегата, состоящего из двигателя Д, упругой муфты М, редуктора Р и рабочей машины РМ. Если муфту считать жесткой, то система будет иметь одну степень свободы, но упругая муфта, создавая подвижность, вносит дополнительную степень свободы. [c.253]

При точных динамических расчетах машинных агрегатов с электродвигателями принимают во внимание характер электромагнитных процессов, протекающих в электродвигателе, и в дополнение к дифференциальному уравнению, описывающему движение механической системы агрегата, присоединяют дифференциальное уравнение, описывающее внутренний процесс самого двигателя. Два дифференциальных уравнения, необходимые для исследования, определяют систему с двумя степенями свободы. [c.255]

Например, на рис. 170 изображена схема агрегата, состоящего из двигателя, двухступенчатого редуктора и рабочей машины. При передаче усилий от двигателя в результате упругой податливости валы и зубчатые зацепления деформируются, вследствие чего появляются дополнительные подвижности — дополнительные степени свободы, осложняющие динамическое исследование. [c.261]

Задача обслуживания ряда машин, входящих в состав автоматической линии и перемещения обрабатываемого объекта по сложной траектории, выполняется промышленными роботами (ПР). Промышленным роботом называют автоматизированную систему, моделирующую некоторые функции человека (механизирующего операции, ранее выполняемые вручную), обладающего необходимыми для этого механизмами и системами преобразования и использования энергии и информации. ПР, таким образом, являются элементом комплексной автоматизации производства. Они успешно выполняют погрузочные, разгрузочные, передаточные и другие операции сборочно-разборочного характера. Создание механических роботов, руки которых совершают сложные пространственные движения для выполнения необходимых операций и имеют несколько степеней свободы, представляет задачу, основанную на современных методах. [c.12]

После составления кинематической схемы механизма для проектируемой машины конструктор во избежание возможных ошибок должен проверить число степеней свободы механизма. Определив число и типы кинематических пар и звеньев, следует по формуле (1.2) подсчитать число степеней свободы, которое должно соответствовать числу ведущих звеньев. Например, в кри-вошипно-ползунном четырехзвенном механизме АВС (рис. [c.25]

Устойчивость процесса регулирования заключается в том, что после возмущающего воздействия, отклоняющего машину от заданного ей закона движения, регулятор возвращает систему к требуемому режиму. В результате возмущающего воздействия и последующего восстанавливающего действия регулятора в машине возникает переходный процесс. Этот неустановившийся процесс можно описать системой дифференциальных уравнений движения системы автоматического регулирования (регулятор — машина). Число этих уравнений равно общему числу степеней свободы системы, пришедшей в состояние неустановившегося движения. [c.395]

Траектории точек звеньев механизма с двумя и большим числом степеней свободы, наоборот, зависят от сил, действующих на его звенья. Механизмами с двумя степенями свободы являются, например, дифференциальные-зубчатые механизмы применяемые в автомобилях, в гусеничных машинах, в счетно-решающих устройствах и т. п. [c.24]

В ряде машин широко используют так называемый механизм параллельных кривошипов (в приводах колес электровозов, в некоторых типах грохотов). Этот механизм (рис. 16, а — сплошные линии) имеет одну степень свободы U7 = 3-3—2-4 = 1. Когда механизм приходит в крайнее (предельное) положение (рис. 16,6), ц то звено D может изменить направление вращения (рис. 16, в) при неизменном направлении вращения ведущего звена АВ. Для того чтобы этого избежать, в состав механизма включают звено EF, равное и параллельное шатуну ЕС (на рис. 16, а это звено показано штриховой линией). В этом случае [c.28]

В периоды работы регулятора агрегат (машина) приобретает дополнительные степени свободы его движение описывается несколькими дифференциальными уравнениями, решаемыми совместно. [c.332]

