CC BY
16
№2, 2008 г,
73
УДК 621. 912 : 531. 1
НЕКОТОРЫЕ ОСОБЕННОСТИ СТРУКТУРЫ И КИНЕМАТИКИ МЕХАНИЗМА СТРОГАЛЬНОГО СТАНКА
Е. Хамзин, В.Ф. Доброродный, Р. Белышев, Д. Костливцев
Павлодарский государственный университет им. С. Торайгырова
Анализ структурных схем строгальных и долбежных станков показал, что большинство из них используют кулисные механизмы. Проведя структурный анализ этих схем, было выявлено, что в основном применяются две структурные группы Ассура 2-го класса с вращательными и поступательными парами по классификации Артоболевского. При этом, в одной схеме строгального станка, использовалась только одна группа Ассура, но 3-го класса с двумя поступательными парами. Попытка провести кинематический анализ механизма этого станка графическим способом, с использованием известных методов - метода особых точек Ассура и метода ложных планов скоростей, показал, что для определения всех кинематических параметров механизма необходимо использовать несколько приближений. Характерно и то, что при проведении кинематического анализа всегда необходимо знать закон движения ведущего звена. В связи с этим, встал вопрос о разработке более простого метода кинематического анализа строгального станка с группой Ассура 3-го класса. Детальное исследование структуры механизма строгального станка позволило выявить, что группа Ассура 3-го класса может быть представлена в виде механизма 2-го класса с наложенной на него геометрической связью. При таком подходе становится возможным, выполнить сначала кинематический анализ механизма более низкого класса, а затем выполнить кинематику наложенной связи. Их совместное решение позволяет определять все кинематические параметры группы Ассура 3-го класса. Важно заметить, что в этом случае, наличие ведущего звена не требуется. А это означает, что мы можем знать кинематические и другие параметры
группы до включения ее в состав механизма. Метод особых точек и метод ложных планов скоростей сделать это не позволяют. Без ведущего звена они не работают.
Группа Ассура представляется как механизм, состоящий из звеньев 4, 2 и 3 с наложенной на него внешней геометрической связью в виде звена 5 (совершающего поступательное движение).
В начале осуществляют построение плана скоростей для механизма (звенья 4,2 и 3) полагая, что в последующем группа Ассура будет присоединена к основному механизму в точке А, а затем рассматривают кинематику связи (поступательное движение звена 5). Записывают векторные уравнения, необходимые для построения плана скоростей:
У в = Ус +Увс > (4)
где у в //со-, Ус X Л7; Уве 1 ОС.
Скорость точки Б на плане скоростей определяют исходя из теоремы подобия:
ь^1ьгс = вгтвгс. (5)
Построение плана скоростей ведут в следующем порядке:
- из произвольно выбранного полюса оу откладывают отрезок оус, изображающий скорость точки С;
- через точку с плана скоростей проводят линию действия скорости точки В2 перпендикулярно звену СБ, а из полюса оу линию действия скорости Уюв2 параллельно звену СВ. Пересечение указанных прямых определит положение точки в3;
- исходя из теоремы подобия, определяют положение точки <1 на плане скоростей. Таким образом, получают план скоростей для исходного механизма (звенья 1,2 и 3) без наложенной связи;
- далее рассматривают кинематику наложенной связи. Так как звено 5
№2, 2008 г.
75
совершает поступательное движение, то его абсолютная скорость должна быть параллельной плоскости движения, т.е. линии "хх". Через точку с! проводят линию параллельную "хх" до пересечения с отрезком оус. Их пересечение определит положение полюса плана скоростей "ру" для исходной группы Ассура. Зная точку присоединения ведущего звена (например, точка А), его положение и скорость, можно определить масштаб плана скоростей и численные значения найденных скоростей.
Таким образом, предлагаемый подход к кинематике механизма строгального станка, позволил понизить класс механизма, провести кинематический анализ без наличия ведущего звена, резко сократить трудоемкость процесса. Предложенный подход позволяет знать свойства группы Ассура до включения ее в состав механизма станка. Знание кинематики группы Ассура, до ее включения в состав механизма, позволяет значительно сократить время создания механизма с заданными кинематическими свойствами, так как свойства механизма, как правило, определяются свойствами группы Ассура.
Следует заметить, что на сегодняшний день нет ни одного исследования в области кинематики групп Ассура высокого класса вне зависимости от механизма, т.е. когда неизвестен вид привода - вращательный или поступательный. Предлагаемый подход может быть распространен и на другие классы групп Ассура.
Кинематический анализ механизма с данной группой Ассура методом ложных планов скоростей, требует не менее трех итераций, а при рассматриваемом способе всего лишь одну итерацию. При этом не требуется знание кинематических параметров концевых точек групп Ассура.
Рассмотренные случаи позволяют сделать следующие выводы:
- для групп Ассура 3-го класса возможно построение планов скоростей при неизвестных скоростях концевых точек группы;
- кинематический анализ групп Ассура высокого класса рассмотренным способом проще, чем традиционными методами;
- кинематические характеристики групп Ассура 3-го класса полностью определяются ее структурой.
Рассмотренный в работе способ построения плана скоростей для групп Ассура 3-го класса, безусловно, требует своего дальнейшего исследования и распространения на другие классы групп Ассура.
ЛИТЕРАТУРА
1. Кожевников С.Н. Теория механизмов и машин. М., "Машиностроение", 1977, 592 с.
2. Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин,-М.: Наука, 1988,640 с.
3. Теория механизмов и машин. Конспект лекций: учебное пособие для вузов/ И.М. Белоконев, С.А. Балан, К.И. Белоконев.-2-изд., испр. и доп.- М.: Дрофа, 2004.-172 с.
Тушндеме
Авторлар жону станогыныц цурылымы мен кинематика механизгмтщ ерекшелттерш усынады.
Resume
The authors represented peculiarities of structure and kinematics of planer's mechanism.
