Kafe-sviaz.ru

Финансовый журнал
1 просмотров
Рейтинг статьи
1 звезда2 звезды3 звезды4 звезды5 звезд
Загрузка...

Пример структурного анализа

Пример структурного анализа механизма;

Структурный синтез и анализ по Ассуру.

При структурном синтезе механизма по Ассуру (рис.2.10) к выбранным первичным механизмам с заданной подвижностью W последовательно присоединяются структурные группы c нулевой подвижностью. Полученный таким образом механизм обладает рациональной структурой, т.е. не содержит избыточных связей и подвижностей.

Структурному анализу по Ассуру можно подвергать только механизмы, не содержащие избыточных связей и подвижностей. Поэтому перед проведением структурного анализа необходимо устранить избыточные связи и выявить местные подвижности. Затем необходимо выбрать первичные механизмы и, начиная со звеньев наиболее удаленных от первичных, выделять из состава механизма структурные группы нулевой подвижности (схема на рис. 2. 10). При этом необходимо следить, чтобы звенья, остающиеся в механизме, не теряли связи с первичными механизмами.

Дальнейшее развитие структурная классификация Ассура-Артоболевского получила в работе Заблонского [6], где была распространена на механизмы с высшими кинематическими парами. Заблонским было введено понятие монада – структурная группа с нулевой подвижностью, образованная одним подвижным звеном и двумя КП, одна из которых — высшая.

Проведем структурный анализ плоского механизма, схема которого приведена на рис. 2.8, и представим его в виде совокупности первичного механизма и структурных групп Ассура. Результаты структурного анализа изображены на рис. 2.13. Для рассматриваемого механизма структурный анализ можно проводить только для плоской модели, так как она не содержит избыточных связей. Механизм состоит из четырех структурных групп: двух рычажных двухповодковых (группы звеньев 5-6 и 4-5) и двух групп с высшими парами одна из которых содержит только одно звено 2, вторая — два звена 7 и 8. Звено 7 и пара T введены в структуру механизма с целью замены трения скольжения трением качения, т.е. они обеспечивают местную подвижность ролика 7. За вычетом этой подвижности группа 7-8 имеет нулевую подвижность и является группой Ассура (точнее группой нулевой подвижности). Механизм имеет одну основную подвижность и, следовательно, один первичный механизм, состоящий из звеньев 1 и . Механизм 2 класса.

Контрольные вопросы к теме «Основы построения механизмов»:

1. Перечислите признаки, по которым классифицируются механизмы.

2. Изобразите схемы основных видов рычажных механизмов.

3. Что называют структурой механизма? Структурной схемой?

4. Что называют структурным анализом и структурным синтезом ?

5. Дайте определение понятия «подвижность механизма»

6. Что называется обобщенной координатой механизма? Начальным звеном механизма?

7. Какие связи в механизме называются избыточными ?

8. Какие подвижности в механизме называются местными ?

9. Напишите формулы для подсчета подвижности механизма для плоскости и для пространства.

10. Напишите формулу для подсчета избыточных связей в механизме

11. Укажите элементы, из которых состоит механизм в структурной классификации Ассура?

12. Какие задачи решаются при структурном анализе механизма по Ассуру?

13. Как определяется класс и порядок механизма?

14. Какие задачи решаются при структурном синтезе механизма по Ассуру?

Структурный анализ механизмов

В современном машиностроении наиболее широкое распространение получили плоские механизмы, звенья которых входят в пары IV и V класса.

Задачей структурного анализа является построение структурной схемы, расчленение ее структурные единицы и определение класса групп Ассура и механизма в целом.

Любой механизм имеет одно неподвижное звено «стойку», начальное звено и присоединенные к ним цепи звеньев. Если механизм имеет одно начальное звено, степень его подвижности равна 1, если два начальных звена, подвижность равна 2 и т.д. Расчеты по формуле Чебышева дает те же результаты. Следовательно, присоединение к механизму последующих кинематических пар не меняет его подвижность, а значит, подвижность присоединенных пар должна быть равна 0.

Кинематическая цепь с нулевой степенью подвижности (свободы) относительно внешних кинематических пар, не распадающаяся на более простые цепи, называется группой Ассура (Wгр = 0).

