Кінематичний синтез шестиланкових механізмів четвертого класу з вистоєм вихідної ланки - Автореферат

Проте висока якість і велика тривалість вистою забезпечується, наприклад, механізмами другого класу, за рахунок великої кількості ланок. В той же час, були доведені і підтверджені раніше багатьма відомими ученими переваги механізмів високих класів за функціональними можливостями (відтворенню заданих рухів робочих органів) порівняно з механізмами других і третіх класів (за класифікацією І.І. Таким чином, розробка методу аналітичного синтезу шестиланкових механізмів четвертого класу, призначених здійснювати рух вихідної ланки з наближеним вистоєм, є актуальним науковим напрямком, повязаним з розвязанням науково-практичної задачі забезпечення руху вихідної ланки з наближеним вистоєм. зясувати можливість шестиланкових механізмів четвертого класу забезпечити рух вихідної ланки з наближеним вистоєм на деякому інтервалі руху вхідної ланки і граничні можливості ШМЧК з вистоєм вихідної ланки; розробити метод, комплексну математичну модель, алгоритми, числові моделі й програмне забезпечення параметричного кінематичного синтезу шестиланкових механізмів четвертого класу, які забезпечують наближений заданий вистій вихідної ланки;Відомі аналітичні методи синтезу механізмів високих класів не дають однозначного розвязку задачі і тому є не достатньо ефективними. Оскільки не було розроблено чіткої і ефективної теорії синтезу механізмів високих класів (конкретно, четвертого класу), призначених забезпечувати наближений вистій вихідної ланки, тому постала задача розробки нового методу кінематичного синтезу. Аналіз стану синтезу важільних механізмів із зупинками показав, що практично розглядаються дві задачі: або забезпечується вистій вихідної ланки із заданою точністю, обумовлений технологічним процесом, або забезпечується циклограма роботи машини.Якщо повзун буде мати паз ? - ?, і в цьому пазу рухатиметься ролик кривошипа OA, то одержимо кулісний механізм (рис.2), у якого куліса рухатиметься поступально (точно так, як і повзун 5 ШМЧК. Це буде справедливо для будь-яких механізмів, які мають одну групу другого порядку, оскільки точка приєднання групи до вхідної ланки завжди буде мати сталу траєкторію відносно вихідної ланки. 2) вихідної ланки механізму з криволінійним пазом на одному інтервалі зменшується в порівнянні з аналогом швидкості вихідної ланки базового кулісного механізму, то на другому інтервалі (де ?*=?-? для куліси, що рухається поступально, і ?*=2?-? для куліси, що здійснює коливальний рух) він на таку ж величину збільшується. Розглянуто два види ШМЧК: механізм з вихідною ланкою коромислом і механізм з вихідною ланкою повзуном, які можуть найчастіше зустрічатися в техніці. Результатом виконання пунктів 1 - 4 для точок відносної траєкторії точки A2 є таблиця, що містить 2n значень переміщень повзуна (для механізму з вихідною ланкою повзуном) або кутів повороту коромисла (для механізму з вихідною ланкою коромислом) і, відповідні цим значенням, кути повороту коромисла BC ?3k, і кути повороту кривошипа ?k.Дисертаційна робота повязана з розвязанням науково-практичної задачі кінематичного синтезу шестиланкових механізмів четвертого класу, здатних забезпечити наближений вистій вихідної ланки. Аналіз літературних даних показав відсутність ефективних аналітичних методів кінематичного синтезу шестиланкових механізмів четвертого класу з вистоєм вихідної ланки, тому розробка нових методів, комплексної математичної моделі, алгоритмів і програмного забезпечення кінематичного синтезу визначена як актуальне і важливе завдання машинознавства. Це дало можливість зясувати граничні можливості шестиланкових механізмів четвертого класу та запропонувати методи і алгоритми кінематичного синтезу цих механізмів. Розроблено метод, комплексну математичну модель, алгоритми, числові моделі й програмне забезпечення кінематичного синтезу шестиланкових механізмів четвертого класу з вистоєм вихідної ланки. Реалізована стратегія вибору раціональних параметрів шестиланкових механізмів четвертого класу, яка втілена у комплексному програмному забезпеченні кінематичного синтезу, завдяки якому можна визначити відносні розміри ланок механізму, максимальні значення переміщень на інтервалі вистою, максимальні значення кутів повороту коромисла на інтервалі вистою, значення аналогів швидкостей та аналогів прискорень вихідної ланки, реакції в кінематичних парах.

