Структура механизмов

Строение  механизмов.

Классификация кинематических пар.

  Кинематические  пары (КП) классифицируются по следующим признакам:  1)по виду места контакта (места связи) поверхностей звеньев:

-низшие, в которых контакт звеньев осуществляется по плоскости или поверхности ( пары скольжения );

-высшие, в которых контакт звеньев осуществляется по линиям или точкам (пары, допускающие скольжение с перекатыванием).

2)по относительному движению звеньев, образующих пару:

-вращательные;

-поступательные;

-винтовые;

-плоские;

-сферические.

3)по способу замыкания (обеспечения контакта звеньев пары):

-силовое (за счет действия сил веса или силы упругости пружины);

-геометрическое (за счет конструкции рабочих поверхностей пары).

4)по числу условий связи, накладываемых на относительное движение звеньев ( число условий связи определяет класс кинематической пары );

5)по числу подвижностей в относительном движении звеньев. Классификация КП по числу подвижностей и по числу связей приведена в таблице 2.1.

Классификация кинематических пар по числу связей и по подвижности.

Таблица2.1.

Модели машин.

Модель (от лат. modulus - мера, образец) - устройство или образ (мысленный или условный: схема, чертеж, система уравнений и т.п.) какого-либо объекта или явления (оригинала данной модели), адекватно отражающей его исследуемые свойства и используемый в качестве заместителя объекта в научных или иных целях (рис.2.3).

Рис.2.3

Виды моделей. 

1. По форме  представления:

физические;

математические:

аналоговые;

цифровые.

2. По назначению:

функциональные;

структурные;

геометрические;

кинематические;

динамические.

3. По методу исследования:

графические;

численные;

графо-аналитические;

энергетические;

кинето-статические;

экспериментальные. 
 
 
 

Структура механизмов.

    Как отмечалось  выше, структура любой технической  системы определяется функционально  связанной совокупностью элементов  и отношений между ними. При  этом для механизмов под элементами  понимаются звенья, группы звеньев  или типовые механизмы, а под  отношениями подвижные (КП) или  неподвижные соединения. Поэтому  под структурой механизма понимается  совокупность его элементов и  отношений между ними, т.е. совокупность  звеньев, групп или типовых  механизмов и подвижных или  неподвижных соединений. Геометрическая  структура механизма полностью  описывается заданием геометрической  формы его элементов, их расположения, указания вида связей между  ними. Структура механизма может  быть на разных стадиях проектирования  описываться различными средствами, с разным уровнем абстрагирования:  на функциональном уровне - функциональная  схема, на уровне звеньев и  структурных групп - структурная  схема и т.п. Структурная схема  - графическое изображение механизма,  выполненное с использованием  условных обозначений рекомендованных  ГОСТ (см. например ГОСТ 2.703-68) или  принятых в специальной литературе, содержащее информацию о числе  и расположении элементов (звеньев,  групп), а также о виде и классе  кинематических пар, соединяющих  эти элементы. В отличие от  кинематической схемы механизма,  структурная схема не содержит  информации о размерах звеньев  и вычерчивается без соблюдения  масштабов. (Примечание: кинематическая  схема - графическая модель механизма,  предназначенная для исследования его кинематики.)

Понятие о структурном синтезе и анализе.

    Как на  любом этапе проектирования при  структурном синтезе различают  задачи синтеза и задачи анализа.

    Задачей  структурного анализа является  задача определения параметров  структуры заданного механизма  - числа звеньев и структурных  групп, числа и вида КП, числа  подвижностей (основных и местных), числа контуров и числа избыточных  связей.

    Задачей  структурного синтеза является  задача синтеза структуры нового  механизма, обладающего заданными  свойствами: числом подвижностей, отсутствием  местных подвижностей и избыточных  связей, минимумом числа звеньев, с парами определенного вида (например, только вращательными, как наиболее технологичными) и т.п. 

Основные  понятия структурного синтеза и  анализа.

    Подвижность  механизма - число независимых  обобщенных координат однозначно определяющее положение звеньев механизма на плоскости или в пространстве.

      Связь  - ограничение, наложенное на перемещение  тела по данной координате.

