Кинематические цепи и их структурный анализ

Разложение кинематической цепи механизма на структурные группы и начальные механизмы называют структурным анализом. Исследуя структуру механизма, необходимо определить число звеньев, число и класс кинематических пар, степень подвижности, а также установить класс и порядок структурных групп, входящих в его состав. Основой для такого исследования служит структурная схема механизма, не содержащая пассивных связей и лишних степеней свободы. Кроме того, степень подвижности механизма должна соответствовать количеству его ведущих звеньев, а последние должны входить в кинематические пары со стойкой. [c.28]

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]

В незамкнутых кинематических цепях всегда есть два поводка и две внешние кинематические пары в сложных кинематических цепях число поводков не ограничено. При структурном анализе и синтезе применяется условная запись кинематической цепи (рис. 1.4, б), звенья обозначаются чертой, соединяющей цифры, соответствующие классу кинематических пар. [c.10]

Анализ структурных схем механизмов позволяет определить количество звеньев, число и класс кинематических пар, соединяющих их в кинематические цепи, функциональное назначение кинематических соединений и дать сравнительную характеристику механизмам, [c.36]

Структурный анализ выполняется в порядке, обратном синтезу. Так как структурная схема механизма формируется последовательным присоединением структурных групп к входным звеньям, то их выделение из структурной схемы начинается с групп, в которые входят выходные звенья. При этом подсчитывают степень подвижности оставшейся части механизма, которая должна равняться степени подвижности исходного механизма, и проверяют, не распалась ли кинематическая цепь на не связанные между собой части. После выделения всех структурных групп остаются механизмы 1 класса — стойка и входные звенья. [c.37]

Рассмотрим процесс структурного анализа рычажного механизма на примере механизма для формовки керамических изделий (рис. 4.1, а). Выходным звеном механизма является звено 5, связанное с кулисой 3 кинематической парой О, а со стойкой — кинематической парой Е. Выделить эти звенья в двухзвенную структурную группу нельзя, так как в этом случае разрывается кинематическая цепь звено 4 не связывается с входным звеном, звенья 4 и 2 получают подвижность. По той же причине не выделяются в двухзвенную группу звенья 4 и 3. Следовательно, выделяют только группу 2—3—4—5 (рис. 4.1, б). Степень подвижности ее при присоединении к стойке И = 3- 4 — 2-6 = 0. Звено 3 образует контур с кинематическими парами С, Р, О, следовательно, это структурная группа 3-го класса. Весь механизм будет также 3-го класса. [c.37]

Для определения метода, позволяющего выявить избыточные связи, проанализируем подвижности в замкнутом контуре, образованном структурной группой 2 и 3, присоединенной парами В и D к стойке (рис. 4.6). Этот замкнутый контур представляет собой кинематическую цепь со степенью подвижности W = Ъ 2 — 4 X X 3 = 0. Анализ возможных перемещений показывает, что кинематические пары С, В и D обеспечивают шесть подвижностей относительно неподвижной систем(ы координат. В рассматриваемом замкнутом контуре эти подвижности в кинематических парах компенсируют возможные неточности изготовления и деформации звеньев. При присоединении структурной группы к входному звену / и к стойке (рис. 4.7) получаем механизм с числом подвижностей в кинематических парах 6 -f 1. Подсчет по формуле (3.3) показывает, что число избыточных связей в этом механизме < = 1 -f 5 х Xl-f4-3 — 6-3 = 0. [c.41]

Кинематические цепи и их структурный анализ [c.497]

Структурный анализ механизмов. Он выполняется для проверки схемы и определения методов кинематического и силового расчетов механизма. Структурным анализом называется определение степени подвижности механизма и разложение его кинематической цепи на структурные группы и ведущие звенья. [c.27]

При классификации механизмов с высшими парами, а также при решении некоторых задач кинематического анализа пользуются условной заменой высших пар низшими. Таким путем структурную классификацию механизмов с низшими парами распространяют на кинематические цепи с высшими парами. [c.34]