Назовем условно начальное звено и стойку, образующие кинематическую пару пятого класса, механизмом первого класса. Тогда любой механизм состоит из механизма первого класса и присоединенных к нему групп Ассура.

Читать еще:  Теория анализа хозяйственной деятельности учебник

Порядок группы Ассура определяется числом элементов звеньев, которыми группа присоединяется к основному механизму, а класс группы Ассура – наивысшим классом входящих в него контуров (таблица 1.1).

Таблица 1.1 − Классы и виды контуров

Класс всего механизма определяется наивысшим классом группы Ассура, входящей в данный механизм.

Структурный анализ механизма включает в себя:

1. Построение кинематической схемы механизма.

2. Нумерацию звеньев и обозначение буквами кинематических пар.

3. Подсчет подвижных звеньев и кинематических пар различного класса.

4. Определение подвижности механизма.

5. Построение структурной схемы механизма.

6. Расчленение механизма на структурные единицы.

7. Определение класса структурных единиц.

8. Определение класса всего механизма в целом.

Пример № 1. Выполнить структурный анализ рычажного механизма (рисунок 1.5).

Рисунок 1.5 − Схема рычажного механизма

Решение:

1. Обозначаем звенья цифрами (неподвижные 0, подвижные 1, 2, 3), а кинематические пары буквами (0, А, Б, 0 ).

2. Подсчитываем количество подвижных звеньев, имеем n = 3.

3. Определяем класс и число кинематических пар:

Все пары вращательные 5 класса, следовательно

4. Определяем степень подвижности механизма по формуле Чебышева

W = 3n – 2P5 = 3 · 3 – 2 · 4 = 1, (1.7)

5. Строим структурную схему механизма (рисунок 1.6).

Рисунок 1.6 − Структурная схема рычажного механизма

6. Расчленяем механизм на структурные единицы и определяем их класс (рисунок 1.7).

Механизм 1-го класса Группа Ассура 2 класса, 2 порядка

Рисунок 1.7 − Структурные единицы

7. Определяем класс всего механизма в целом. Класс механизма определяется наивысшим классом группы Ассура. В данном случае в механизм входит группа Ассура 2 класса, следовательно, механизм в целом относится к механизму второго класса.

Пример № 2. Выполнить структурный анализ рычажного механизма, состоящего из пяти подвижных звеньев (рисунок 1.8).

Рисунок 1.8 − Кинематическая схема пятизвенного механизма

Структурный анализ удобнее выполнять, используя вспомогательную таблицу, имеющую вид:

Таблица 1.2 − Кинематические пары, звенья и класс пар

Пример структурного анализа

Лабораторная работа № 1.

Структурный и кинематический анализ рычажных механизмов.

Цель и задачи работы : изучение основных положений и принципов структурного анализа плоских рычажных механизмов; знакомство с правилами составления структурных схем механизмов, условными обозначениями их элементов по ГОСТ-2.770-68, классификацией механизмов по Ассуру; проведение структурного анализа для заданного рычажного механизма, проверка правильности выполненного анализа на ЭВМ.

Основные положения и понятия структурного анализа механизмов.Механизм — система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких твердых тел в требуемые движения других твердых тел. Звено — твердое тело или система жестко связанных твердых тел, входящая в состав механизма. Все механизмы можно рассматривать как пространственные. Некоторые механизмы можно рассматривать и как плоские. Плоским называется механизм, звенья которого совершают движения в плоскостях, параллельных какой-либо одной плоскости. Движения звеньев механизма рассматривается в системе координат, связанной с одним из звеньев механизма. Это звено называется стойкой и принимается за неподвижное. Входное звено — звено, которому сообщается исходное движения; выходное — выполняет требуемое движение. Соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их вполне определенное относительное движение, называется кинематической парой.

Кинематические пары классифицируются по следующим признакам:

виду контакта звеньев — на высшие (с контактом звеньев по линии или точке), и низшие (с контактом звеньев по поверхности);

характеру относительного движения звеньев. Низшие КП подразделяются на вращательные, поступательные и винтовые;

числу связей, наложенных КП на относительное движение звеньев (КП 1. 5 классов);

числу подвижностей в относительном движении звеньев КП — на кинематические пары с 1. 5 подвижностями.

Например, вращательная и поступательная КП являются низшими одноподвижными парами 5-го класса.

