WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     || 2 | 3 | 4 |

На правах рукописи

Стариков Степан Павлович

ОБОСНОВАНИЕ КИНЕМАТИЧЕСКОЙ

И КИНЕТОСТАТИЧЕСКОЙ РАЗРЕШИМОСТИ ШЕСТИЗВЕННЫХ ШАРНИРНЫХ ПЛОСКИХ ГРУПП АССУРА

Специальность: 05.02.18 – Теория механизмов и машин

Автореферат

диссертации на соискание ученой степени

кандидата технических наук

Новосибирск - 2008

Работа выполнена на кафедре Теории механизмов и машин и основ конструирования государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет», г. Новокузнецк.

Научный руководитель:

заслуженный деятель науки РФ,

доктор технических наук, профессор

Л.Т. Дворников.

Официальные оппоненты:

доктор технических наук, профессор

В.С. Хорунжин,

доктор технических наук, профессор

Э.Я. Живаго.

Ведущая организация:

Государственное образовательное учреждение высшего профессионального образования «Томский политехнический университет», г. Томск.

Защита состоится: 23 декабря 2008 г. в 10.00 часов на заседании диссертационного совета Д 212.173.07 при ГОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет» по адресу: 630092, Новосибирск-92, пр. Карла Маркса, 20.

С диссертацией можно ознакомиться в ГОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет».

Автореферат разослан « » ноября 2008 г.

Ученый секретарь

диссертационного совета Д 212.173.07

Никитин Ю.В.

Общая характеристика работы

Актуальность исследования.

Экономическое развитие государства напрямую связано с совершенствованием машиностроительной отрасли производства. Создание новых машин и механизмов возможно лишь на основе серьезного научного фундамента, позволяющего обеспечивать высокую эффективность машин уже на стадии их проектирования. Процесс проектирования в обязательном порядке должен включать в себя этапы структурного синтеза кинематических схем машин, их грамотного кинематического и силового расчетов, собственно проектирования и изготовления продукции на основе наиболее высоко зарекомендовавших себя технологий. Все из перечисленных этапов проектирования одинаково важны и не могут быть проигнорированы, в том числе этапы кинематического и силового анализа будущих машин.

Развитие машиностроения определяется естественным усложнением схемных решений и требованием разработки особых, чаще всего принципиально новых подходов к их исследованию. В частности, в практике машиностроения все большее применение получают машины, включающие в свой состав элементы более сложных структур.

Согласно известному принципу создания машин, разработанному профессором Ассуром Л.В., они образуются от ведущих звеньев путем присоединения (наслоения) к ним групп звеньев, обладающих нулевой подвижностью (так называемых групп Ассура).

Наиболее разработанными являются методы исследования двухзвенных групп (диад). Найдены и достаточно известны методы анализа четырехзвенных групп. Группы же Ассура, включающие в свой состав шесть звеньев, требуют своего исследования. Практика машиностроения показывает, что шестизвенные группы уже имели применение в машинах, а в последнее время начинают получать все большее использование. На этом основании можно утверждать, что разработка методов кинематического и кинетостатического исследования шестизвенных плоских групп, является проблемой весьма актуальной.

Целью настоящего исследования является развитие теории структурного анализа и синтеза, методов кинематического и кинетостатического исследований плоских шарнирных шестизвенных групп Ассура.

Для реализации поставленной цели важными являются следующие задачи:

  1. изучить существующие методы анализа и синтеза групп нулевой подвижности;
  2. обосновать полный состав шестизвенных плоских шарнирных групп нулевой подвижности;
  3. идентифицировать группы по следующим признакам: числу используемых звеньев, сложности базисного звена, числу выходов цепи, числу изменяемых замкнутых контуров в группе, сложности использованного в цепи изменяемого замкнутого контура, числу сторон цепи, числу наружных сторон цепи и распределению числа наружных сторон цепи между выходами;
  4. исследовать кинематику и кинетостатику плоских шарнирных групп нулевой подвижности, в частности на основе методов исследования четырехзвенных групп;
  5. изучить влияние класса шестизвенных плоских шарнирных групп нулевой подвижности на сложность их кинематической и кинетостатической разрешимости;
  6. подтвердить реальными техническими решениями возможность широкого применения в технике шестизвенных плоских групп Ассура.

Объектом исследования являются плоские шарнирные шестизвенные группы нулевой подвижности (группы Ассура).

Предметом исследования является - структура, кинематика и кинетостатика плоских шарнирных шестизвенных групп Ассура.

Методы исследования.

В работе использованы методы теории механизмов и машин и теоретической механики.

Достоверность результатов работы подтверждается реальными методами создания структур плоских шестизвенных групп нулевой подвижности, разработкой новых механизмов, подтвержденных патентами РФ, в частности «Кривошипно-ползунного механизма пресса» (патент № 2201348), «Секции механизированной крепи» (патент № 2303699), «Двухщековой дробильной машины» (патент № 2332260).

На защиту выносятся следующие научные положения:

  • обоснование необходимых и достаточных условий структурного синтеза шестизвенных плоских шарнирных групп Ассура;
  • методы исследования кинематики шестизвенных плоских шарнирных групп Ассура, базирующиеся на известных приемах кинематического решения четырехзвенных групп;
  • доказательство теоремы о реакциях в трехшарнирном звене;
  • методика силового анализа плоских шарнирных шестизвенных групп Ассура;
  • реальное использование шестизвенных плоских групп Ассура, позволяющее создавать новые механизмы с особыми свойствами.

Личный вклад соискателя. В работах, опубликованных в соавторстве, соискателю принадлежит формализация поставленных задач, разработка методов кинематического и кинетостатического исследования групп Ассура, обобщение и анализ результатов.

