ЛЕКТОР: СИРИН АНДРЕЙ ВИКТОРОВИЧ ТЕОРИЯМЕХАНИЗМОВ И МАШИН.

ЛЕКТОР: СИРИН АНДРЕЙ ВИКТОРОВИЧ ТЕОРИЯМЕХАНИЗМОВ И МАШИН. СИНТЕЗ МХАНИЗМ

ОСНОВНЫЕ ОПРЕДЕЛЕНИЯ Структурный синтез – это процесс проектирования ново или модернизации (усовершенствования) уже существующей структуры механизма. Кинематический синтез механизма – Проектирование кинематической схемы механизма. Входные параметры синтеза механизма – Независимые между собой постоянные параметры механизма, установленные заданием на его синтез. Выходные параметры синтеза механизма – Независимые между собой постоянные параметры механизма, которые определяются в процессе его синтеза.

СТРУКТУРНЫЙ СИНТЕЗ Основными условиями при выборе структурной схемы являются заданные параметры: требуемое число подвижностей, отсутствие местных подвижностей и избыточных связей, минимизация количества звеньев, использование кинематических пар определенного вида или класса. В большинстве случаев задача структурного синтеза сводится к выбору структурной схемы механизма из набора типовых схем. Структурный синтез плоских рычажных механизмов выполняется в соответствии со структурной классификацией Л. В. Ассура

СИНТЕЗ МЕХАНИЗМОВ ПО ЗАДАННЫМ КИНЕМАТИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ Задачи: Ø синтез по нескольким заданным положениям выходного звена (задача позиционирования ), когда не важно по какому закону происходит переход из одного положения в другое; Ø синтез по заданному закону движения выходного звена (по функции положения, по первой или второй передаточной функции); Ø синтез по конкретным кинематическим параметрам: средней скорости выходного звена, коэффициенту неравномерности средней скорости; Ø синтез по условиям передачи сил между звеньями механизма - по допустимому углу давления. Ход механизма – это расстояние между начальным и конечным положениями выходного звена

СИНТЕЗ МЕХАНИЗМОВ ПО ЗАДАННЫМ КИНЕМАТИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ Угол размаха коромысла или кулисы – это угол между начальным и конечным положениями коромысла или кулисы.

СИНТЕЗ МЕХАНИЗМОВ ПО ЗАДАННЫМ КИНЕМАТИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ Ограничения / качественные показатели: Ø условие проворачиваемости звеньев, т. е. обеспечение для входного и (или) выходного звеньев возможности поворота на угол более 360 градусов; Ø допустимые углы давления; Ø конструктивные ограничения на габариты механизма, т. е. размеры звеньев должны обеспечивать вписывание механизма в заданные габаритные размеры; Ø точность обеспечения заданного закона движения или заданных положений звеньев механизма; Угол давления – это острый угол между вектором активной силы, действующей со стороны предшествующего звена, и вектором скорости точки ее приложения

СИНТЕЗ МЕХАНИЗМОВ ПО ЗАДАННЫМ КИНЕМАТИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ Угол давления – это острый угол между вектором активной силы, действующей со стороны предшествующего звена, и вектором скорости точки ее приложения. для механизмов, звенья которых образуют только вращательные кинематические пары для механизмов, звенья которых имеют сочетание вращательных и поступательных кинематических пар

СИНТЕЗ МЕХАНИЗМОВ ПО ЗАДАННЫМ КИНЕМАТИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ Угол передачи – это угол, определяющий взаимное расположение осей шатуна и коромысла шарнирного механизма

СИНТЕЗ МЕХАНИЗМОВ ПО ЗАДАННЫМ КИНЕМАТИЧЕСКИМ СВОЙСТВАМ Условия проворачиваемости звеньев механизма. Для четырехшарнирного механизма эти соотношения сформулированы в правиле или теореме Грасгофа: Если сумма длин наибольшего и наименьшего звеньев меньше суммы двух остальных и стойкой является наименьшее звено, то механизм - двухкривошипный. Если неравенство выполняется, но стойкой является звено соединенное с наименьшим, то механизм - кривошипно-коромысловый. Во всех остальных случаях механизм - двухкоромысловый.