Группы таким образом, чтобы каждый раз оставалась замкнутая кинематическая цепь с тем же числом степеней свободы, что и в исходном механизме. Ведущим принимается оставшееся звено. На рис. 155 выполнен структурный анализ механизма грохота. Ранее было показано, что этот механизм имеет одну степень свободы. Отсоединяем сперва двухповодковую группу второй модификации (звенья IV и V, рис. 155, б) остается четырехзвенный механизм ЛВС/ , имеющий w=l. Затем отсоединяем двухповодковую группу первой модификации звенья //и III (рис. 155, в) остается кривошип АВ с w=l. [c.207]

Замена пар четвертого класса. Распространенные методы изучения структуры механизмов разработаны для механизмов, в состав которых входят только низшие пары, поэтому при структурном анализе высшие пары (пары четвертого класса) условно заменяют кинематическими цепями, содержащими лишь пары пятого класса. Заменяющие цепи, естественно, должны быть структурно и кинематически эквивалентны заменяемым парам. Пара четвертого класса в плоском механизме накладывает лишь одну связь. Следовательно, для кинематической цепи, состоящей из п звеньев и пар пятого класса, заменяющей эту пару, необходимо, чтобы число условий связи было больше числа возможных движений на единицу, т. е. 2рй — Зп = 1, откуда [c.12]

Структурный анализ. Число степеней свободы кинематической цепи можно аналитически определить с помощью структурной схемы. Например, для плоских механизмов это можно сделать, пользуясь формулой [c.14]

Мы уже упоминали о совместной работе В. В. Добро-вольского и И. И. Артоболевского по классификации механизмов. Развивая те идеи, которые были уже высказаны в монографиях по пространственным и плоским механизмам, И. И. Артоболевский поставил в качестве цели исследования опыт создания единой теории структуры кинематических цепей. В учении об элементах, из которых составляются механизмы,— говорит он,— почти не делалось попыток установить связь и преемственность методов структурного анализа с методами кинематического и динамического анализа. Отсутствие подобной преемственности методов нам кажется существенным недостатком. Структурный анализ, кроме самостоятельных цепей, имеет задачей дать исчерпывающий ответ на вопрос о наиболее рациональных методах кинематического и динамического анализа механизмов. Если подходить к вопросам структурного анализа с этой точки зрения, то необходимо пересмотреть и уточнить некоторые основные понятия и определения, относящиеся к теории структуры кинематических цепей Поэтому свое исследование И. И. Артоболевский начинает с вопроса [c.196]

Проведённый анализ показывает, что данная выш е формула (20) для и применима без оговорок только для механизмов 5-го рода, т. е. для т = 6. Нетрудно получить общую формулу, верную для всякого т, по тому же принципу. Совокупность звеньев с общими связями, оставляющими кал<дому звену т степеней свободы, представляет систему с тп степенями свободы. Если мы теперь введём между звеньями одну пару к-го рода, то она лиц ит систему некоторого числа степеней свободы мы будем учитывать только дополнительные связи, налагаемые парами, поэтому мы должны вместо (6—к) поставить т — к) как число связей, налагаемых парой -го рода. Таким образом, общая структурная формула для всех кинематических цепей и механизмов будет иметь вид [c.57]

Особенно эффективен структурный анализ основных цепей кинематической схемы. При этом не только уменьшается количество деталей и передаточных механизмов, но и появляется возможность более удачной компоновки машины. [c.15]

Часть первая посвящена структурному и кинематическому анализу механизмов. Она начинается с описания наиболее распространенных видов механизмов с целью ознакомления учащегося с объектами изучения. Далее следуют главы, посвященные теории структуры кинематических цепей и механизмов и их классификации. Этот раздел изложен по той системе, которая в основном принята сейчас в работах советской школы по теории механизмов. При изложении этих вопросов основное внимание уделяется структуре и классификации плоских механизмов. В качестве дополнительного материала, который является необязательным для студентов, излагается вопрос о структуре и классификации пространственных механизмов. Этот материал, напечатанный мелким шрифтом, рассчитан на тех учащихся, которые пожелают в порядке самостоятельного изучения углубить свои знания в теории механизмов. [c.9]

