Введение к работе
Актуальность проблемы. Развитие современного производства предполагает внедрение автоматизированных участков, робототехнических комплексов, машин-автоматов и манипуляторов. Одним из перспективных направлений создания новых средств автоматизации циклических движений исполнительных органов машин-автоматов и манипуляторов является использование рычажных механизмов. Реализация возвратно-вращательных и возвратно-поступательных видов движений рабочих органов по заданной циклограмме, включающей в себя остановки выходного звена в одном или двух его крайних положениях, может быть обеспечена рычажными механизмами третьего класса. Данные механизмы обладают преимуществами, свойственными рычажным механизмам, и, кроме того, позволяют создавать исполнительные механизмы на основе одномодульных рычажных схем, что по сравнению с многомодульным принципом построения механизмов второго класса дает возможность получать более компактные конструкции при одинаковой точности выстоявыходного звена. Обзор существующих методов кинематического синтеза и анализа механизмов третьего класса позволил выявить недостаточное развитие методов проектирования механизмов по наперед заданной циклограмме, ориентированных на использование в конструкторской практике.
В связи с этим актуальным является создание простых инженерных методов кинематического синтеза плоских рычажных механизмов третьего класса, позволяющих реализовывать циклограммы с одним и двумя выстоями выходного звена в крайних положениях, и проведение оптимизационного синтеза названных механизмов с использованием в качестве критерия кинематической погрешности выстоя выходного звена.
Диссертационная работа выполнена в соответствии с планом госбюджетных научных исследований ОмГТУ (тема МФ29/2-97 "Оптимизационный синтез рычажных механизмов с выстоями как управляющих кинематических цепей исполнительных устройств цикловых машин-автоматов и манипуляторов").
Цель работы заключается в создании методов кинематического синтеза плоских рычажных механизмов 3-го класса с выстоями выходного звена в его крайних положениях по наперед заданной циклограмме и алгоритма оптимизационного синтеза таких механизмов.
Научная новизна.
-
Разработан графический метод кинематического синтеза плоских рычажных механизмов третьего класса с выстоями выходного звена в крайних положениях по заданной циклограмме, позволяющий посредством простых графических приемов вести построение механизма от входного звена к выходному.
-
Разработана методика поуровневого построения и идентификации всех возможных при данном методе синтеза модификаций механизмов третьего класса с выстоями выходного звена в крайних положениях.
-
Разработан сонаправленный с графическим аналитический метод синтеза механизмов 3-го класса с выстоями выходного звена в крайних положениях по заданной циклограмме. Данный метод обеспечивает использование единой математической модели механизма определенного типа для описания всех возможных модификаций механизїла.
-
Выявлены все возможные модификации шести основных типов механизмов 3-го класса свыстоем выходного звена в одном крайнем положении, три из которых
обеспечивают возвратно-вращательное, а три — возвратно-поступательное движение рабочего органа, а также все возможные модификации шарнирного механизма 3-го класса с выстоями выходного звена в двух крайних положениях.
-
Обоснована возможность использования предложенного подхода к разработке методов кинематического синтеза других типов механизмов 3-го класса, обеспечивающих выстой выходного звена в крайних положениях по заданной циклограмме.
-
Составлены алгоритмы анализа и оптимизационного синтеза по заданной циклограмме механизмов 3-го класса с выстоями выходного звена.
Практическая ценность работы заключается
— в разработке метода кинематического синтеза по наперед заданной циклограмме механизмов 3-го класса с выстоями выходного звена в крайних положениях, приемлемого для применения в инженерном проектировании названных механизмов как исполнительных устройств современного технологического оборудования;
—в создании алгоритм а и пакета прикладных программ, обеспечивающих синтез названных механизмов и позволяющих проектировать механизмы в интерактивном режиме с предоставлением возможности визуализации графических построений;
—в создании учебного стенда на базе шарнирного механизма 3-го класса с двумя выстоями выходного звена в крайних положениях и внедрении его в учебный процесс;
—в разработке на базе механизмов 3-го класса с выстоем выходного звена ряда устройств манипуляторов и машин-автоматов, внедряемых в условиях современного производства, что подтверждено актами внедрения.
Апробация работы Основные положения и результаты диссертационной работы докладывались и обсуждались назаседанин Западно-Сибирского филиала Семинара РАН по ТММ (Новосибирск, 1998), на Второй международной научно-технической конференции "Динамика систем, механизмов и машин"(Омск, 1997), на научно-технических конференциях ОмГТУ, а также на кафедре автоматизации и робототехники ОмГТУ.
Публикации. По теме диссертационной работы опубликовано шесть научных работ.
Структура и объем работы Диссертация состоит из введения, шести глав, заключения, списка литературы, включающего 161 наименование, и приложений. Основной текст изложен на 152 машинописных страницах, поясняется 98 рисунками и 8 таблицами. Общий объем диссертации с приложениями составляет 203 страницы.