Введение к работе
Актуальность темы.
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.
Вся история становления теории механизмов и машин, как науки, свидетельствует о том, что строилась она на формулировании основных понятий и определений объекта исследования - механизма, его составных элементов - звеньев и кинематических пар, обоснования критериев отличия механизмов друг от друга, их классификаций и систематизации. «Механизм» в самом общем смысле есть понятие многокритериальное. Полуторавековой опыт создания и исследования механизмов показал, что по назначению, по структурным особенностям, по методам исследования, по технологическим приемам изготовления, по эксплуатационным качествам этот объект столь разносторонен, что создать единую методологию их изучения невозможно. Требуется решение поставленных задач по частям, исходя из некоего обоснованного алгоритма. Представляется, что одним из критериев в этом направлении является сложность механизмов, определяемая числом подвижных звеньев, входящих в них. Наиболее простыми в этом отношении являются трехзвенные механизмы, в которых используются всего два подвижных звена.
К настоящему времени не было предпринято серьезных попыток выделить этот вид механизмов в самостоятельный с целью его полного исследования. Естественно, такое исследование целесообразно начать с проблем структурного анализа и синтеза. Имея в виду, что трехзвенные механизмы, как наиболее простые по структуре, могут находить широкое применение в практике машиностроения, можно утверждать, что эта задача актуальна не только по отношению к собственно трехзвенным механизмам, но и ко всем другим - более сложным системам, как методологическая основа исследования механизмов во всем их разнообразии.
В настоящей работе формулируются и решаются задачи, связанные с созданием и исследованием трехзвенных механизмов. Особое внимание уделяется решению задачи структурного синтеза трехзвенных механизмов, обосновывается и приводится их полный состав. Разрабатывается методика построения трехзвенных кинематических соединений, решается задача об исследовании неодноподвижных приводов, на основании которых формулируется принцип создания неассуровых трехзвенных механизмов, обосновываются принципиально новые конструкции трехзвенных механизмов, защищенные патентами РФ.
Целью работы является создание методологических основ полного структурного синтеза трехзвенных механизмов и трехзвенных кинематических соединений (трексов).
Объектом исследования являются трехзвенные механизмы и трехзвенные кинематические соединения.
Методы исследования основаны на принципах теории структурного синтеза кинематических цепей посредством использования универсальной структурной системы; на методах и приемах аналитического исследования кинематики механизмов; приемах конструирования деталей машин.
Научные положения, выносимые на защиту:
обоснование существования простейших по структуре механизмов в виде трехзвенных;
обоснование условий и алгоритмов структурного синтеза ассуровых трехзвенных механизмов;
обоснование существования неассуровых механизмов и использование приводов с двумя и более подвижностями, позволяющих создавать неассуровы механизмы;
применение трехзвенных кинематических соединений звеньев, как альтернативы кинематических пар, позволяющих получать более сложные относительные движения звеньев.
Достоверность и обоснованность научных положений и результатов обеспечены тем, что выполненные исследования основываются на классических положениях теории механизмов и машин, на известных положениях аналитического исследования кинематики механизмов. При решении поставленных задач в работе используются методы структурного синтеза кинематических цепей.
Научная новизна заключается в
развитии методов структурного синтеза ассуровых и неассуровых трехзвенных механизмов;
разработке принципиально новых трехзвенных кинематических соединений (трексов);
обосновании возможности соединения ведущего звена механизма со стойкой в неодноподвижные кинематические пары.
Практическая полезность заключается в разработке технических решений, подтвержденных патентами РФ: «Пространственный тестомесильный механизм», «Пространственный трехзвенный поворотный механизм», «Пространственный смесительный механизм»; трехзвенных кинематических соединений «Трехзвенное кинематическое соединение с шестью относительными движениями», «Трехзвенное кинематическое соединение с семью относительными движениями».
Апробация работы.
Основные результаты исследования докладывались и обсуждались на:
Всероссийских научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученных в 2006-2009гг., СибГИУ, г. Новокузнецк;
XVII-XXI научно - практических конференциях по проблемам механики и машиностроения, СибГИУ, г. Новокузнецк, 2006-2010гг.;
XIII Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современные техника и технологии», ТПУ, г. Томск, 2007г.;
Международной научной конференции «Актуальные проблемы механики и горного машиноведения, развития интеграции и науки ВУЗов», Кыргызско-Узбекский университет, Ош, 2009г.
Публикации.
По теме диссертации опубликовано 19 научных статей, в том числе 1 статья в журнале, входящем в перечень ведущих рецензируемых научных журналов и изданий, рекомендованных ВАК России, новизна подтверждена 4 патентами на изобретения и патентом на полезную модель.
Структура и объем работы.
Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, библиографического списка из 157 наименований и приложения. Основной текст работы изложен на 168 страницах, содержит 21 таблицу и 124 рисунка.