Научная новизна исследования заключается в развитии теории исследования кинематики и кинетостатики плоских шарнирных шестизвенных групп Ассура. Впервые показана возможность отыскания всего многообразия плоских шестизвенных групп. Разработаны новые механизмы, названные «Кривошипно-ползунный механизм пресса», «Секция механизированной крепи» и «Двухщековая дробильная машина». На эти схемы получены патенты РФ.

Практическая полезность результатов исследования показана на конкретных примерах синтеза механизмов, обладающих широкими возможностями обеспечения заданных траекторий и законов движения рабочих органов. Результаты диссертационной работы в виде методических разработок внедрены в учебный процесс ГОУ ВПО «Сибирского государственного индустриального университета» (кафедра теории механизмов и машин и основ конструирования), г. Новокузнецк.

Апробация работы.

Основные результаты исследования докладывались на:

  • Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученных, 27 – 28 апреля 2004 г., СибГИУ, г. Новокузнецк;
  • Международной конференции «Проблемы теоретической и прикладной механики», Алматы, Казахстан, 1- 2 марта, 2006 г.;
  • Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученных, 27 – 28 апреля 2006 г., СибГИУ, г. Новокузнецк;
  • семнадцатой научно – практической конференции по секции механики и машиностроения, г. Новокузнецк, 3 – 4 июля 2006г.;
  • Международной конференции по теории механизмов и механике машин, г. Краснодар, 9 – 15 октября 2006 г.;
  • Международной научно-технической конференции «Современные проблемы механики, строительства и машиностроения», 15 – 16 ноября 2006г., г. Павлодар, Казахстан;
  • шестнадцатой студенческой конференции по секции теории механизмов, динамике и прочности машин, 27 – 28 апреля 2007 г., СибГИУ, г. Новокузнецк;
  • XIII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии», 26 – 27 марта 2007г., г. Томск;
  • восемнадцатой научно – практической конференции по секции механики и машиностроения, СибГИУ, г. Новокузнецк, 3 – 4 июля 2007г.

Публикации. Всего опубликовано по теме диссертации 18 работ, из них 2 научных статьи в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ; 1 научная статья в центральном журнале «Теория механизмов и машин», Санкт-Петербург; 10 публикаций в материалах Международных и Всероссийских конференций; 1 методическое указание; 3 изобретения и 1 полезная модель.

Структура и объем работы. Диссертация состоит из введения, пяти глав, заключения, библиографического списка из 50 наименований и приложения. Общий объем работы составляет 155 страниц, включая 5 таблиц и 80 рисунков.

Основное содержание работы

Во введении обосновывается актуальность работы и дается описание содержания глав диссертации.

В первой главе диссертационной работы проводится анализ известных методов структурного, кинематического и кинетостатического исследования плоских шарнирных механизмов на основе фундаментальных работ Дж. Уатта, П.Л. Чебышева, М.Ф. Грюблера, Л. Бурместера, П.О. Сомова, Х.И. Гохмана, Л.В. Ассура, В.В. Добровольского, И.И. Артоболевского, а также исследований Н.И. Колчина, С.Н. Кожевникова, Г.Г. Баранова, О.Г. Озола, У.А. Джолдасбекова, Л.Н. Решетова, Э.Е. Пейсаха, Л.Т. Дворникова, Л.Н. Гудимовой и других ученных, внесших важный вклад в изучение плоских шарнирных механизмов. Особо показывается роль профессоров В.В. Добровольского и Г.Г. Баранова в нахождении многообразия шестизвенных плоских шарнирных групп нулевой подвижности. На основании изученного материала формулируются задачи настоящего исследования.

Вторая глава диссертации посвящена разработке методов структурного синтеза полного состава шестизвенных плоских шарнирных групп Ассура. Доказывается справедливость утверждения профессора В.В. Добровольского о существовании десяти отличающихся друг от друга шестизвенных плоских шарнирных групп нулевой подвижности. Доказательство основывается на универсальной структурной системе профессора Л.Т. Дворникова, записываемой в виде

где - наиболее сложное - базисное звено кинематической цепи,

- число звеньев, добавляющих в цепь по i кинематических пар,

W - подвижность цепи,

n и p5 - соответственно, число звеньев и шарниров исследуемой цепи.

В (1) третье уравнение - есть известная формула подвижности плоских механизмов П.Л. Чебышева.

Для шестизвенных групп нулевой подвижности (W=0) согласно третьему уравнению системы (1) p5 = 9 и тогда

(2)

откуда следует, что не может принимать значений более. Таким образом, шестизвенные плоские шарнирные группы нулевой подвижности могут быть образованы лишь с базисными звеньями - треугольным () и четырехугольным ().

При система (2) получит вид

(3)

откуда,. При решениями (2) являются,.

Известно, что число ветвей любой кинематической цепи определяется зависимостью

.

(4)

Для всех шестизвенных групп Ассура. Число ветвей цепи связано с числом выходов цепи и числом использованных в ней замкнутых изменяемых контуров зависимостью

.

(5)

При возможны три вида соотношений и, а именно, ;, и,. Цепь с одним выходом не может быть встроена в замкнутую кинематическую цепь.

Простейшим плоским подвижным замкнутым контуром является четырехугольный. В шестизвенных цепях могут использоваться контуры, и.

Число всех сторон цепи определяется зависимостью

.

(6)

Для шестизвенных групп.

При замыкании контуров, замыкающие звенья увеличивают число сторон на величину равную числу вводимых контуров, т.е. суммарное число сторон с плоской кинематической цепи определяются как

.

(7)

В кинематических цепях с изменяемыми замкнутыми контурами часть сторон звеньев становятся внутренними в, а остальные наружными н. Очевидно, что

.

(8)

Таблица 1

Pages:     || 2 | 3 | 4 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»