При проведении теоретических и экспериментальных исследований пользуются различными расчетными схемами и моделями механизмов и машин. Они обычно отражают только те свойства механизмов и машин, которые существенно влияют на исследуемые характеристики. Так, при анализе структуры механизма используют его структурную схему; при анализе кинематики — кинематическую; динамики — динамическую. Структурная схема механизма должна содержать информацию о числе его звеньев и их взаимном расположении, виде расположении и классе (или числе подвижностей) кинематических пар. Структурную схему механизма вычерчивают по определенным правилам с использованием условных обозначений, регламентированных ГОСТ 2.770-68. Некоторые обозначения, необходимые для выполнения данной работы, приведены в табл.1.1.

Читать еще:  Анализ эффективности работы предприятия

Графическое изображение элементов структурных схем

Функциональные возможности механизма, в первую очередь, обусловлены числом подвижностей W , т.е. числом независимых обобщенных координат, однозначно определяющих положение всех звеньев механизма в пространстве. При подсчете W можно рассматривать механизм как пространственный и использовать формулу Сомова- Малышева:

W пр = (1.1)

где n=(k-1) — число подвижных звеньев механизма; k — общее число звеньев (вместе со стойкой); i — число подвижностей в КП; pi — число КП с i подвижностями в механизме.

Если движение звеньев механизма происходит в параллельных плоскостях, то его можно рассматривать как плоский. В этом случае подвижность определяют по формуле Чебышева:

W пл =. (1.2)

При расчете подвижности механизма в пространстве необходимо учитывать, что при переходе от плоского представления механизма к пространственному число подвижностей каждого звена увеличивается с трех до шести. При этом подвижность некоторых пар может увеличиться. Так в плоском механизме сферические и цилиндрические пары относятся к одноподвижным низшим. В пространственном они становятся: сферическая – трехподвижной, цилиндрическая – двухподвижной.

Большинство механизмов, применяющихся в современных машинах, имеет одну подвижность. При этом достаточно задать движение одному звену для осуществления вполне определенного движения всех остальных. Механизм с W>1 используют реже. Для многих механизмов при расчете по формуле (1.1) получают отрицательное значение или нуль. Однако анализ движения рассматриваемого механизма показывает, что число его подвижностей равно единице. Такое расхождение возникает, если в схеме механизма имеются повторяющиеся или избыточные связи.

Избыточными называют такие связи в механизме, которые дублируют уже имеющиеся и не изменяют его реальной подвижности. Их вводят в структуру механизма с целью повышения его жесткости и точности. Число избыточных связей q в механизме можно определить после задания его подвижности W0 (часто W=1):

Величина q определяет степень статической неопределимости механизма при силовом расчете.

1.2. Классификация рычажных механизмов по Ассуру.

Для плоских механизмов с низшими КП Ассуром Л.В. была разработана система классификации, в которой механизмы состоят из первичных механизмов и структурных групп Ассура (групп нулевой подвижности). Первичным механизмов (рис.1) называют механизм, состоящий из двух звеньев: 1, 0 (одно из них неподвижное — стойка), которые образуют одноподвижную пару (вращательную или поступательную).

Структурная группа, или группа Ассура — кинематическая цепь, которая состоит из подвижных звеньев, соединенных между собой низшими одноподвижными КП, и имеет число подвижностей группы (на плоскости), равное нулю. Звено группы Ассура, входящее в две кинематические пары, одна из которых имеет свободный элемент звена (табл.1.2, пунктирные линии), называется поводком. При синтезе механизма группа присоединяется поводками к звеньям исходного механизма. Если поводки группы присоединить свободными элементами КП к стойке, то образуется плоская статически определимая ферма q гр пл =0 и

Из выражения (1.4) получают соотношение между числом звеньев и числом КП для групп Ассура n гр =(2/3)p гр. При решении этого уравнения в целых числах определяют параметры групп Ассура: 1-го класса 2-ого порядка — n гр =2, p гр =3 (двухповодковые группы); 1-го класса 3-ого порядка — n гр =4, p гр =6 (трехповодковые группы) и т.п.

Сложная группа Ассура не может быть образована комбинацией простых групп более низкого класса или порядка. Некоторые примеры групп Ассура 1-го класса 2-го и 3-го порядков приведены в табл.1.2.

