10 Структурный анализ и синтез механизмов

Структурный анализ – это задача, обратная структурному синтезу, т.е. разложение кинематической цепи на структурные группы и выделение начального механизма (группы начальных звеньев).

Правила структурного анализа

1. Отсоединение структурных групп следует начинать с группы, наиболее удаленной от ведущего звена.

2. В первую очередь отсоединяют наиболее простые структурные группы – диады.

3. Необходимо следить, чтобы степень подвижности механизма оставалась после отсоединения диад прежней.

4. Звенья и кинематические пары могут входить только в одну структурную группу.

Структурным синтезом механизма называется проектирование структурной схемы механизма, которая состоит из неподвижного и подвижных звеньев и кинематических пар. Он является начальной стадией составления схемы механизма, удовлетворяющего заданным условиям. Исходными данными обычно являются виды движения ведущего и рабочего звеньев механизма, взаимное расположение осей вращения и направления поступательного движения звеньев, их угловые и линейные перемещения, скорости и ускорения.Наибол 077;е удобным методом нахождения структурной схемы является метод присоединения структурных групп Ассура к ведущему звену или основному механизму. Рис. 3.2 Под структурным анализом механизма понимается определение количества звеньев и кинематических пар, определение степени подвижности механизма, а также установление класса и порядка механизма. Степень подвижности пространственного механизма определяется по формуле Сомова - Малышева: W = 6n – (5P1 +4P2 + 3P3 + 2P4 + P5), (3.1) где Р1, Р2, Р3, Р4, Р5 - число одно-, двух-,трех-, четырех- и пятиподвижных кинематических пар; n – число подвижных звеньев. Степень подвижности плоского механизма определяется по формуле Чебышева: W = 3n – 2PH – PB, (3.2) где РН – число низших, а РВ – число высших кинематических пар. В качестве примера рассмотрим четырехзвенный механизм рулевого управления автопилота (рис. 3.3): звенья 1 и 2 образуют цилиндрическую пару четвертого класса, имеющую две степени свободы; звенья 2-3 и 4-1 образуют вращательные пары пятого класса, имеющие одну степень свободы; звенья 3-4 образуют шаровую пару третьего класса, имеющую три степени свободы; число подвижных звеньев равно трем, тогда W = 6·3 - 2·5 - 1·4 - 1·3 = 1 Степень подвижности данного механизма равна 1. Рис. 3.3 Кинематическая цепь, число степеней свободы которой относительно элементов ее внешних кинематических пар равно нулю, называют структурной группой Ассура, по имени Л.В. Ассура, который впервые фундаментально исследовал и предложил структурную классификацию плоских стержневых механизмов. Пример образования плоского шестизвенного механизма дан на рис.3.4. Рис. 3.4 Структурные группы подразделяют по классу и порядку. Класс группы определяется максимальным числом кинематических пар входящих в одно звено (рис. 3.5). Рис. 3.5 Порядок группы определяется числом элементов, которыми группа присоединяется к основному механизму (рис. 3.6). Рис. 3.6 Класс и порядок механизма зависят от того, какое звено является ведущим.