CC BY
44материала, наоборот, часть органических и стеклянных волокон заменяют высокомодульными углеродными или борными волокнами [6]. Так же поступают при необходимости повысить жесткость какого-либо элемента конструкции на кручение, заменяя волокна в перекрестно-армированных слоях (±45°) на более высокомодульные. После уточнения проводят проверочный расчет конструкции и определяют коэффициенты запаса по прочности и жесткости.
Поэтапное рассмотрение процесса проектирования показывает, что материал и конструкция создаются одновременно, поэтому для успешного проектирования на всех этапах необходимо тесное взаимодействие расчетчиков, конструкторов, материаловедов и технологов.
Библиографические ссылки
1. Тамуж В. П. Советско-американский симпозиум «Разрушение композитных материалов». 1979. № 1. С. 169-175.
2. Тамуж В. П., Терес Г. А. Проблемы механики композитных материалов // Механика композитных материалов. 1979. № 1. С. 34-35.
3. Брызгалин Г. И., Копейкин С. Д. О многоцелевом проектировании волокнистых композитных материалов // Механика композитных материалов. 1980. № 3. С. 404-408.
4. Болотин В. В., Новиков Ю. Н. Механика многослойных конструкций. М. : Машиностроение, 1980.
5. Болотин В. В. Плоская задача теории упругости для деталей из армированных материалов // Расчеты на прочность. 1966. Вып. 12. С. 3-31.
6. Туманов А. Т. Авиационные материалы. 6-е изд. Т. 7, ч. 1. ОНТИ. М., 1976.
References
1. Tamuzs V. P. the Soviet-American Symposium «Facture of composite materials» Fracture of composite materials». 1979. № 1. Р. 169-175;
2. Tamuzs V. P., Teres G. A. problems of mechanics of composite materials // Mechanics of composite materials. 1979. № 1. Р. 34-35.
3. Bryzgalin G. I., Kopeikin S. D. About the multipurpose design of fibrous composite materials // Mechanics of composite materials. 1980. № 3. Р. 404-408.
4. Bolotin V. V., Novikov Yu. N. Mechanics of multilayered constructions. М. : Engineering, 1980.
5. Bolotin V. V. the plane problem of elasticity theory for parts made of reinforced materials // Strength calculations. 1966. Вып. 12. Р. 3-31.
6. Tumanov A. T. member. Q USSR Academy of sciences. Aviation materials. T. 7, part 1. 6-th еd. ONTI. M., 1976.
© Шатров А. К., Орлов Д. В., 2016
УДК 621.01
АЛГОРИТМ ПРОЕКТИРОВАНИЯ МЕХАНИЗМОВ ПАРАЛЛЕЛЬНОЙ СТРУКТУРЫ
В. О. Шевчугов, С. А. Зоммер, Д. А. Климовский
Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
E-mail: [email protected]
Новое поколение технологического оборудования на основе механизмов параллельной структуры является мощным стимулом для интенсивного развития машиностроения, робототехники и станкостроения. При проектировании нового механизма всегда возникает вопрос: с чего начать и что делать дальше? В работе рассматривается возможный алгоритм проектирования механизмов параллельной структуры.
Ключевые слова: механизм параллельной структуры, проектирование механизмов.
ALGORITHM OF DESIGNING PARALLEL KINEMATIC MACHINE V. O. Shevchugov, S. A. Zommer, D. A. Klimovskiy
Reshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation E-mail: [email protected]
The new generation ofprocess equipment based on parallel kinematic machines is a powerful incentive for intensive development of mechanical engineering, robotics and machine tools. When designing a new mechanism the question always arises: where to start and what to do next? The paper presents a possible algorithm for the design of parallel kinematic machine.
Keywords: parallel kinematic machine, design of mechanism
Для современного машиностроения, особенно в При этом постоянно повышается сложность геомет-области самолетостроения и ракетостроения, харак- рической формы деталей, повышаются требования к терно применение методов сверхскоростной обработ- точности сопряженных поверхностей, к работоспо-ки деталей за одну установку на эффективном высо- собности деталей машин в условиях возрастания экс-копроизводительном технологическом оборудовании. плуатационных скоростей и нагрузок.