При структурном анализе механизма по Ассуру находят количество первичных механизмов и звенья, образующие их, вид и класс групп Ассура, входящих в его состав. Число первичных механизмов, входящих в состав анализируемого механизма, равно подвижности W пл. После выделения звеньев, образующих первичные механизмы, определяют состав и вид групп Ассура, анализируя оставшиеся звенья, начиная со звеньев, наиболее удаленных от первичных механизмов. Звенья объединяют в группу Ассура и мысленно удаляют ее из схемы механизма. При этом оставшиеся звенья образуют механизм с тем же числом подвижностей W пл и не изменяют характера своего движения.

Читать еще:  Принципы стратегического анализа

Структурные группы Ассура.

Группы Ассура 1-го класса 2-го порядка (2-го класса 2-го порядка)*

Пример структурного анализа

Цели и задачи структурного анализа.

Одной из важнейших характеристик всякой системы является ее структура.
Структура системы — совокупность элементов и связей между ними, которые определяются исходя из распределения функций и целей, поставленных перед системой.
Задача структурного анализа – построение наглядной формальной модели, отображающей существующую систему отношений элементов как между собой, так и с внешней средой.
Структурная модель БСУ чаще всего является многоуровневой, причем конкретизация структуры дается на стольких уровнях, сколько их требуется для создания полного представления об основных свойствах системы (см. рис).
При создании АСУП вводятся понятия организационной, функциональной и технической структур.
При анализе организационной структуры объекта управления решаются следующие задачи:

    • описание состава и построение структурной схемы объекта;
    • определение функций отдельных подсистем, раскрытие их структурной схемы;
    • описание материальных, вещественных и информационных связей;
    • построение обобщенной структурной информационной модели.

При анализе функциональной структуры:

    • изучаются функции управления в структурных подсистемах существующей системы;
    • выбирается состав автоматизируемых функций;
    • определяются их взаимосвязи;
    • составляется обобщенная функциональная структура задач управления.

При анализе технической структуры:

    • определяются основные элементы, участвующие в информационных процессах: регистрации и подготовке информации, сборе и передаче, хранении и переработке, воспроизведении и выдаче информации;
    • составляется формальная структурная модель системы технических средств с учетом топологии расположения элементов системы, а также информационного и энергетического взаимодействия их как между собой, так и с внешней средой.

Независимо от уровня рассмотрения, общая задача структурного анализа состоит в том, чтобы, исходя из заданного описания элементов системы и непосредственных связей между ними, получить заключение о структурных свойствах системы в целом и основных ее подсистем. При решении практических задач структурного анализа, обычно принимаются три уровня описания связей между элементами:

    • наличие связи;
    • направление связи;
    • вид и направление сигналов, определяющих взаимодействие элементов.

1. На первом уровне, когда исходят лишь из наличия или отсутствия связей между элементами, изучаемой системе может соответствовать неориентированный граф, вершинами которого являются элементы системы, а ребрами — существующие непосредственные связи между элементами. Основные задачи структурного анализа на этом уровне:

    • определение целостности системы; если система не целостна, то ставят задачу выделения изолированных связных подсистем со списками входящих в них элементов;
    • выделение циклов;
    • определение минимальных и максимальных последовательностей элементов (цепей), разделяющих элементы друг от друга.

2. На втором уровне, когда задано направление связи, системе соответствует ориентированный граф, направления дуг которого совпадают с направлениями связей. Основные задачи структурного анализа на этом уровне:

    • определение связности системы;
    • топологическая декомпозиция структуры системы;
    • выделение уровней в структуре и определение их взаимосвязи;
    • определение максимальных и минимальных путей;
    • определение структурно-топологических характеристик элементов системы;
    • получение информации о слабых местах структуры.

На третьем уровне описания связей между элементами системы учитывается не только направленность связи, но и раскрываются состав и характер сигналов взаимодействия элементов (входные, выходные, управляющие). Основные задачи структурного анализа на этом уровне:

      • выделение местных и общих контуров управления;
      • при многорежимном характере функционирования выделение типичных структурных конфигураций для каждого из режимов;
      • выделение путей передачи входных и управляющих сигналов.
Ссылка на основную публикацию
Adblock
detector