    Избыточные (пассивные) - такие связи в механизме,  которые повторяют или дублируют  связи, уже имеющиеся по данной  координате, и поэтому не изменяющие  реальной подвижности механизма.  При этом расчетная подвижность  механизма уменьшается, а степень  его статической неопределимости  увеличивается. Иногда используется  иное определение: Избыточные  связи - это связи число которых в механизме определяется разностью между суммарным числом связей, наложенных кинематическими парами, и суммой степеней подвижности всех звеньев, местных подвижностей и заданной (требуемой) подвижностью механизма в целом.

    Местные  подвижности - подвижности механизма,  которые не оказывают влияния  на его функцию положения (и  передаточные функции), а введены  в механизм с другими целями (например, подвижность ролика в  кулачковом механизме обеспечивает  замену в высшей паре трения  скольжения трением качения). 
 

Основные  структурные формулы.

    Основные  структурные формулы были составлены  для плоских механизмов Чебышевым  П.Л. и Грюблером М., для пространственных - Сомовым П.О. и Малышевым. Так как принципы заложенные в построение всех этих формул одинаковы, то их можно записать в обобщенном виде:

  H-1

W = H*n + S (H-i) * pi ,

i=1

где: 

H - число степеней  подвижности твердого тела (соответственно  при рассмотрении механизма в  пространстве H=6, на плоскости H=3);

n - число подвижных  звеньев в механизме; n = k - 1;

k - общее число  звеньев механизма (включая и  неподвижное звено - стойку);

i - число подвижностей  в КП;

pi - число кинематических пар с i подвижностями.

    Для расчета  избыточных связей, согласно второму  определению, используется следующая зависимость:

q = W0+ Wм - W,

где: 

q - число избыточных  связей в механизме;

W0 - заданная или  требуемая подвижность механизма;

Wм - число местных подвижностей в механизме;

W - расчетная подвижность  механизма.

Пример структурного анализа механизма.

Рис.2.4 

Функциональная  схема на уровне типовых механизмов.

Рис.2.5 
 

На рис.2.4 изображена структурная схема плоского механизма  долбежного станка, а на рис.2.5 его  функциональная схема на уровне типовых  механизмов. Структурная схема механизма  в соответствии с принятыми условными  обозначениями изображает звенья механизма, их взаимное расположение, а также  подвижные и неподвижные соединения между звеньями. На схеме звенья обозначены цифрами, кинематические пары - заглавными латинскими буквами. Цифры  в индексах обозначения КП указывают  относительную подвижность звеньев  в паре, буквы - на вид пары, который  определяется видом относительного движения звеньев (в - вращательное, п - поступательное, ц - цилиндрическое, вп - обозначает высшую пару в которой возможно относительное скольжение с одновременным перекатыванием). Схема на рис. 2.5 отражает структуру механизма в виде последовательного и параллельного соединения простых или типовых механизмов. В этом механизме вращательное движение вала двигателя φ1 в согласованные движения подачи φ8 и долбяка S6. При этом механическая энергия двигателя преобразуется: скоростные составляющие энергетического потока по величине уменьшаются, а силовые - увеличиваются. Структурные элементы (типовые механизмы) в этой схеме связаны между собой неподвижными соединениями - муфтами. Схема показывает из каких простых механизмов состоит исследуемый, как эти механизмы взаимосвязаны между собой (последовательно или параллельно), как происходит преобразование входных движений в выходные (в нашем примере φ1 в φ8 и S6).

Проведем структурный  анализ данного механизма. Число подвижных звеньев механизма n=8, числокинематических пар pi=12, из них для плоского механизма одноподвижных p1=10 (вращательных p1в=8, поступательных p1п=2 и двухподвижных p2=2. Число подвижностей механизма на плоскости:

Wпл = 3*8 - (2*10 + 1*2) = 2 = 1 + 1,

полученные две  подвижности делятся на основную или заданную W0 = 1 и местную Wм = 1. Основная подвижность определяет основную функцию механизма преобразование входного движения φ1 в два функционально взаимосвязанных φ8 и S6. Местная обеспечивает выполнение вспомогательной функции: заменяет в высшей паре кулачок - толкатель трение скольжения трением качения. Если рассматривать механизм как пространственный, то во-первых необходимо учесть, что с увеличением подвижности звеньев с трех до шести изменяются и подвижности некоторых кинематических пар. В нашем примере это высшие пары K и P, подвижность которых изменяется с двух до четырех, и низшая пара D, у которой подвижность увеличивается до двух. С учетом сказанного, подвижность пространственного механизма равна:

Wпр = 6*8 - (4*1 + 5*9 + 2*2) = 48 - 53 = -5,

т. е. как пространственный данный механизм не имеет подвижности, так как число связей в нем  существенно (на пять) превышает суммарную  подвижность всех его звеньев. Однако от рассмотренного ранее плоского варианта пространственный механизм ничем не отличается, то есть он имеет две  подвижности основную и местную. Как отмечено, выше связи, не изменяющие подвижности механизма, являются пассивными или избыточными. Для нашего механизма чилсло избыточных связей:

 на плоскости

qпл = W0 + Wм - Wпл = 1 + 1 - 2 = 0;

  в пространстве

qпр = W0 + Wм - Wпр = 1 + 1 - (-5) = 7.