Прежде чем приступить к дальнейшей задаче — кинематическому анализу шарнирно-рычажного механизма, необходимо произвести его структурный анализ, т. е. выяснить характер кинематических пар, подсчитать число их и число подвижных звеньев и определить описываемые точками этих звеньев траектории. В результате этого анализа после отбрасывания всех цепей наслоения должен получиться механизм [c.8]

Приведенный в настоящей главе анализ структурных схем металлорежущих станков позволяет сделать следующие выводы. Кинематическая структура металлорежущих станков зависит от геометрической формы, размеров обрабатываемой поверхности и метода обработки. Чем меньше необходимое число исполнительных формообразующих движений, тем из меньшего количества кинематических цепей состоит кинематическая структура станка, тем более простыми могут быть кинематика и конструкция станка. Существенное значение имеют и другие факторы, например, точность и класс чистоты обработки поверхности, вопросы динамики резания, условия обслуживания станка и экономические факторы. [c.15]

Целью работы является привитие навыков структурного анализа наиболее распространенных в технике механизмов. В соответствии с этим студент должен изучить предложенный преподавателем механизм, построить кинематическую схему с правильным обозначением [3] кинематических пар и размеров звеньев механизма. Пользуясь кинематической схемой, студент должен также определить число степеней свободы механизма, получить указание преподавателя на то, какое из звеньев принять ведущим, разбить механизм на структурные группы, произведя предварительно замену высших кинематических пар (если они имеются) кинематическими цепями с парами низшего класса. Затем следует определить класс, вид и порядок структурных групп, установить семейство и класс механизма по структурной классификации Ассура — Артоболевского и построить структурную схему механизма. [c.5]

Структурный анализ всего грейферного механизма нужно рассматривать в совокупности со звеньями кранового механизма, являющимися приводными для грейферного механизма. Иначе говоря, грейферный механизм есть кинематическая цепь, в которую входят два ведущих звена (барабаны подъемных лебедок при двухканатном варианте грейфера) (рис. 155), головка, траверза, челюсти, тяги и полиспаст. Если барабаны имеют независимые друг от друга движения, то грейферный механизм является дифференциальным механизмом с двумя степенями подвижности. [c.188]

Этот далеко не полный список ученых, занимавшихся и занимающихся в настоящее время теорией структуры механизмов и машин, показывает, что в последнее время интерес к структурному анализу и синтезу возрастает. В настоящее время теория структуры механизмов и кинематических цепей обогащается новыми идеями и методами [4, 5, 6]. [c.10]

Классификация подвижных звеньев, кинематических пар и цепей была рассмотрена в предыдущей главе. В данной главе рассмотрим остальные этапы структурного анализа механизмов. [c.52]

Анализ рис. 2.12 показывает, что в двухмерном, двухподвижном пространстве могут существовать механизмы как с разомкнутыми, так и с замкнутыми кинематическими цепями. Механизмы, изображенные на рис. 2.12, в и 2.12, г, являются аналогичными по структуре и повернуты относительно друг друга на 90°. Видно, что, с точки зрения структурного анализа, они полностью подобны. Значит, одну из структурных схем, изображенных на рис. 2.11, б или в, следует считать вырожденной. [c.64]

Отметим, что подвижность механизмов с незамкнутыми кинематическими цепями нельзя определять по формуле (2.11). Это связано с тем, что структурная формула (2.11) была выведена только для простых механизмов с замкнутыми кинематическими цепями. Формальное использование (2.11) для определения подвижности механизмов с незамкнутыми кинематическими цепями, как это традиционно делается в литературе по структурному анализу механизмов [8], может приводить как к правильным, так и неверным результатам. Покажем это на примерах механизмов (рис. 2.62). [c.135]

В настоящей главе рассматриваются традиционные методы синтеза машин и механизмов и разрабатываются принципиально новые основы синтеза простых и сложных механизмов как с разомкнутыми, так и с замкнутыми кинематическими цепями. Предлагаемые новые методы структурного синтеза механизмов основываются на построении и анализе разработанных структурных математических моделей механизмов [4, 5, 31, 32, 57]. [c.169]

