Механизмы, их структура и число степеней свободы

Существуют общие закономерности в структуре (строении) самых различных механизмов, связывающие число степеней свободы W механизма с числом звеньев и числом и видом его кинематических пар. Эти закономерности носят название структурных формул механизмов [c.32]

При структурном анализе механизма с оптимальной структурой определяют число степеней свободы механизма [c.51]

Схему механизма, отражающую наличие только необходимых подвижностей звеньев для обеспечения заданного числа степеней свободы W=Wn при отсутствии избыточных контурных связей, называют основной или схемой с оптимальной структурой механизма. [c.52]

Механизмы, их структура и число степеней свободы [c.15]

Как видно из схемы, механизм манипулятора образован из пространственной незамкнутой кинематической цепи. Звенья этой цепи по аналогии с рукой человека имеют названия О — корпус, 1 — плечо, 2 — предплечье, 3 — кисть или захват, —палец. Звено 4 при рассмотрении структуры, кинематики и динамики манипулятора объединяется со звеном 3. Поэтому считаем, что кинематическая цепь манипулятора, показанного на рис. 146, состоит из стойки (корпуса) и трех подвижных звеньев. Кинематическая пара 1—2 выполняется как вращательная, а пары 1—О и 2—3 — как сферические трехподвижные, причем они часто заменяются кинематическими соединениями, составленными из вращательных пар, оси которых пересекаются (см. табл. 2). Следовательно, рассматриваемый манипулятор имеет семь степеней свободы, так как число степеней свободы незамкнутой кинематической цепи равно сумме подвижностей кинематических пар. Захват в этом манипуляторе может занять любое положение в пространстве в пределах, определяемых конструктивными размерами звеньев. [c.262]

Базой для создания теории структуры механизмов, их классификации явились исследования Л. В. Ассура. Им было показано, что любой механизм можно рассматривать как совокупность звеньев и кинематических цепей, удовлетворяющих определенным математическим зависимостям, связывающим число звеньев, класс кинематических пар, число степеней свободы и число условий связи, положенных на элементы звеньев, входящих в кинематические пары. Эти зависимости получили в дальнейшем название структурных формул механизмов. [c.26]

Переходя к исследованию структуры кинематических, цепей, Артоболевский в зависимости от общих условий связи, накладываемых на цепь, и исходя из условия Сомова — Малышева, различает пять семейств. Это подразделение и обоснование его совершенно аналогично тому, которое было предложено В. В. Добровольским, с тем, однако, исключением, что вместо родов, определяемых числом степеней свободы, структурные подразделения у Артоболевского носят название семейств. Структурная формула механизма, не имеющего никаких общих связей, такова [c.197]

Структура и классификация. Наличие поступательных пар в плоском механизме с одни.ми низшими парами (V класс) приводит к структурным особенностям, которые должны учитываться при определении числа степеней свободы механизма и при построении структурных схем. [c.487]

На различные процессы взаимодействия излучения с атомными системами существенно влияет релаксация атомов или молекул. Причины релаксации станут понятными, если при реальной оценке атомных систем, которые первоначально рассматривались как изолированные, учесть влияние окружающей систему среды. Такой учет является неизбежным. Рассмотрим, например, определенную молекулу в газе. Ее поведение в первом приближении определяется электронной и ядерной структурой изолированной молекулы. Однако вследствие, например, стохастического, поступательного движения окружающие молекулы будут влиять на данную молекулу. Другими примерами релаксационных механизмов могут служить воздействие тепловых колебаний решетки в твердых телах и спонтанное испускание. Здесь речь идет о необратимых процессах, которые характеризуются связью между интересующей нас динамической системой (с относительно малым числом степеней свободы) и диссипативной системой с очень большим числом степеней свободы. Такая система образуется окружением и называется термостатом. Гамильтониан такой системы в целом состоит из трех частей [c.43]

СТРУКТУРА И ЧИСЛО СТЕПЕНЕЙ СВОБОДЫ МЕХАНИЗМОВ [c.17]

Русский ученый Л. А. Ассур предложил метод усложнения структуры плоских рычажных механизмов с кинематическими парами класса V, заключающийся в присоединении к некоторому простому механизму кинематических цепей, образующих статически определимые группы звеньев с числом степеней свободы, равным 0. При реализации этого метода кинематические пары класса IV заменяют по правилам, изложенным в 1.5, кинематическими парами класса V. [c.19]

Если число начальных звеньев меньше числа степеней свободы, то движение ведомых звеньев при неизменной структуре механизма будет зависеть от характеристики внешних сил. Движение механизма стационарным и устойчивым может быть только в том случае, если силы сопротивления являются монотонно возрастающими функциями скорости. [c.51]