 Возникает вопрос: почему при переходе от плоской к пространственной модели механизма возникают избыточные связи? При анализе плоской модели механизма мы исключаем из рассмотрения три координаты, а , следовательно, и связи наложенные по этим координатам. В плоском механизме априорно задано, что оси всех вращательных и высших пар перпендикулярны, а оси поступательных параллельны плоскости, в которой рассматривается механизм. При пространственном анализе механизма это условие отсутствует. В нашем механизме 12 кинематических пар и , следовательно, 12 таких условий. Если учесть, что при переходе от плоской модели к пространственной общее число подвижностей в КП увеличилось на пять, то получим семь избыточных связей (т.к. 12 - 5 = 7). Известно, что избыточные связи возникают только в замкнутых кинематических цепях. Поэтому при анализе структуры механизма важно знать число независимых контуров, образованных его звеньями. Независимым считается контур отличающийся от остальных хотя бы на одно звено. Расчет числа контуров для механизма проводят по формуле Гохмана Х.И.:

K = pi - n = 12 - 8 = 4,

где:  

K - число независимых  контуров в механизме;

pi - число КП в механизме;

n - число подвижных  звеньев в механизме.

Структурная классификация механизмов по Ассуру Л.В.

 Для решения  задач синтеза и анализа сложных  рычажных механизмов профессором  Петербургского университета Ассуром Л.В. была предложена оригинальная структурная классификация. По этой классификации механизмы не имеющие избыточных связей и местных подвижностей состоят из первичных механизмов и структурных групп Ассура (см. рис. 2.6).

Рис.2.6 

   Под первичным  механизмом понимают механизм, состоящий  из двух звеньев (одно из  которых неподвижное) образующих  кинематическую пару с одной  Wпм=1 или несколькими Wпм = 1 подвижностями. Примеры первичных механизмов даны на рис. 2.7.

Рис.2.7

    Структурной  группой Ассура (или группой нулевой подвижности) называется кинематическая цепь, образованная только подвижными звеньями механизма, подвижность которой (на плоскости и в пространстве) равна нулю (Wгр = 0). 

  Конечные звенья  групп Ассура, входящие в две кинематические пары, из которых одна имеет свободный элемент звена, называются поводками. Группы могут быть различной степени сложности. Структурные группы Ассура делятся на классы в зависимости от числа звеньев, образующих группу, числа поводков в группе, числа замкнутых контуров внутри группы. В пределах класса (по Ассуру) группы подразделяются по числу поводков на порядки (порядок группы равен числу ее поводков). Механизмы классифицируются по степени сложности групп входящих в их состав. Класс и проядок механизма определяется классом и порядком наиболее сложной из входящих в него групп. Особенность структурных групп Ассура - их статическая определимость. Если группу Ассура свободными элементами звеньев присоединить к стойке, то образуется статически определимая ферма. Используя группы Ассура удобно проводить структурный, кинематический и силовой анализ механизмов. Наиболее широко применяются простые рычажные механизмы, состоящие из групп Ассура 1-го класса 2-го порядка. Число разновидностей таких групп для плоских механизмов с низшими парами невелико, их всего пять (см. рис. 2.8)

Рис.2.8

    Для этих  групп разработаны типовые методы  структурного, кинематического и  силового анализа. При структурном  синтезе механизма по Ассуру (рис.2.6) к выбранным первичным механизмам с заданной подвижностью W0 последовательно присоединяются структурные группы c нулевой подвижностью. Полученный таким образом механизм обладает рациональной структурой, т.е. не содержит избыточных связей и подвижностей. Структурному анализу по Ассуру можно подвергать только механизмы не содержащие избыточных связей и подвижностей. Поэтому перед проведением структурного анализа необходимо устранить избыточные связи и выявить местные подвижности. Затем необходимо выбрать первичные механизмы и, начиная со звеньев наиболее удаленных от первичных, выделять из состава механизма структурные группы нулевой подвижности (схема на рис. 2.6). При этом необходимо следить, чтобы звенья, остающиеся в механизме, не теряли связи с первичными механизмами.