2. Основний зміст роботи

Дисертаційна робота повязана з розвязанням науково-практичної задачі кінематичного синтезу шестиланкових механізмів четвертого класу, здатних забезпечити наближений вистій вихідної ланки. Наукову і практичну цінність складають метод синтезу та кінематичного аналізу вказаних механізмів, створена комплексна математична модель, програмне забезпечення та проведені на їхній основі дослідження, а також практичні рекомендації.

Найбільш важливі висновки, наукові та практичні результати роботи: 1. Аналіз літературних даних показав відсутність ефективних аналітичних методів кінематичного синтезу шестиланкових механізмів четвертого класу з вистоєм вихідної ланки, тому розробка нових методів, комплексної математичної моделі, алгоритмів і програмного забезпечення кінематичного синтезу визначена як актуальне і важливе завдання машинознавства.

2. Розроблено методику кінематичного аналізу кулісних механізмів з криволінійним пазом. Доведено кінематичну еквівалентність усіх важільних механізмів з групами другого порядку, у тому числі шестиланкових механізмів четвертого класу, кулісним механізмам з криволінійною кулісою. Це дало можливість зясувати граничні можливості шестиланкових механізмів четвертого класу та запропонувати методи і алгоритми кінематичного синтезу цих механізмів.

3. Розроблено метод, комплексну математичну модель, алгоритми, числові моделі й програмне забезпечення кінематичного синтезу шестиланкових механізмів четвертого класу з вистоєм вихідної ланки. Запропонований метод кінематичного аналізу з мінімальним використанням ітерацій дає похибку у порівнянні з іншими відомими методами за переміщеннями вихідної ланки не більше, ніж 0,1%.

4. Реалізована стратегія вибору раціональних параметрів шестиланкових механізмів четвертого класу, яка втілена у комплексному програмному забезпеченні кінематичного синтезу, завдяки якому можна визначити відносні розміри ланок механізму, максимальні значення переміщень на інтервалі вистою, максимальні значення кутів повороту коромисла на інтервалі вистою, значення аналогів швидкостей та аналогів прискорень вихідної ланки, реакції в кінематичних парах. Наведено ряд прикладів синтезованих механізмів з різними кінематичними і динамічними характеристиками. Аналіз проведених числових експериментів показав, що приблизно 8% області заданого простору існування параметрів відповідає параметрам працездатних механізмів, що є достатнім для розвязання даної задачі.

5. При розвязанні ряду практичних задач отримані наступні важливі для практики результати: для верстата ІВ23А, розробленого ВАТ “ВЕЛТ”, визначено удосконалення кінематичної схеми шестиланкового механізму досилання без вистою шляхом заміни його шестиланковим механізмом четвертого класу з вистоєм вихідного повзуна у межах 7 мм (3,5 % його ходу) на інтервалі . Завдяки цій заміні, крім забезпечення вистою, додатково одержано такі результати: хід вихідного повзуна зменшений на 50% (з 400 мм до 200 мм), середня швидкість повзуна у момент контакту із заготовкою зменшена на 58% (з 9,6 м/с до 4 м/с), габарити верстату у напрямку досилання зменшені на 22%, маса верстату зменшена на 12% (з 1300 кг до 1144 кг).

6. Одержані в роботі результати впроваджені шляхом передачі теоретичних розробок та програмного забезпечення і застосовуються в практиці проектування складних механічних систем у ВАТ “ВЕЛТ”, на ДП “Завод ім. Малишева”, а також в навчальний процес на кафедрі ТММІСАПР НТУ “ХПІ”.

Результати дисертаційних досліджень можуть бути використані при синтезі та аналізі шестиланкових механізмів четвертого класу з вистоєм вихідної ланки.