В основЕюм в конструкциях машин и приборов используются механизмы с одной степенью свободы. В некоторых конструкциях машин находят себе применение механизмы с двумя и более степенями свободы. К таким конструкциям относятся дифференциалы автомобилей, некоторые механизмы счетно-решающих машин и манипуляторы. [c.37]

Чтобы разобраться с назначением различных баз, необходимо предварительно вспомнить некоторые положения теоретической мех 1ники. Известно, что каждое тело обладает шестью степенями свободы в пространстве перемещением по трем координатным осям и вращением вокруг этих осей. Если требуется, чтобы узлы и детали машины были относительно неподвижны, надо лишить их всей степеней свободы. Для лишения дет >ли одной степени свободы достато шо довести ее до соприкосновения с базой в одной то же, для лишения же всех степеней свободы деталь должна быть доведена до соприкосновения с базами в шести то гках. Точка соприкосновения с базой представляет собой двустороннюю геометрическую связь. [c.54]

Исследования шагающих машин проводятся давно. Основные направления, в которых они ведутся, основаны либо на использовании шарнирных многозвенников с одной степенью свободы в качестве движителей машин, либо на проектировании систем с большим числом степеней свободы, использующих сложные управляющие комплексы, включающие ЭВМ. С появлением-новой ортогональной схемы шагающего движителя появилась возможность создавать автоматические адаптивные системы без ЭВМ. [c.30]

Анализ загрузки прессов, проведенный ЦНИИТМАШем, показывает, что вытяжка занимает 75% машинного времени, осадка 10%, рубка 10% и прошивка 5% [11]. Систематизация движений поковки показана на рис. 56, из которого видно, что хобот универсального манипулятора должен иметь шесть управляемых степеней свободы. В нижней части рисунка против каждого из известных типов манипуляторов зачернением отмечены степени свободы. В четвертом столбце, относящемся к вращению заготовки вокруг ее вертикальной оси, образуется коридор. Операцию можно выполнить лишь манипулятором с высокоманевренной ходовой частью. [c.59]

Сверла, зенкеры и развертки. Пусть заготовка крепится неподвижно, а инструмент, например машинная развертка, вращается со скоростью резания Кр и совершает поступательное движение с подачей 5, сообщая ТС две степени свободы. В середине обрабатываемого отверстия инструмент и заготовка образуют двухподвижную кинематическую пару IV класса, имеющую угловую / и линейную / подвижности. На входе в обрабатываемое отверстие эта кинематическая пара, вследствие появления двух дополнительных угловых подвижностей /у и //, трансформируется в четырехподвижную кинематическую пару II класса (рис. 2.3, вариант а). Для этой схемы число избыточных связей на входе в обрабатываемое отверстие равно д = 2 + А 1+2 - 1-6 - 1=2, а на остальной части отверстия 9 = 2 + 4- 2- 6-1=4. [c.53]

Большинство применяемых на практике механизмов представляют системы с одной степенью свободы (точнее, их можно рассматривать как системы с одной степенью свободы, если считать все их части абсолютно жесткими). Поэтому системы с одной степенью свободы представляются практически особенно важными иногда такие системы называются также системами с полным числом связей. Однако в машиностроении встречаются системы и с ббльшим числом степеней свободы. Паровая машина, снабженная центробежным регулятором, представляет пример системы с двумя степенями свободы. В случае так называемого непрямого регулирования, мы имеем дело с системами, обладающими тремя и еще ббльшим числом степеней свободы. [c.160]