<Тешетневс^ие чтения. 2016
Станки с гексаподом (слева) и триподом (справа)
Разработка нового поколения технологического оборудования на основе механизмов параллельной структуры (МПС) является мощным стимулом для интенсивного развития соответствующих научных направлений в машиноведении, робототехнике и станкостроении. В настоящее время в промышленности функционирует множество разнообразных конструкций МПС на основе механизмов со звеньями постоянной и переменной длины. Опыт практического применения транспортирующих роботов на основе МПС показывает, что наряду с большей маневренностью, повышенной грузоподъемностью и точностью позиционирования такие устройства являются значительно более жесткими и надежными, чем манипуляторы последовательной структуры [1].
Класс оборудования параллельной структуры представляют собой станки, у которых все координаты связаны, а перемещение по любой одной координате требует одновременного согласованного изменения всех других. Отличительной особенностью таких станков является связь посредством шарнирных штанг узла, на котором установлена обрабатываемая деталь, с узлом, несущим инструмент, причем требуемая траектория перемещения инструмента относительно детали достигается согласованным изменением либо длин этих штанг, либо угловых и линейных положений штанг постоянной длины [2].
В настоящее время параллельные механизмы используются в различных областях: подвижные симу-ляторы и параллельные манипуляторы, наноманипу-ляторы и микроманипуляторы - от широко известной платформы Стюарта до Дельта-робота и робота «Живой глаз» [3]. Возможные конструкции обрабатывающего оборудования на основе механизмов параллельной структуры типа «Гексапод» и «Трипод» приведены на рисунке.
Были рассмотрены работы различных исследователей МПС, как отечественных, так и зарубежных [2-6]. Однако рассмотренное оборудование характеризуется слишком широким спектром конструктивных исполнений. Процесс его проектирования базируется главным образом на опыте и интуиции разработчиков. Традиции проектирования еще не сформировались [6]. Поэтому для решения вопроса последовательности проектирования таких механизмов предлагается следующий алгоритм:
1. Определить назначение механизма, требования к точности, особенности использования, требуемые характеристики (Определяется техническим заданием).
2. Выбрать структурную схему механизма. Проверить механизм на жесткость и отсутствие избыточных кинематических связей.
3. Определение рабочего пространства механизма (зависимость размеров звеньев от требуемого пространства перемещения).
4. Определение геометрических размеров механизма по заданым условиям эксплуатации.
5. Определение конструкции всех элементов механизма (конструирование элементов крепления, передач, шарниров с определенными размерами).
6. Определение геометрических взаимосвязей механизма, создание математической модели - решение прямой и обратной задачи кинематики (зависимость положения выходного звена от положений управляющих приводов и наоборот).
7. Решение задач движения по траектории (кинематический анализ).
8. Силовой и динамический анализ.
9. Создание системы управления на основе кинематического и динамического анализа.
10. Создание прототипа, отработка управления.
11. Создание действующей модели.
Конечно, некоторые этапы алгоритма могут меняться, уточняться и дополняться в зависимости от типа механизма параллельной структуры, однако уже в таком виде он может помочь неопытным разработчикам определить порядок своих действий.
Библиографические ссылки
1. Прогрессивное машиностроительное оборудование : монография / В. В. Ержуков, А. Г. Ивахненко, Е. О. Ивахненко и др. ; под ред. А. В. Киричека. М. : Спектр, 2011. 248 с.
2. Рыбак Л. А., Ержуков В. В., Чичварин А. В. Эффективные методы решения задач кинематики и динамики робота станка параллельной структуры. М. : Физматлит, 2011. 148 с.
3. Кун С., Госселин К. Структурный синтез параллельных механизмов / пер. с англ. Л. А. Рыбак, А. В. Чичварина ; под ред. А. В. Синева. М. : Физмат-лит, 2012. 276 с.
4. Кузнецов Ю. Н., Дмитриев Д. А., Диневич Г. Е. Компоновки станков с механизмами параллельной структуры / под ред. Ю. Н. Кузнецова. Херсон : ПП Вишемирський В. С., 2010. 471 с.