Одной из последних работ, посвященных развитию теории синтеза и анализа кинематических цепей, включая структурные группы, является работа Л. Т. Дворникова [6]. В работе приведена универсальная структурная система кинематических цепей. Используя эту систему, можно целенаправленно синтезировать и структурные группы, что и делает автор. Отличительной особенностью этой системы является то, что кроме уточненной Л. Т. Дворниковым формулы подвижности кинематической цепи В. В. Добровольского, в нее также включены еще два уравнения, которые связывают-количественный и видовой составы звеньев, входящих в цепь. В соответствии с [6] эта универсальная система имеет вид [c.179]

Система уравнений (3.42) - структурная математическая модель механизмов с простой незамкнутой кинематической цепью. Анализ модели (3.42) показывает, что синтез этих механизмов можно проводить, если задаться их подвижностью и пространством, в котором они будут существовать, либо числом звеньев (кинематических пар). [c.205]

Структурная математическая модель (3.53) может использоваться как для анализа, так и для синтеза сложных механизмов с незамкнутыми кинематическими цепями. [c.210]

Итак, проведенный выше синтез робота показал, что структурная математическая модель (3.53) может эффективно использоваться как для синтеза, так и для анализа сложных механизмов с незамкнутыми кинематическими цепями. [c.213]

Исследование машин и механизмов обычно начинают с их структурного анализа, который предусматривает определение подвижности кинематических цепей и механизмов, описание и классификацию кинематических пар, подвижных звеньев. [c.224]

Анализ полученных вьфажений показывает, что выделенные кинематические цепи являются структурными группами Ассура. [c.231]

Структурный анализ плоских механизмов. Структурным анализом называется определение подвижности механизма и разложение кинематической цепи его на структурные группы и ведущие звенья. Структурный анализ выполняется для удобства последующих кинематического и силового расчетов механизма. [c.25]

Изучение каждого отдельного звена механизма с приложенными к нему нагрузками не позволяет определить реакции в кинематических парах, так как при таком подходе число неизвестных реакций больше, чем число уравнений статики, т. е. отдельное звено с приложенными к нему силами и моментами сил представляет собой статически неопределимую систему. Статически определимыми кинематическими цепями плоских механизмов являются структурные группы [1,3]. Поэтому перед непосредственным проведением силового расчета проводят структурный анализ и кинематическое исследование механизма, потом выявляют нагрузки — силы и моменты сил, действующие на отдельные звенья. [c.228]

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]

Порядок или план силового расчета многозвенного рычажного механизма обращен плану его кинематического исследования. В результате структурного анализа выделяется входное или начальное звено механизма, указывается связь с двигателем с одной стороны и связь с кинематической цепью выходных звеньев — с другой. После силового расчета статически определимых групп на входное звено будет действовать полностью известная сила реакции со стороны отброшенных групп и задаваемые силы, присуш,ие самому звену (сила инерции, сила веса и др.). Кроме того, на входное звено будет действовать неизвестная по величине и направлению реакция Rai со стороны неподвижного звена. [c.135]

Все упомянутые выще параметры кинематических цепей роботов и манипуляторов определяются по заданным СТрук-турно-кинематической схеме и параметрам механизма, что составляв задачу структурно-кинематического анализа механизма. Для целей проектирования роботосистемы, удовлетво- [c.132]

Таким образом, задача структурного анализа механизмов оказывается задачей топологической, на что, впрочем, указывает и сам автор. Системы, даже в упрощенных схемах, могут оказаться значительной сложности, и распутать их обычными способами представляется весьма затруднительным и не всегда возможным делом. А причиной постановки данной задачи является необходимость выяснить возможность полного обхода всех узловых точек в заданной сложной замкнутой многоповодковой цепи. Если такой обход возможен, тогда соответствующие кинематические цепи и построенные из них механизмы Ассур относит к четвертому классу. [c.114]

