Опорные точки

• Под структурным анализом механизма понимают научное исследование для определения числа и геометрии составных частей механизма, их взаимного расположения и сочленения, а также структурных свойств механизма в целом.

• Метод изучения структуры механизма состоит в чередовании логических приемов анализа и синтеза с использованием различных структурных моделей механизма.

• Конкретные задачи, решаемые при структурном анализе, определяются видом механизма. В зависимости от поставленных задач применяется та или иная структурная модель механизма.

Контрольные вопросы

• Какова цель структурного анализа?

• Что понимают под логическими приемами анализа и синтеза?

5.2. Структурный анализ механизмов с незамкнутыми кинематическими цепями

Без примера ничему не выучишься.

Я.Коменский

Ц елью структурного анализа таких механизмов является установление числа подвижных звеньев, числа и вида кинематических пар, и определение числа степеней свободы механизма с выделением местных и групповых подвижностей. Например, для манипулятора (рис. 5.1, а) требуется найти число степеней свободы W и число степеней свободы , обеспечивающих его маневренность.

Р

Рис. 5.1. Схема пространственного манипулятора

ешение начинается с обозначения звеньев и кинематических пар на структурной схеме. В механизме n = 7, р₁ = 6, р₂ = 1. Число подвижных звеньев должно совпадать с общим числом кинематических пар (см. п. 4.2). Проверяем: n = 7, р₁+р₂ = 7, 7 = 7. Из (2) имеем W = 6 ^. 7 – 5 ^. 6 – 4 ^. 1 = 8. Для обнаружения местных степеней свободы мысленно проверим, может ли какое либо звено механизма двигаться при остальных неподвижных звеньях. Манипулятор имеет одну местную подвижность W_М = 1 – звено 6 имеет возможность вращения вокруг оси, проходящей через вращательные кинематические пары Е и F. Число степеней свободы, обеспечивающих маневренность манипулятора, определяется по формуле:

 = W*–W_М , (9)

где W*– число степеней свободы механизма при неподвижном захвате 8.

Для манипулятора с неподвижным захватом n = 6, р₁ = 6, р₂ = 1, и из формулы (2) имеем W* = 6 ^. 6 – 5 ^. 6 – 4 ^. 1 = 2. Учитывая, что W_М=1 находим  = 2 – 1 = 1.

У становим подвижность какой группы звеньев обеспечивает маневренность манипулятора. При рассмотрении движения звеньев механизма с неподвижным захватом в плоскости чертежа можно использовать плоскую структурную схему (рис. 5.1, б), в которой звенья 7,6,5 считаются одним звеном, а двухподвижная сферическая кинематическая пара G изображается как одноподвижная плоская вращательная пара. Звено 2 в плоскости чертежа не движется, поэтому считается стойкой. Плоский рычажный механизм (n = 3, р_1П = 4) обладает подвижностью, равной единице, т.к. может быть расчленен на структурную группу II₃(4,5) и первичный механизм І₂(3,2). Эта подвижность и обеспечивает маневренность манипулятора.

Ответ: W = 8,  = 1, W_М = 1.

Опорные точки

• Целью структурного анализа механизмов с незамкнутой кинематической цепью является установление числа подвижных звеньев, числа и вида кинематических пар, и определение числа степеней свободы механизма с выделением групповых подвижностей, обеспечивающих маневренность манипулятора.

• Для определения числа степеней свободы механизма используются структурные формулы.