Кинематический анализ механизма

Целью кинематического анализа является определение кинематических особенностей исследуемого механизма: зависимостей положений выходных звеньев от положений входных звеньев (функций положения), а также определение положений, скоростей и ускорений звеньев относительно стойки.

Исходными данными для кинематического анализа являются кинематическая схема механизма, результаты структурного анализа и законы движения входных звеньев. Важнейшим этапом кинематического анализа является определение функций положения механизма. В зависимости от того, в каком виде определяются эти функции (график или формула), методы кинематического анализа подразделяются на графические и аналитические. Графические методы наиболее часто применяют для выполнения расчетов без использования компьютера, однако в настоящее время получили распространение инженерные пакеты программ, в которых функции положения вычисляются на основе графических построений (APM WinMachine). Анализ кинематики плоских механизмов выполняется также методом векторных планов, который позволяет рассчитывать скорости и ускорения промежуточных звеньев. Графические методы отличает простая реализация, наглядность.

Преимуществом аналитических методов является возможность вычисления положений, скоростей и ускорений звеньев механизма с требуемой точностью при различных законах движения входных звеньев. Современные математические пакеты программ (MathCAD, MathLAB, Maple) позволяют существенно облегчить выполнение преобразований и построение кинематических диаграмм механизма. Применение аналитических методов ограничивается тем, что не для всякого механизма можно составить удобную с точки зрения анализа и дальнейшего использования формулу, задающую его функцию положения.

Кинематический анализ является следующим за структурным анализом этапом исследования механизма. Результаты кинематического анализа (функции положений, аналоги скоростей и ускорений, планы положений, значения скоростей и ускорений звеньев механизма) используются в решении задач кинематического синтеза, а также динамического и точностного анализа проектируемого механизма.

Контрольные вопросы

1. Что необходимо выполнить при исследовании структуры механизма?

2. Что называют структурной модификацией механизма?

3. Сформулируйте принцип образования рычажных механизмов.

4. Почему при синтезе структурных модификаций нельзя присоединять поводки структурной группы к одному и тому же звену? Обоснуйте свой ответ.

5. Сформулируйте задачу кинематического анализа механизма.

6. В чем различие графических и аналитических методов кинематического анализа механизмов?

7. В каких инженерных задачах используются результаты кинематического анализа механизма?