Если каждую из перечисленных выше групп присоединить к неподвижному звену, то получим статически определимую систему если же присоединение производится к неподвижному и начальному звеньям или к каким-либо звеньям механизма, то данная группа приобретает подвижность. При этом число степеней свободы системы, к которой группа присоединена, не изменяется. Движение звеньев группы будет зависеть от закона движения начального звена. Точно так же не изменится число степеней свободы, если одну из перечисленных выше групп отделить от механизма. Оставшаяся система звеньев будет представлять собой более простой механизм, обладающий таким же числом степеней свободы, как и первый, из которого он получен отделением элементарной группы. Этим можно воспользоваться для установления правильности структуры механизма, определяющей возможность вынужденного перемещения отдельных звеньев в зависимости от перемещения начального звена, и установить класс и порядок групп Ассура, а вместе с этим и тот метод, при помощи которого должно производиться исследование рассматриваемого механизма. [c.63]

И других аппаратов, роботы и манипуляторы [51-56]. Широкое применение механизмов с параллельной структурой объясняется их следующими преимуществами. Они, как и механизмы с незамкнутыми кинематическими цепями, имеют большое число степеней свободы, а значит, обеспечивают широкий диапазон законов движения выходного звена. Благодаря налич параллельных кинематических цепей, они обладают большой жесткостью, имеют малые габариты и высокую точность позиционирования, хорошо управляются. [c.154]

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]

Новая программа курса фундаментально отличается от прежних программ тем, что в нее включены разделы, посвященные теории пространственных механизмов, вопросы структуры и синтеза незамкнутых кинематических цепей со многими степенями свободы, задачи оптимизации при синтезе механизмов. По решению Министерства в программу за счет увеличения общего числа часов курса, введен новый большой раздел Основы проектирования машин автоматического действия , в котором излагаются не только вопросы механики машин, но и сведения по теории управления машинами автоматического действия. [c.9]

Для удобства анализа структуры механизмов кинематические пары механизмов классифицируют по различным признакам по количеству геометрических условий связи в относительном движении звеньев (по А. П. Малышеву) или числу оставшихся степеней свободы (по В. В. Добровольскому), по характеру относительного движения и, наконец, по характеру соприкосновения элементов. Кроме этого, различают кинематические пары с односторонней и двусторонней связями. [c.43]

Исследование структуры механизма обычно ведется в последовательности обратной ходу образования структурной схемы механизма (синтеза) т. е. последовательным отсоединением от кинематической схемы механизма структурных групп. Правильный структурный анализ механизма может быть осуществлен только после исключения из кинематической схемы механизма пассивных связей и лишних степеней свободы, а также замены кинематических пар IV класса парами V класса. При этом подвижность механизма должна соответствовать числу ведущих звеньев, связанных кинематическими парами со стойкой. [c.25]

Маневренность (т) манипулятора—это подвижность его механической руки при фиксированном положении схвата. Например, на рис. 18.11 представлена кинематическая цепь АВСО руки манипулятора с неподвижно закрепленным схватом О. Число степеней свободы цепи равно Ц7 = 6хЗ—3x2—5x1=7, а маневренность т= 1. Такая структура позволяет манипулятору образовывать множество ферм, ометающих некоторый объем, и предоставляет ПР значительно большие возможности выполнения сложных движений более высокого класса. Маневренность—важное свойство манипулятора, сужающее мертвые зоны механизма. Большое число [c.510]

Число звеньев и пар, входящих в состав механизма, определяет его структура. Поэтому 4юрмулу (1,8) называют структурной формулой плоской кинематической цепи (механизма), поскольку она устанавливает зависимость числа степеней свободы цепи от ее структуры (строения). [c.27]

Как было показано при рассмотрении структуры механизмов, число степеней свободы механизма с неголономными свя-зями W меньше числа обобщенных координат [c.153]

Первый существенный вклад в теорию шарнирных механизмов, сделанный после смерти Ассура, принадлежит В. Виттенбауэру. В Графической динамике целая глава посвяш,ена вопросам структуры механизмов и принужденности движения кинематической цепи, где Вит-тенбауэр определяет степень ее подвижности. Приведем ход его рассуждений. Так как жесткое тело в плоскости имеет три степени свободы, то замкнутая кинематическая цепь принужденного движения имеет 3 -1- 1 = 4 степени свободы. Если мы зададимся в плоскости какой-либо фермой, то при удалении из нее / внутренних звеньев число степеней свободы х составит х = > - - f. Пусть далее р — число жестких полигонов (многоугольников), не перекрываюш,их друг друга. Если обозначить через [c.185]

В предыдущих главах рассмотрены динамические явления в машинных агрегатах, имеющих сравнительно простую структуру моделей. К моделям такого вида приводят обычно используемые при их построении допущения, связанные с пренебрежением реальным распределением инерционных параметров, исключением из рассмотрения унруго-диссипативных свойств звеньев передаточного механизма и рабочей машины, существенным ограничением числа учитываемых степеней свободы механической системы и системы управления и пр. Однако для достаточно широкого класса задач динамики управляемых машин адекватные модели машинных агрегатов имеют значительно более сложную структуру. Так, для передаточных механизмов машинных агрегатов с быстроходными двигателями характерны возмущающие воздействия с широким частотным спектром. При исследовании динамических процессов в таких машинных агрегатах возникает необходимость в исиользовании моделей передаточных механизмов с большим числом степеней свободы, отражающих многообразие двин<ений, обусловленных изгибно-крутильными деформациями звеньев, контактными деформациями опор и др. В ряде случаев существенным оказывается учет реального распределения упруго-инерционных параметров. [c.169]