Теперь подытожим результаты исследования статики кинематических цепей, выполненного Ассуром. На основании структурного анализа, проведенного им, были выяснены основные типы нормальных цепей. Он провел предварительно кинематическое исследование, но лишь в той мере, в какой это нужно для кинетостатики. Исследование статики этих цепей он проводит, исходя из двух основных принципов принципа возможных перемещений (которым он пользуется, применяя методику Мора) и принципа взаимных многогранников Максвелла. Следует добавить к этому, что на протяжении всего исследования Ассур прибегает также к видоизмененной методике жесткого рычага Жуковского (как известно, разработанной Жуковским, но к которой весьма близко подошел и сам Ассур). Методика эта, называемая Ассуром кинематической , обычно является вспомогательной, так как при исследовании он в основном применяет моров-скую теорию. Если не считать немногих мест, где Ассур указывает на аналитические методы как вспомогательные к чисто графическим построениям, то почти везде он оказывает графическим методам явное предпочтение. Однако они зачастую оказываются очень трудными, утомительными в исполнении, теряют в точности и, что самое главное, в наглядности. А ведь наглядность является основным преимуществом графических методов по сравнению с аналитическими. [c.168]

Первым научным исследованием в области кинематики механизмов, в котором были использованы методы Ассура и которые явились, таким образом, средством ознакомления специалистов с его классификационными принципами, была работа Н. Г. Бруевича, посвященная разработанному им методу решения кинематических задач при помощи векторных уравнений Исследование Н. Г. Бруевича, показавшее огромные преимущества теории кинематических цепей, развитой Ассуром, привлекло внимание ученых. В ближайшие два-три года методы Ассура были в достаточной степени разработаны и приспособлены для преподавания в высшей школе, так что уже в 1937 г. в программы курса теории механизмов высших технических учебных заведений включается структурная классификация плоских механизмов по Ас-суру. Кинематический и кинетостатический анализ механизмов строятся в соответствии с этой классификацией. [c.189]

Порядок кинематического анализа. Задачей кинематического анализа является определение траекторий, скоростей и ускорений разных точек по заданному движению начального звена. Прежде чем приступить к этой задаче, надо провести структурный анализ механизма, т. е. разложить его на отдельные механизмы и группы (цепи наслоения). Если иметь в врщу только ассуровы цепи, то в результате анализа после отбрасывания всех таких цепей должен получиться один нулевой механизм, содержащий неподвижное звено и начальное звено, движение которого задано в предположении одной степени свободы всего механизма. [c.406]

Учение о структуре механизмов охватывает собой вопросы, касаютциеся устройства механизмов, т. е. звеньев, из которых они состоят, и способов сцепления этих звеньев между собою (кинематическ. пары). Здесь рещаются задачи на составление кинематическ. схемы механизма по данной его конструкции, определяется число степеней свободы у кинематической цепи, проводится структурный анализ механизмов и излагаются методы синтетич. построения схем новых механизмов по данным условиям. Для решения этих задач применяется преимущественно формальный арифметический метод подсчета числа переменных параметров и условий связи, к-рыми определяется движение механизма. [c.80]

С точки зрения теории структурного синтеза этот процесс практически бесконечен. Это связано с тем, что можно беспредельно развивать виды и длины кинематических цепей, а значит, будут каждый раз появляться новые объекты для исследования структуры. Понятно, что заниматься созданием и анализом абстрактных механизмов нецелесообразно. Делать это имеет смысл только тогда, когда в этом возникла практическая необходимость. Однако с точки зрения теории случай, когда механизм состоит только из одного одновершинного (/=1) звена, имеет смысл исследовать. [c.203]

Структурный анализ машин и механизмов, особенно с развитыми кинематическими цепями, является сложной проблемой. Это связано с тем, что порой на начальных этапах исследования трудно определить подвижность пространства, в котором существует исследуемый механизм реализуемую, а не формальн)то, подвижность кинематических пар вид подвижных звеньев структурные группы, а также провести их классификацию. [c.224]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...