Введение к работе
ктуальность темы; Автоматизация любого пронзгшдствешюго процесса яв-яется актуальной в связи с техническим прогрессом программного и аппарат-ого обеспечения ЭВМ. В условиях конкуренции освоение новой техники и гхнологий прежде всего должно быть сопровождено автоматизацией всех эта-ов технического проектирования. Система автоматизированного проектирова-ия (САПР) позволяет конструктору-проектировщику решать технические за-ачи за короткие сроки, охватить всевозможные варианты конструкции и вы-рать наиболее оптимальную. Такой подход в решении технических задач дает веренность в конкурентоспособности изделий, а если это направлено на соз-ание продукции на основе передовых научных разработок, то можно сказать, то эта продукция будет востребована на мировом рынке.
Одним из таких направлении является разработка и создание грузогюдьем-ых устройств и робототехиических систем на базе механизмов высоких клас-ов (MBKj, которые не имеют аналогов в мировой практике. Это направление ачало свое развитие около 30 лет назад под руководством академика Джол-асбекова У.А На практике использование MB К встречается довольно редко виду сложности и трудоемкости расчета и проектирования, а также недооцен-и широкого спектра функциональных возможностей этих механизмов. Малая родуктивность в создании новых устройств на базе МВК напрямую связана с бособленным анализом этих механизмов, т.е. каждый исследователь при соз-анни нового механизма самостоятельно составляет алгоритмы и программы интеза и анализа, пригодные только для этой структуры механизма. Этот факт казывает большое влияние на трудовые и временные затраты в создании эф-іективньїх манипуляционных устройств на базе МВК. Слабо используются нифицируемость, алгоритмизуемость, общность и единообразие существую-ціх аналитических и численно-аналитических методов анализа и синтеза МВК ля создания удобного инструмента для научных сотрудников и инженеров-роектировщиков в виде САПР.
Существующая система "Днепром", посвященная задачам автоматизиро-анного анализа структуры и кинематики МВК, отвечает требованиям еднно-бразия, целостности и взаимосвязанностп. В этой системе не была завершена азработка алгоритмов и программ автоматизированного анализа динамики ычажных механизмов, кроме того, необходимо совершенствование интерфей-з существующей версии "Днепром". Ввиду этого, как развитие существующей истемы "Днепром", является актуальным создание эффективных методов, ал-эритмов и программ решения задач автоматизированного динамического ана-иза и синтеза МВК.
Целью данной работы является разработка методов, алгоритмов и программ втоматизированного анализа динамики плоских рычажных МВК, а также ре-гение частных задач их динамического синтеза.
В соответствии с целью работы необходимо решение следующих задач: ювершенствование интерфейса системы «Днепром» в автоматизированном нализе кинематики МВК;
разработка методов и алгоритмов автоматизированного анализа динамики и инетостатики МВК;
-разработка методов и алгоритмов автоматизированного динамического синтез по коэффициенту неравномерности хода машины, снижение виброакпшноетп уравновешивание МВК;
-создание пакета прикладных программ автоматизированного динамичееког анализа и синтеза рычажных МВК.
Методы и объекты исследований: В качестве объектов исследований ирг нимаются плоские рычажные механизмы высоких классов, отличающиес сложной геометрией, структурой и трудоемким анализом. В работе использе ваны апробированные методы теоретической механики, теории механизмов машин, линейной теории упругости и численные методы вычислительной МІ тематики. Были использованы алгоритмы структурного и кинематического аш лиза системы «Днепром» .
Научные положения, выносимые на защиту:
метод и алгоритм представления МВК в виде динамически эквивалентно расчетной модели на основе принципа динамического размещения масс;
метод и алгоритм автоматизированного составления уравнений движени МВК на основе уравнений Лаірапжа первого рода с учетом всех активны сил и характеристик двигателя;
метод и алгоритм автоматизированного кинетостатического анализа МВК;
метод и алгоритм автоматизированного решения уравнений динамики MB с учетом динамики двигателя и режимов движения машины;
алгоритм автоматизированного динамического синтеза МВК по коэффищ енту неравномерности хода машины;
алгоритм автоматизированного уравновешивания сил инерции механизме
высоких классов.
Степень обоснованности и достоверности научных положений ио> тверждается: корректным применением методов теоретической механики теории механизмов и машин; подтверждением теоретических результатов п; тем создания системы автоматизированного анализа механизмов на ПЭВМ моделирования тестовых задач реальных машин и МВК
Научная новизна работы: Предложен новый подход к постановке и реш нию задач динамического анализа и синтеза МВК: обоснованы и предложен соответствующие расчетные и математические модели динамики рычажнь МВК; автоматизирован процесс формирования компьютерной модели дииамі ки механизма; составлены алгоритмы и программы автоматизированного реш иия уравнений динамики МВК и вывода полученных результатов в требуемо форме, а также автоматизированы задачи динамического синтеза по коэфф! циеиту неравномерности хода машины и уравновешивания сил инерции мех низма.
Практическая ценность и реализация результатов работы:
Результаты работы в виде системы «Диспром-3» используются в учебне процессе кафедры механики механико-математического факультета КазГУ и; аль-Фарабн. САПР «Диспром-3» используется в конструкторских отдел; МНТ1Д «Машиностроение» при Министерстве индустрии, энергетики и торго
пи ['К. РНПЦ «Машиностроение» Инженерной Академии РІС и научно-гехнологического парка КазГУ им.аль-Фарабн.
Связь темы диссертации с плинами отраслей науки и производства:
Диссертационная работа выполнялась в рамках научного проекта «Разработка системы автоматизированного технического проектирования универсальных мапипуляциошшх устройств высоких классоп<>С\«ГР 0199 PFC 00071) в рамках НТП-158.
Апробация работы: Основные положения работы были доложены на научных семинарах кафедры механики и кафедры математического обеспечения ЭВМ и кибернетики КазГУ им.аль-Фараби, международных научных конференциях: «Теория машин и инженерная проблема» (Узбекистан, Ташкент, 1998), VI General Assembly FEIIC, International Conference "NEW TECHNOLOGIES IN ISLAMIC COUNTRIES"(Almaty, 1999) „ «Математическое моделирование научно-технических и экологических проблем в нефтегазодобывающей промышленности» (Алматы, 2000).
Личный вклад автора состоит в разработке методов, алгоритмов и программ автоматизированного динамического анализа МВК, программного обеспечения системы автоматизированного анализа рычажных механизмов «Дпс-пром-3».
Публикации. Основные результаты диссертационной работы, полученные диссертантом и составляющие ее содержание, освещены в 5 научных публикациях.
Структура и объем диссертации. Диссертационная работа состоит из введения, пяти глав и заключения, изложенных на 125 страницах текста, содержит 71 рисунок, 12 таблиц, список использованных источников 158 наименования и приложения. Общий объем диссертации составляет 144 страницы.