Введение к работе
Объект исследования и актуальность темы. Развитие современной науки и техники неразрывно связано с разработкой и созданием новых машин, которые должны максимально увеличивать производительность труда, способствовать улучшению качества изготавливаемой продукции и снижению ее себестоимости. Основными тенденциями современного машиностроения являются повышение мощности и быстроходности, равномерности хода, автоматизации, длительной безотказной работе, удобству и безопасности обслуживания, экономичности при эксплуатации, обеспечения минимального веса и, возможно, наименьшей стоимости конструирования и изготовления машин.
Ведущей отраслью современной промышленности является машиностроение, т.к. основные процессы выполняют машины. Для того, чтобы создать механизм и довести его до практического применения, необходимо сначала спроектировать, разработать его конструкцию и выбрать из представленных схем наиболее приемлемую с толки зрения оптимальных условий работы.
В настоящее время перед машиностроением возникает ряд проблем. Наиболее развита и изучена та часть машиностроения, которая носит называние "Теория механизмов и машин*'. Она изучает такие методы исследования свойств машин, которые являются общими для всех механизмов независимо от их назначения, рассматривает общие методы проектирования схем. Это назтеа изучает строение, кинематику и динамику механизмов в связи с их анализом и синтезом. Проблемы теории механизмов могут быть разделены на две группы. Первая группа проблем посвящена исследованию еуществующігх механизмов - анализу механизмов. Вторая группа проблем посвящена проектированию
синтезу механизмов.
По предложению Артоболевского И.И. все механизмы подразделяются на "семейства". Наиболее широко в современной литературе изучены механизмы третьего семейства, т.е. плоские механизмы, допускающие три относительных движения звеньев в плоскости. Если допустимо лишь поступательное относительное движение звеньев, то такие механизмы относят к четвертому семейству. Они реализуются в виде плоских клиповых и пространственных винтовых механизмов. При этом винтовые механизмы являются частным случаем клиновых, так как любую винтовую поверхность можно развернуть в наклонную плоскость.
Можно с уверенностью утверждать, что механизмы четвертого семейства пока не достаточно изучены, а поэтому до технического воплощения дошли лишь простейшие из схем.
Систематизацией механизмов четвертого семейства занимались В.В. Добровольский и И.И. Артоболевский. Ими были изучены некоторые достаточно сложные схемы с тремя и более звеньями, однако общих методов их синтеза найдено не было. Большое количесгво схем таких механизмов, исследование их кинематики рассмотрел немецкий ученый Р. Краус, но и в его работах не было найдено каких-либо общих закономерностей. Некоторые вопросы динамики винтовых механизмов изучал А.И. Турпаев.
Автор настоящего исследования берет па себя смелость утверждать, что теория механизмов чегвертого семейства до настоящего времени не была разработана. Ни один из исследователей не нашел метода, способного ответить на вопрос: как по заданному числу звеньев создать кинематическую цепь четвертого семейства или как по заданным законам движения выходного звена отыскать число звеньев и порядок их установки.
Цель работы. Целью работы является разработка метода структурного синтеза механизмов чегвертого семейства, обоснование принципов их классификации.
Задачи исследований:
-
Разработать общий метод структурного синтеза механизмов чегвертого семейства.
-
Провести полную их классификацию,
-
Найти методы кинематического исследования механизмов вне зависимости от их сложности.
4. Обосновать новые направления по созданию механизмов,
представляющих собой редукторы поступательного движения.
Метод решения поставленных задач основан на
использовании универсальной структурной системы,
предложенной Дворниковым Л.Т., а также известных методов кинематического исследования механизмов (преобразования координат, графоаналитического, метода и метода ложных положений).
Научная новизна.
1. Впервые разработана принципиально новая методика к
отысканию возможных схем механизмов четвертого семейства.
-
Впервые приведена классификация исследуемых механизмов.
-
Впервые проведено кинематическое исследование механизмов четвертого семейства высоких классов.
>
Научная и практическая ценность заключается в разработке метода структурного синтеза механических систем четвертого семейства.
С использованием универсальной структз'рной системы поставленная задача становится реальной. В осігове этой системы лежит акцентированное внимание на, так называемом, базисном звене (V- угольнике), вносящем в цепь г кинематических пар.
Основные положения, выдвигаемые для защиты.
метод синтезирования механизмов четвертого семейства;
их классификация;
методы кинематического их исследования;
» обоснования практического применения сложных схем таких механизмов.
Обоснованность и достоверность результатов исследования и рекомендаций обеспечивается использованием ранее апробированных методов, достаточным объемом проведенных исследований, проверкой выводов на конкретных схемах и устройствах.
Апробация работы. Результаты работы докладывались и были одобрены па ежегодных научно-практических конференциях Сибирского государственного индустриального университета, г. Новокузнецк в Ґ991 г., 1993 г.. 1996 г.. 1997 г., 1998 г.; на второй международной научпо-практической конференции: экономика, экология и технология в металлургии, г. Новокузнецк 1996 г., на седьмом международном симпозиуме в Румынии, г. Бухарест, 1997 г., на Западно-Сибирском семинаре Новосибирского государственного технического университета, г. Новосибирск, 1998 г.
Публикации. По результатам выполненных исследований опубликовано 10 печатных работ, в том числе получен патент на изобретение.
Объем и структура работы. Диссертация состоит из введения, четырех глав, заключения, списка литературы из 36 наименований и приложения. Объем диссертации составляет 177 страниц, включает 111 рисунков, 14 таблиц и 40 страниц приложения.