Чтобы показать, насколько удобно пользоваться этим условием, рассмотрим электродвигатель массой гпх, установленный на балку с жесткостью (рис. 3.18, а). Вращение вектора силы Р при неуравновешенном роторе может вызвать значительные колебания системы, когда круговая частота принимает критическое значение Юкр = V к Шх- Для того чтобы подавить эти вынужденные колебания, присоединим дополнительную массу т , к имеющей жесткость 2 пружине, как показано на рис. 3.18, б. Если массу т , и жесткость к подобрать так, чтобы выполнялось условие У к т , = = (о р, получим систему с двумя степенями свободы, в которой не будут возникать колебания, обусловленные колебаниями электродвигателя, поскольку дополнительная масса колеблется с амплитудой — Р к . Подобная дополнительная система называется динамическим гасителем колебаний, поскольку она может предотвратить возникновение колебаний, вызываемых вращающимися с постоянной скоростью узлами машин, если в системе отсутствует демпфирование. Для того чтобы спроектировать гаситель колебаний , подберем сначала жесткость к<1 пружины такой, чтобы амплитуда — РУк была достаточно большой, а затем подберем массу такой, чтобы выполнялось условие - / к т2 = сокр. Для того чтобы быть эффективным и при скоростях, отличных от ОЗкр, требуется ввести в систему действительное сопротивление (см. пример, описанный в конце п. 3.8). [c.229]

Механизмы с несколькими степенями свободы находят все болыиее применение в различных отраслях техники разнообразные динамические упругие муфты, трансформаторы крутящих моментов, механизмы для сборки покрышек колес, вариаторы, дифференциальные зубчатые механизмы, механизмы простейших автооператоров и роботов, вибрационные машины. [c.356]

В классической теории механизмов и машин раесмотрены механизмы с жесткими звеньями, обладающие одной степенью свободы. Такие механизмы имеют преимущественное раепространение и в настоящее время. Основные уравнения движения этих механизмов в конечной и дифференциальной форме вытекают из теоремы об изменении кинетической энергии. Эта теорема наряду с принци- [c.52]

Для решения задач динамики механических систем со многими степенями свободы методы, принятые в классической теории механизмов и машин, оказываются несостоятельными. Эти задачи требуют более мощного аппарата общей механики и математики, в частности применения дифференциальных уравнений движения механических систем в лагранжевых и канонических 1еременных, а также теории линейных и нелинейных колебаний. [c.53]

При анализе реальных конструкций и их кинематических схем выявляются либо дополнительные подвижности И/ , либо избыточные структурные связи q относительно основной схемы механизма с заданным числом степеней свободы U/.i. Из дополнительных подвижностей выделяют местные подвижности звена и местные подвижности группы звеньев W,. Местную подвижность имеют [1лавающие оси, втулки и пальцы, кольца некоторых типов подшипников, блоки, шкивы, ролики в кулачковых механизмах и т. п. Особенность местной подвижности звена заключается в том (см. рис. 2.11, а), что реализация ее не вызывает перемешения остальных звеньев механизма. Местная подвижность звена имеет определенное функциональное назначение, ибо она позволяет, например, уменьшать износ элементов кинематической пары, улучшить условия смазки, повысить коэффициент полезного действия (к.п.д.), надежность, долговечность узлов машин. Общее число местных подвижностей звеньев в кинематической цепи следует выявлять на первоначальной стадии структурного анализа и синтеза механизма. [c.53]

В СВЯЗИ С этим автор сделал попытку перестроить систему изложения, принятую в первом издании, так, чтобы можно было решать новые задачи, поставленные перед теорией механизмов и машин новой техникой. По сравнению с первым изданием автор изменил также порядок изложения материала. В новом издании сначала изложены общие вопросы теории механизмов и машин, необходимые для исследования механизмов всех видов (главы I—IV). Этот материал был подвергнут незначительной переработке. Главы V—IX, посвященные полному кинематическому и кинетостатическому исследованию механизмов различных видов, составлены заново. В главах X—XIII рассматриваются системы с двумя степенями свободы, механизмы с переменными массами звеньев, механизмы регулирования скорости движения машинного агрегата и основные сведения об автоматических устройствах (весь этот материал отсутствует в первом издании). Автор надеётся, что читатель, изучивший предлагаемый курс, получит достаточную подготовку для решения основных задач, связанных с проектированием новых машин. [c.6]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...