    Несколько  слов о историческом развитии классификации Ассура. В диссертационной работе Ассур разработал структурную классификацию для плоских рычажных шарнирных механизмов (т.е. для механизмов только с вращательными КП). В дальнейшем Артоболевский И.И. усовершенствовал и дополнил эту классификацию, распространив ее на плоские механизмы и с поступательными КП. При этом были изменены и принципы классификации. В плоских механизмах группами являются кинематические цепи с низшими парами, которые удовлетворяют условию Wгр = 3*nгр - 2*p1 = 0. Решения этого уравнения в целых числах определяют параметры групп Ассура. Эти параметры, а также классы простейших групп Ассура по Ассуру и по Артоболевскому приведены в таблице 2.2.

Проведем структурный  анализ плоского механизма, схема которого приведена на рис. 2.4, и представим его в виде совокупности первичного механизма и структурных групп  Ассура. Результаты структурного анализа изображены на рис. 2.9. Для рассматриваемого механизма структурный анализ можно проводить только для плоской модели, так как она не содержит избыточных связей. Механизм состоит из четырех структурных групп: двух рычажных двухповодковых ( группы звеньев 5-6 и 4-5) и двух групп с высшими парами одна из которых содержит только одно звено 2, вторая - два звена 7 и 8. Звено 7 и пара T введены в структуру механизма с целью замены трения скольжения трением качения, т.е. они обеспечивают местную подвижность ролика 7. За вычетом этой подвижности группа 7-8 имеет нулевую подвижность и является группой Ассура (точнее группой нулевой подвижности). Механизм имеет одну основную подвижность и, следовательно, один первичный механизм, состоящий из звеньев 1 и 0. Если рассмотреть полученные структурные группы как пространственные, то они не будут группами нулевой подвижности ибо обладают избыточными связями. Чтобы преобразить их в группы с нулевой подвижностью необходимо снизить классы кинематических пар, не допуская при этом возникновения местных подвижностей. При переходе от анализа механизма на плоскости к анализу в пространстве изменяются классы пар: одноподвижная поступательная КП D изменяется на двухподвижную цилиндрическую, двухподвижные высшие P и K на четырехподвижные. Далее по группам классы пар изменялись так:

группа звеньев 5-6 

группа звеньев 3-4

группа звеньев 7-8

звено 2

Рис.2.9

   После таких  изменений классов КП подвижность  механизма 

Wпр = 6*8 - (3*1 + 4*4 + 5*5 + 1*2) = 48 - 46 = 2,

 где одна подвижность  - основная, а вторая - местная.

    В данном  случае для устранения избыточных  связей мы воспользовались способом  снижения классов КП. Другой способ - введение в механизм дополнительных  звеньев и КП. В заключение  необходимо отметить, что устранять  избыточные связи нужно не  всегда. Многоподвижные КП сложнее и дороже в изготовлении, механизмы с такими парами часто обладают меньшей жесткостью и точностью, чем механизмы с одноподвижными КП. 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Литература:

http://www.teormach.ru/lect2.htm

http://alconapitki.ru/napitki/details/vodka.html

http://www.alcohol-spb.ru/Gl_Vodka.html 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Водка.

Водка — алкогольный  напиток, состоящий преимущественно  из воды и максимально очищенного от примесей этилового спирта, иногда с незначительными, обычно ягодными или фруктовыми, добавками, а также  специями (перцовка). Спирт составляет по объёму от 35 % до 70 %. Русская водка  должна содержать 40 % этилового спирта по объёму. Представление о том, что  благодаря высокой степени очистки, водка реже приводит к похмелью, чем эквивалентное по содержанию чистого алкоголя количество неочищенных  напитков, является научно необоснованным заблуждением.

История возникновения:

Существует не подкреплённое  ссылками на заслуживающие доверия  источники представление о том, что первую водку изготовил арабский врач Парес в 860 году, использовалась она якобы в медицинских целях. Данное утверждение не представляется убедительным хотя бы потому, что в арабском языке отсутствует буква «п», и арабского имени «Парес» просто не существует.

В Европе первая перегонка  сахаросодержащей жидкости была сделана  итальянским монахом-алхимиком Валентиусом.