5. Обрабатывающее оборудование нового поколения. Концепция проектирования / В. Л. Афонин,
A. Ф. Крайнев, В. Е. Ковалев и др. ; под ред.
B. Л. Афонина. М. : Машиностроение, 2001. 256 с.
6. Бушуев В. В., Хольшев И. Г. Механизмы параллельной структуры в машиностроении // СТИН. 2001. № 1. С. 3-8.
References
1. Progressivnoe mashinostroitelnoe oborudovanie. Kollektivnaja monografija / V. V. Erzhukov, A. G. Iva-hnenko, E. O. Ivahnenko et al. ; pod red. A. V. Kiricheka. M. : Izdatelskij dom «Spektr», 2011. 248 p.
2. Rybak L. A., Erzhukov V. V., Chichvarin A. V. Effektivnye metody reshenija zadach kinematiki i
dinamiki robota stanka parallelnoj struktury. M. : Fizmatlit, 2011. 148 p.
3. Kun S., Gosselin K. Strukturnyj sintez parallelnyh mehanizmov / per. s angl. L. A. Rybak, A. V. Chich-varina ; pod. red. A. V. Sineva. M. : Fizmatlit, 2012. 276 p.
4. Kuznecov Ju. N., Dmitriev D. A., Dinevich G. E. Komponovki stankov s mehanizmami parallelnoj struktury / Pod red. Ju. N. Kuznecova. Herson : PP Vishemirs'kij V. S., 2010. 471 p.
5. Obrabatyvajushhee oborudovanie novogo pokolenija. Koncepcija proektirovanija / V. L. Afonin, A. F. Krajnev, V. E. Kovalev et al. ; pod red. V. L. Afonina. M. : Mashinostroenie, 2001. 256 p.
6. Bushuev V. V., Holshev I. G. Mehanizmy parallelnoj struktury v mashinostroenii // STIN. 2001. № 1. P. 3-8.
© Шевчугов В. О., Зоммер С. А., Климовский Д. А., 2016
УДК 621.9.047
ОСОБЕННОСТИ ЭЛЕКТРОХИМИЧЕСКОЙ РАЗМЕРНОЙ ОБРАБОТКИ ДЕТАЛЕЙ ЛЕТАТЕЛЬНЫХ АППАРАТОВ ВРАЩАЮЩИМСЯ КАТОДОМ-ИНСТРУМЕНТОМ
И. Я. Шестаков1, М. В. Ворошилова2, Д. С. Ворошилов2
'Сибирский государственный аэрокосмический университет имени академика М. Ф. Решетнева Российская Федерация, 660037, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 31
2Сибирский федеральный университет Российская Федерация, 660025, г. Красноярск, просп. им. газ. «Красноярский рабочий», 95
E-mail: [email protected]
Представлены результаты исследований электрохимической размерной обработки (ЭХРО) модельного образца тонкостенных крупногабаритных деталей летательных аппаратов. При этом варьируемыми факторами являлись состав, температура электролита, плотность тока.
Ключевые слова: электрохимическая обработка, вращающийся катод-инструмент, алюминиевый сплав, электролит, химическое фрезерование.
FEATURES OF ELECTROCHEMICAL DIMENSIONAL MACHINING OF THIN-WALLED OVERSIZED AIRCRAFT DETAILS BY ROTATING CATHODE-INSTRUMENT
I. Ya. Shestakov1, M. V. Voroshilova2, D. S. Voroshilov2
^eshetnev Siberian State Aerospace University 31, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660037, Russian Federation
2Siberian Federal University 95, Krasnoyarsky Rabochy Av., Krasnoyarsk, 660025, Russian Federation E-mail:[email protected]
This article represents the research results of electrochemical dimensional machining (ECDM) of a model sample of thin-walled oversized aircraft details. Therefore, the varying factors are composition, electrolyte temperature and current density.
Keywords: electrochemical machining, rotating cathode-instrument, aluminium alloy, electrolyte, chemical milling.
Современные тенденции развития космических технологий формируют спрос на крупногабаритные детали летательных аппаратов, изготовленные из особых материалов со специальными свойствами. Используемые материалы должны обладать заданными
технологическими характеристиками, быть стойкими к воздействию факторов космического пространства, надежными, долговечными, безопасными, доступными по цене. В настоящее время данным требованиям наиболее соответствуют алюминиевые сплавы [1].
