Кинематикалық жұптарды жіктеу

Негізгі ұғымдар мен анықтамалар.

Механизм деп механикалық қозғалысты беру және түрлендіруге арналған байланысқан денелер жүйесін атайды. Механизмнің мысалы ретінде, көптеген іштен жану қозғалтқыштарының ажыратылмайтын бөлігі болып табылатын қосиін-сырғақты механизмді келтіруге болады.

Соңғы уақыттарда роботтардың және басқа да басқарылатын машиналардың пайда болуымен көп қозғалмалы басқарылатын механизмдер жеке класс болып бөлініп шықты. Көп қозғалмалы басқарылатын механизмдердің мысалы ретінде роботтардың атқарушы механизмдері – манипуляторлар болып табылады. Басқарылатын жетектің көмегімен, жүйенің қозғалатын денелерінің әрқайсысының орнының өзгертілуі осы механизмдердің ерекшелігі болып табылады. Дәл осы ерекшеліктер көп қозғалмалы басқарылатын механизмдерге «Механизмдер мен машиналар теориясы» курсы бойынша классикалық оқулықтарда оқытылатын талдау мен синтездеу әдістерін қолдануды талап етеді.

Осы себептен, қарапайым механизмдерге де, сондай-ақ көп қозғалмалы басқарылатын механизмдерге де қолданылатын, есептерді компьютерлік шешуге негізделген, механиканың аналитикалық әдістері берілген.

Машина немесе машиналық агрегат депжұмыс процестерін орындауға қажетті механикалық қозғалыстар мен күш әсерлерін жүзеге асыруға арналған жүйелерді айтады. Машина немесе машиналық агрегаттың ерекшеліктері – олардың құрамында энергияның басқа да түрлерін механикалық энергияға түрлендіретін қозғалтқыштардың болуы болып табылады. Қозғалтқыштар – қозғалыстардың түрленуімен байланысты, тікелей физико-химиялық процесстер жүретін машинаның функционалдық бөлігі болып табылады. Аспаптарда, роботтарда - электрлік, гидравликалық және пневматикалық қозғалтқыштар кең таралған. Қозғалтқыштан, берілістік механизмнен тұратын жүйе жетек деп аталады. Басқарылатын жетектерде қосымша басқару жүйесі, ақпараттық-өлшеу жүйесі бар. Егер басқарылатын жетектің барлық құраушы элементтері бір кеңістікте интеграцияланған болса, онда мұндай жетектер қозғалыстың мехатрондық модульіне жатады.

Белгіленулеріне байланысты машиналардың келесі түрлерін ажыратады: технологиялық, транспорттық, энергетикалық, ақпараттық.. Аспаптар дегеніміз - өлшеу, бақылау, реттеу, басқару және т.б. функцияларды атқаратын автономдық бұйымдар. Аспаптардың құрамына сезгіш элементтер, берілістік механизмдер, ақпараттарды кескіндеу құралдары, атқарушы механизмдер (басқаруға арналған) кіреді.

Механизмдердің құрылысын талдаудың міндеттері.

Механизмде қозғалысты беру және түрлендіруге қатысатын денелер буындар деп аталады. Қарастырылып отырған механизмнің үлгісіне байланысты буындар абсолютті қатты немесе серпімді денелер ретінде қарастырылады. Буындар бірнеше бөлшектерден тұруы мүмкін. Қозғалмайтын буындар тіреуіштер деп аталады. Буындарды кіріс және шығыс, жетекші және жетектегі деп ажыратады. Егер буынға механизмнің басқа да буындарының орнын анықтайтын бір немесе бірнеше жалпыланған координаталар жазылған болса, онда мұндай буын бастапқы деп аталады.

Механизмдердің құрылысын талдаудың негізгі міндеттері – кинематикалық жұптарды жіктеу, механизм құрылысын сипаттау, қозғалғыштықты анықтау, сонымен қатар, механизмдерді толығымен жіктеу болып табылады. Синтездеу есептерін шешуде механизмдер құрылысын талдаудың зор мәні бар және әрі қарай кинематикалық және динамикалық талдау мен синтездеу тәсілдерін анықтайды.

Кинематикалық жұптарды жіктеу

Механизмнің буындары бір-бірімен салыстырғанда салыстырмалы қозғала алатын өз ара қосылыс түзеді. Жанасқан екі буынның қосылысы кинематикалық жұп (КЖ) немесе мүшелену деп аталады.

Кинематикалық жұптар төменгі және жоғарғы жұптар болып бөлінеді. Буындары өз ара беттер арқылы жанасатын КЖ төменгі жұптар деп аталады. Ал жоғарғы КЖ буындары тек сызық немесе нүкте арқылы жанасады.

Еркін қозғалатын дене кеңістікте алты тәуелсіз қозғалыстар жасайтыны белгілі. Егер екі дене қосылыс түзетін болса, онда олар өз ара өз қозғалыстарына байланыстар деп аталатын шектеулер салады. КЖ түзетін буындардың салыстырмалы қозғалысы (s_r) санына және байланыстар сипатына тәуелді. КЖ-ны КЖ түзетін буындардың салыстырмалы қозғалысында еркіндік дәрежесінің саны W_r бойынша жіктеу қабылданған. (r индексі – индексті шама салыстырмалы қозғалыстың көрсеткіші болып табылатынын білдіреді). Әрине, әрқашанда (екіжақты голономды байланыстар жағдайында)

W_r + s_r = 6 (1.1)

қатынасы орындалады.

W_r байланысты кинематикалық жұптар бір-, екі-, үш-, төрт-, бес қозғалмалы КЖ болып бөлінеді. Кейбір әдебиеттерде байланыстар санына негізделген кинематикалық жұптарды жіктеудің басқа да түрі параллельді түрде қолданылады. Сонымен, кинематикалық жұптың класы КЖ-ның байланыстар санына тең болады.