1. Новгородцев В.О., Зінченко О.І. Кінематика кулісних механізмів з криволінійними пазами // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ. - 1999. - Вып. 49. - С. 73-80.

2. Новгородцев В.А., Зинченко Е.И. Кинематика плоских механизмов, содержащих одну структурную группу второго порядка // Динаміка і міцність машин. - Харків: ХДПУ. - 1999. - Вип. 53. - С. 127-132.

3. Новгородцев В.А., Зинченко Е.И., Зарубина А.А. Синтез шестизвенных механизмов четвертого класса с приближенным выстоем ведомого звена // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ. - 1999. - Вып. 68. - С. 17-21.

4. Зінченко О.І. Оптимізація параметрів механізмів четвертого класу з вистоєм веденої ланки // Вестник Харьковского государственного политехнического университета. - Харьков: ХГПУ. - 2000. - Вып. 100. - С. 100-103.

5. Зинченко Е.И., Крахмалев А.В., Загребельный В.Н. Синтез оптимальних механизмов четвертого класса с выстоем выходного звена // Механіка та машинобудування. - Харків: ХДПУ. - 2000. - №1. - С. 14-17.

6. Зинченко Е.И., Загребельный В.Н. Применение метода синтеза многозвенных механизмов с выстоем, основаного на свойствах крайних положений механизма // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. - Харків: НТУ “ХПІ”. - 2001. - №6. - С. 105-109.

7. Загребельный В.Н., Зеленский В.Б., Зинченко Е.И. Алгоритм кинематического исследования шестизвенных механизмов четвертого класса с выходным звеном ползуном и коромыслом // Вісник Технологічного університету Поділля. - Хмельницький: ТУП. - 2002. - Частина 1. - С. 7-8.

8. Зінченко О. Силовий розрахунок шестиланкового механізму четвертого класу // Машинознавство. - Львів. - 2004. - №4. - С. 32-34.

9. Зинченко Е.И., Зарубина А.А. Исследование кинематических параметров простейших двухповодковых механизмов и сравнение их с кинематическими параметрами базовых механизмов // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. - Харків: НТУ “ХПІ”. - 2005. - Вип. 53. - С. 80-86.

10. Зинченко Е.И. Задача усовершенствования кинематических схем станков для изготовления и укладки пазовых коробов в пазы сердечников статоров электродвигателей для решения проблемы повышения эффективности производства электрических машин переменного тока // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. - Харків: НТУ “ХПІ”. - 2006. - Вип. 3. - С. 86-93.

11. Зинченко Е.И., Ткачук Н.А., Храмцова И.Я. Использование теории синтеза по трем положениям для синтеза механизмов четвертого класса с приближенным выстоем выходного звена // Вісник Національного технічного університету “Харківський політехнічний інститут”. - Харків: НТУ “ХПІ”. - 2006. - Вип. 33. - С. 34 - 45.

12. Новгородцев В.А., Котляр Е.И. Проектирование рычажных механизмов с выстоем выходного звена // Материалы Междунар. научно-техн. конф. ’’Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье’’. - Харьков: ХГПУ. - 1995. - С. 73.

13. Котляр Е.И., Новгородцев В.А., Соболь А.Н. Проектирование исполнительных механизмов с выстоем выходного звена // Материалы Междунар. научно-техн. конф. ’’Информационные технологии: наука, техника, технология, образование, здоровье’’. - Харьков: ХГПУ. - 1996. - С. 39-42.

14. Zagrebelnyy V., Zinchenko E. The Kinematical and Strength Research of the Fourth Class Hinged Mechanisms and Trajectory of a Hinged Point for Optimum Versions Determination // MICROCAD 2001. International Scientific Conference. “Machine and Structure Design”. - Miskolc: University of Miskolc. - 2001. - P. 117-123.

15. Зінченко О. Силовий розрахунок шестиланкового механізму четвертого класу і критерії його оптимізації // Тези доповідей 6-го міжнародного симпозіуму українських інженерів-механіків. - Львів: КІНПАТРІ ЛТД. - 2003. - С. 87.

Размещено на .ru