Прежде всего по структуре и синтезу механизмов следует отметить работы акад. П. Л. Чебышева (1821 —1894 г.), который первым установил так называемую структурную формулу механизмов, по которой на основании схемы механизма можно подсчитать число степеней свободы, характеризующее его подвижность [1] . Он известен также как создатель аналитического метода синтеза шарнирных механизмов, на основании которого можно спроектировать шарнирный механизм, в котором ведомая точка будет описывать траекторию, лучше всего приближающуюся к заданной траектории, в частности прямолинейной. В результате своего аналитического метода, основанного на созданной им специально для этой цели теории функций, наименее отклоняющихся от нуля, Чебышевым предложена целая серия таких приближенно направляющих механизмов. Работы Чебышева по структуре механизмов в дореволюционное время были продолжены проф. Варшавского университета П. И. Сомовым и проф. СПБ Политехнического института Л. В. Ассуром [2]. Последним разработан общий метод создания сложных механизмов из особых образований, которые получили название в честь их автора групп Ассура. Работы Ассура были продолжены и развиты акад. И. И. Артоболевским и чл.-корр. АН проф. В. В. Добровольским. Последними, а также проф. А. П. Малышевым произведено обобщение структурной формулы Чебышева, и в этом виде она стала применена для так называемых пространственных механизмов, в то время как в первоначальном виде формула была справедлива лишь для плоских механизмов. Кроме того, И. И. Артоболевским и В. В. Добровольским была разработана классификация пространственных механизмов с распределением их по семействам и классам. [c.6]

Соотношение (10) выражает связь между количеством низших пар 5-го класса и числом устраненных элементов рассматриваемого механизма в целях сокращения числа степеней свободы на v. Выражение (10) приводит к разным решениям для каждого v>0, ио всегда допускает решение х у = v — факт, указывающий на то, что количество степеней подвижности плоского механизма с низшими парами может сокращаться на V, если устранить V ведущих элементов вместе с парами, посредством которых они были связаны со стойкой. Если эти V ведущих элемента не устраняются, а превращаются в элементы управления (т. е. в элементы исполнения некоторых механизмов память ), то рассматриваемый механизм может интерпретнрозаться как конечный автомат. Элементы управления имеют два неподвил<ных положения или два отличных состояния стабильного двил<ения (в общем случае могут иметь больше) и, следовательно, полученный конечный автомат может иметь 2 различных структур, определяемых положением элементов управления. [c.302]

Структура и классификация механизмов. В задачу структурного анализа входит определение числа степеней свободы механизма выявление пассивных связей и определение их числа. Пассивные связи повышают жесткость механизма, но часто приводят к статической его неопределимости по отношению к действующей системе сил и к необходимости соблюдения точного соответствия размеров звеньев обработкой деталей по жестким допускам, применением пригонки или ко.мпенсаторов. [c.50]

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]

В общем случае точное воспроизведение заданных движений объекта каким-либо механизмом без высших пар возможно лишь при равенстве числа его степеней свободы числу обобщенных координат объекта. Соответственно точные генераторы заданных движений с низшими кинематическими парами должны иметь несколько степеней свободы, что требует введения специальной системы управления, обеспечивающей требуемые связи между обобщенными координатами перемещаемого объекта. Однако стремление к реализа-Щ И заданных движений простейшими средствами, в частности рычажными механизмами с минимальным числом звеньев и управляемых степеней свободы, приводит к аппрокси-мационной постановке задач кинематического синтеза механизмов, суть которой состоит в построении механизмов, приближенно реализующих заданную програмвлу движения. Эти задачи в свою очередь представляются в виде классической задачи приближения функций среди множества функций перемещения механизмов рассматриваемой структуры определить такую, которая наиболее близка к функции, описывающей заданное движение. Наиболее близка - естественно, понятие относительное, зависящее от метрики, в которой определенно расстояние (отклонение) приближающей фунгаши от заданной. [c.432]

Наконец во многих случаях машины имеют приспособления для перемены движения некоторых звеньев на обратное. Зти приспособления обычно имеют вид добавочных, так называемых реверсивных механизмов, которые могут быть включены на ход , и тогда весь механизм в целом приобретает вторую степень свободы, число звеньев и их относительное движение изменяется, следовательно, происходит изменение структуры. Так, в паровозах и судовых мащинах можно на ходу переставить кулису (или камень кулисы) с помощью особого рычага, приводимого в движение от руки, вследствие чего во время этой перестановки некоторые звенья, бывшие раньше неподвилспыми, придут в движение, а по окончании перестановки снова остановятся, но уже в другом положении в результате вся машина даст задний ход . [c.99]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...