Методы кинематического исследования

Кинематическое исследование стержневых механизмов

Лекция 1

Целью кинематического исследования является определение кинематических характеристик точек и звеньев механизма.

Задачи кинематического исследования:

1) определение положений звеньев и траекторий отдельных точек;

2) определение линейных скоростей и ускорений точек механизма;

3) определение угловых скоростей и ускорений звеньев механизма.

При кинематическом исследовании определяют законы движения звеньев механизма в зависимости от законов движения его начальных звеньев. В основном мы будем исследовать механизмы, у которых степень подвижности равна единице (W=1), т.е. достаточно знать закон движения или обобщённую координату любого звена механизма, чтобы определить законы движения или положения других звеньев.

В большинстве случаев в качестве начального выбирается входное звено, совершающее вращательное движение, описываемое законом изменения угла поворота j = f(t). j - угол поворота начального звена, обобщённая координата механизма. Бывают исключения, когда целесообразно начальным считать звено, совершающее поступательное движение.

Выходное звено, как правило, совершает либо вращательное, либо поступательное прямолинейное движение. В практике встречаются механизмы, у которых выходное (рабочее) звено совершает плоско – параллельное движение. Например, механизм летучих ножниц для порезки проката в металлургической промышленности. Порезка проката осуществляется во время его движения.

Наиболее распространены три основных метода кинематического исследования механизмов: графический, аналитический и экспериментальный.

І. Графический метод исследования основан на двух основных методах: методе планов и методе кинематических диаграмм.

Достоинством графического метода является простота и наглядность получения решения.

Недостаток - невозможность получения решения задачи с любой наперед заданной точностью. При современном уровне развития техники графические методы дают достаточную для инженерных расчетов точность.

II. Аналитические методы дают возможность получить решение с любой наперед заданной точностью, позволяют исследовать механизм наиболее всесторонне. Аналитические методы позволяют также в широких масштабах использование вычислительной техники. Применяются эти методы как при научных исследованиях, так и при инженерных расчетах.

ІІІ. Экспериментальные методы предполагают постановку опытов на действующей машине или ее модели. Измерение кинематических параметров, интересующих исследователя, производится непосредственно на машине с помощью различных приборов. Как правило, механические величины при этом преобразуются в электрические. При экспериментальном исследовании невозможно получить ответ с любой наперед заданной точностью, т.к. сами приборы имеют свои погрешности. Экспериментальный метод отличается сложностью и дорогостоящий по сравнению с другими методами, требует больших затрат как средств, так и времени. Поэтому этот метод применяется в основном с целью научных исследований.