ОПТИМАЛЬНЫЙ СИНТЕЗ РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ Задача оптимального проектирования - это экономико-математическая задача, содержащая критерий оптимальности и ограничения и направленная на поиск лучшего в определенных условиях (т. е оптимального) значения показателя. Оптимизация - отыскание такого решения рассматриваемой задачи, которое дает экстремальное (минимальное или максимальное) значение некоторой функции, называемой целевой. Механизм при оптимальном проектировании характеризуется двумя n- мерными векторами: параметров и качественных показателей. На значения как параметров , так и качественных показателей могут быть наложены некоторые ограничения в виде равенств или неравенств. Ограничения могут быть: Ø параметрическими (например, ограничения на длины звеньев механизмов); Ø дискретизирующими (например, выбор размеров из стандартного ряда); Ø функциональными (например, условия проворачиваемости звеньев механизма, условия заклинивания КП).

СИНТЕЗ ЗУБЧАТЫХ МЕХАНИЗМОВ Синтез зубчатых механизмов – это процесс поиска начальных (сопряженных ) профилей зубьев, формирующих геометрические параметры звеньев зубчатого механизма с целью обеспечения заданных условий. Условия кинематического синтеза зубчатых механизмов: 1. Основное условие синтеза. Данное условие заключается в обеспечении заданного закона движения выходного звена, т. е. фактический закон движения выходного звена должен отличаться от заданного с наименьшей погрешностью, что обеспечивается постоянством передаточного отношения простого зубчатого механизма: 2. Обязательное условие синтеза. Данное условие подразумевает обеспечение существования зубчатого механизма как замкнутой кинематической цепи , т. е. законы движения ведомых колес механизма не должны иметь разрывов , а начальные профили зубьев должны только соприкасаться. Наличие разрывов в законах движения звеньев говорит о потере контакта элементов высшей кинематической пары, а пересечение начальных профилей свидетельствует о существовании интерференции профилей зубьев колес. 3. Желательное условие синтеза. Данное условие подразумевает обеспечение преобразования движения и силовых факторов с наименьшими потерями , т. е. коэффициент полезного действия зубчатого механизма должен быть максимально возможным.

УСЛОВИЯ СИНТЕЗА ПЛАНЕТАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ При синтезе планетарных механизмов необходимо обеспечить: 1) заданное передаточное число с требуемой точностью; 2) соосность входного и выходного звеньев; 3) соседство сателлитов; 4) сборку механизма; 5) отсутствие подреза зубьев колес с внешними зубьями; 6) отсутствие заклинивания зубьев колес во внутреннем зацеплении; 7) обеспечение минимальных габаритных размеров механизма.

УСЛОВИЯ СИНТЕЗА ПЛАНЕТАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ При синтезе планетарных механизмов необходимо обеспечить: 1) заданное передаточное число с требуемой точностью; 2) соосность входного и выходного звеньев; 3) соседство сателлитов; 4) сборку механизма; 5) отсутствие подреза зубьев колес с внешними зубьями; 6) отсутствие заклинивания зубьев колес во внутреннем зацеплении; 7) обеспечение минимальных габаритных размеров механизма. Условие 1. Если точность обеспечения заданного передаточного числа особыми условиями не оговорена, то необходимо обеспечить реализацию передаточного числа с точностью ± 5 %,

УСЛОВИЯ СИНТЕЗА ПЛАНЕТАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ Условие 2. Условие соосности предполагает совпадение осей вращения солнечного колеса 1 и водила Н, что возможно при равенстве межосевых расстояний в обоих рядов зубчатых колес, т. е. межосевых расстояний простых зубчатых механизмов, составляющих рассматриваемый планетарный механизм.

УСЛОВИЯ СИНТЕЗА ПЛАНЕТАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ Условие 3. Условие соседства предполагает обеспечение отсутствия контакта сателлитов друг с другом. Проверка данного условия выполняется только при числе сателлитов (потоков) больше единице. Если в схеме планетарного механизма имеется несколько сателлитов, расположенных на некоторой окружности, то может возникнуть ситуация, когда вершины зубьев колес сателлитов будут задевать друга. Исключение подобного явления возможно при выполнении условия соседства: где k – число сателлитов (потоков); zmax 2, 3 – большее число зубьев колес сателлита.

УСЛОВИЯ СИНТЕЗА ПЛАНЕТАРНЫХ МЕХАНИЗМОВ Условие 4. Условие сборки предполагает обеспечение собираемости планетарного механизма. Данное условие проверяется при числе сателлитов (потоков) больше единицы. Для проверки условия сборки используется следующее выражение: где р – число полных оборотов; В – целое число. Условие сборки выполняется, если при заданном числе сателлитов (потоков) и любом значении р параметр В равен только целым числам. Если же существует хотя бы одно значение параметра р, при котором В является нецелым число, то условие сборки не выполняется и полученный вариант соотношения чисел зубьев колес планетарного механизма является недопустимым