Целта и задачите на метричния синтез на механизми

Целта на метричния механизъм за синтез - определяне на размерите на механизма и позициите на входната му връзка по възможно най-добрия начин, удовлетворяващи дадените условия и осигуряващи най-добрата (оптимална) комбинация от показатели за качество.

От многото възможни проблеми, решени в метричния синтез, най-често срещаните са:

  • синтез за няколко дадени позиции на изходната връзка (проблем с позиционирането), когато няма значение според какъв закон се случва преходът от една позиция в друга;
  • синтез съгласно даден закон за движение на изходната връзка (според функцията за положение, съгласно първата или втората трансферна функция);
  • синтез за специфични кинематични параметри: средната скорост на изходната връзка, коефициентът на неравномерност на средната скорост;
  • синтез според условията на предаване на силите между връзките на механизма - според допустимия ъгъл на налягане.

Следните се използват като ограничения или показатели за качество при метричния синтез на механизми:

  • криволичещо състояние на връзките, т.е. осигуряване на входни и (или) изходни връзки възможност за завъртане под ъгъл над 360 градуса;
  • допустими ъгли на налягане, т.е. ъгълът между вектора на движещата сила, действащ от задвижващата връзка към задвижваната връзка, и вектора на скоростта на точката на неговото прилагане не трябва да надвишава някои допустими стойности, за да се изключат недопустимо големи стойности на реакциите в скоростната кутия, ниска ефективност на механизма, възможност за неговото заглушаване (невъзможност за движение при всяка стойност на движещата сила на входната връзка);
  • проектни ограничения за размерите на механизма, т.е. размерите на връзките трябва да гарантират, че механизмът се вписва в дадените общи размери;
  • точността на осигуряване на даден закон на движение или дадени позиции на връзките на механизма;
  • други условия и изисквания, определени от условията на функциониране и работа на механизма.

Методи за метричен синтез на механизми.

Подобно на общите методи за проектиране, методите за метричен синтез обикновено се разделят:

  • графично-аналитични и аналитични методи за директен синтез (разработени за типични и редица специални механизми, частично обсъдени по-долу);
  • синтез чрез методи за анализ:
    • оптимален дизайн:
      • Градиентни методи,
      • метод на произволно търсене,
      • минимизиране на концесиите,
      • комбинирани методи,
      • други;
    • автоматизация дизайн.

Условия на закрепване на връзките на механизма.

Често според условията на работа се изисква входната и (или) изходната връзка да може да се върти под ъгъл над 360 градуса по време на движение. За да се осигури това, е необходимо да се изпълнят някои условия, които се налагат върху съотношението на дължините на връзките на механизма.

За четири шарнирен механизъм тези отношения са формулирани в правилото или теоремата на Grashof:

Ако сумата от дължините на най-голямата и най-малката връзка е по-малка от сумата на другите две и най-малката връзка е стойката, тогава механизмът - две манивела. Ако неравенството е удовлетворено, но връзката, свързана с най-малката, е стабилна, тогава механизмът - манивела.Във всички останали случаи механизмът - двуредов.

Математически може да се напише така:

в L1> L2> L3> L4, където Li се присвоява стойността на дължината на връзката, удовлетворяваща това неравенство,

ако L1 + L4 t 32, улесняващ въртенето на връзка 3 в посока w 3, намалява и нормално F n 32, което не засяга движението, а само деформира (компресира) връзка 3, се увеличава. Тоест с увеличаване на ъгъла на налягане се влошават условията за прехвърляне на сили към редуктора. Тъй като в реалните скоростни кутии винаги има триене, при определена стойност на ъгъла на налягане в скоростната кутия е възможно само спиране или заглушаване. Самозадържането или заглушаването е състояние на механизма, когато в резултат на увеличаване на ъглите на налягане в една от скоростните кутии движението на механизма става невъзможно при произволно голяма стойност на движещата сила. Често за характеризиране на условията за пренос на сили се използва коефициентът на нарастващи сили (без да се взема предвид триенето)

.