В России водка появилась  в конце XIV века. В 1386 году генуэзское посольство привезло в Москву первую водку («Aqua Vitae» — «живая вода»). На Руси она стала называться «хлебным вином» и вырабатывалась изо ржи, пшеницы или ячменя. Согласно легенде, около 1430 года монах Исидор из Чудова монастыря, находившегося на территории Московского Кремля, создал рецепт первой русской водки. Имея подходящее образование и обладая винокуренным оборудованием, он стал автором качественно нового алкогольного напитка. Международный арбитраж в 1982 году подтвердил данный факт, закрепив за Россией приоритет создания водки как русского оригинального алкогольного напитка. В 1533 году была введена государственная монополия на производство водки и продажу в «царёвых кабаках». В 1755 году Екатерина II разрешила дворянам, в зависимости от титула и заслуг, производить и продавать свою водку без пошлин. В 1789 году петербургский химик Товий Ловиц предложил использовать древесный уголь для очистки водки от сивушных масел.

Дмитрий Менделеев 31 января 1865 года защитил докторскую диссертацию «О соединении спирта с  водою», посвящённую теории растворов  на основе исследований водного раствора спирта. Мнения о выводах из этой диссертации расходятся. Некоторые  считают, что в этой диссертации  Д. И. Менделеев предложил содержание спирта в водке 40°, как идеальное  с точки зрения питья. Согласно информации «Музея Водки» в Санкт-Петербурге, Менделеев  считал идеальной крепостью водки 38°, но это число было округлено  до 40 для упрощения расчёта налога на алкоголь.

В 1894 российское правительство  запатентовало водку, содержащую 40 весовых частей этилового спирта и пропущенную через угольный фильтр, в качестве русской национальной водки под названием «Московская особенная». 
 

25 фактов о водке

Водка самый чистый напиток в мире (По сравнению с  другими алкогольными напитками  водка является самым чистым напитком в мире, так как содержит меньше сивушных масел).

Водка на 40% состоит  из спирта и на 60% из воды.

Литр водки весит  ровно 953 грамма.

100 гр. водки содержит 235 ккал

Безалкольной водки не бывает.

Прообраз водки («Aqua Vitae»- «живая вода») Генуэзское посольство привезло в Москву в 1386 году.

Первое питейное заведение Москвы было открыто в 1533 году.

Во времена Екатерины II в 1775 году водка считалась самым  элитарным напитком в мире.

До 1885 года водка  продавалась на вынос только ведрами (12,3 литра.)

31 января 1865 году  Менделеев защитил докторскую  диссертацию «О соединение спирта  с водой»

Эталон на водку  был введен в 1894- 1896 годах.

Фирменная водочная бутылка («Московская Особая») была запатентована в 1894 году.

Постановление Государственного Комитета Обороны № 56200 о знаменитых «фронтовых ста граммах» было принято 22 августа 1941 года.

Государственная монополия  на водку в России вводилась и  отменялась несколько раз.

Чем лучше очищена  водка, тем она токсичнее.

Водка быстрее других алкогольных напитков вызывает алкогольную  зависимость.

Водка токсичнее  коньяка и виски по некоторым  параметрам.

50 грамм водки  обостряют мыслительные способности  через полчаса после приема.

Те же 50 грамм притупляют реакцию и точность движений.

Водка не согревает.

Бутылка водки с  утра сокращает рабочий день на 8 часов.

Русская водка- лучший алкогольный напиток

Музей водки существует в Санкт-Петербурге, Конногвардейский бульвар дом 5

Перед употреблением  водка должна быть обязательно охлаждена  до 8– 10 градусов по Цельсию. Более холодная водка скрывает вкус, поэтому иногда в кафе подают слишком холодную водку, если она низкокачественная.

Ошибаются те, кто  говорит, что водка не портится. Срок хранения водки составляет 12 месяцев. 

Министерство  сельского хозяйства  Российской Федерации

Департамента  научно-технической политики образования

Федеральное государственное образовательное  учреждение

Высшего профессионального  образования

Мичуринский Государственный Аграрный университет.

Кафедра торгового  дела и товароведения. 
 

Реферат на тему:

«Строение механизмов». 
 
 

Выполнила:

Студентка Технологического института

2 курса,25-тв группы

Лучникова К.Н.

Руководитель:

Кузнецова З.К. 
 

Мичуринск