145963 (Кинематический анализ механизма транспортирования ткани), страница 5

Известны величины:

1. Таблица значений координат XQ_i и YQ_i, ; среднего зуба Q рейки относительно заданной неподвижной системы координат OXY (определены на ЭВМ в результате кинематического анализа механизма транспортирования ткани).

2. Высота H (см. рис. 1.3.11) уровня игольной пластины (задана конструктором).

Требуется определить величину шага транспортирования Т.

Под шагом транспортирования будем понимать величину Т (см. рис. 1.3.11) — расстояние между точками А и В, образованными пересечением линии игольной пластины Н—Н с траекторией движения среднего зуба рейки, т.е.:

(1.12)

При движении рейки по траектории против часовой стрелки (см. рис. 1.3.11,а) сшиваемые материалы будут перемещаться в сторону от работающего (противоположную направлению оси OX), что соответствует прямой подаче. Вычисленное по формуле (1.12) значение шага транспортирования в этом случае будет положительно. В противном случае, при движении рейки по часовой стрелке (см. рис. 2.13,б) сшиваемые материалы будут перемещаться по направлению оси OX (в сторону на работающего), что соответствует обратной подаче. Вычисленное по формуле (1.12) значение шага транспортирования в этом случае будет отрицательно.

Для определения координаты X_A точки А последовательно перебирая номера положения входного звена механизма i от 1 до N, найдем такое значение i=k₀, при котором выполнялись бы следующие условия:

(1.13)

В том случае если (точка с координатами лежит на уровне игольной пластины), то . Если же , то координата X_A определяется, как координата пересечения прямой Y = Н и прямой проведенной через точки с координатами и методом линейного интерполирования:

. (1.14)

Аналогичным образом определяем координату X_B точки B. Последовательно перебирая номера положения входного звена механизма i от 1 до N, найдем такое значение i=k₁, при котором выполняются следующие условия:

(1.15)

В том случае если (точка с координатами лежит на уровне игольной пластины), то . Если же , то координата X_B определяется как координата пересечения прямой Y = Н и прямой проведенной через точки с координатами и методом линейного интерполирования:

. (1.16)

Блок-схема алгоритма определения шага транспортирования рейки представлена на рис. 1.3.12,а. Поиск точек А и В (см. рис. 1.3.12) пересечения траектории движения рейки с игольной пластиной происходит по одинаковой схеме. Различны только условия поиска: для момента выхода рейки над игольной пластиной это условие (1.13) - поиск точки А; для момента ухода рейки под игольную пластину это условие (1.15) - поиск точки В. Поэтому, алгоритм поиска координаты X точки пересечения целесообразно выделить в отдельную подпрограмму (см. блоки 2 и 3, рис. 1.3.12,а). Блок‑схема подпрограммы поиска точки пересечения траектории движения рейки с игольной пластиной представлена на рис. 1.3.12,б. В этой подпрограмме организован цикл по параметру i (номеру положения входного звена механизма) от 1 до N. В зависимости от того поиск какой точки задан в блоке 3 проверяется условие (1.13) — для точки А, или (1.15) — для точки B. Если найден номер i удовлетворяющий условию блока 3, то этот номер запоминается (блок 4) в переменной k. Далее в блоке 6 определяется лежит ли точка с координатами XQ_k, YQ_k на игольной пластине, если условие блока 6 выполняется то подпрограмма возвращает координату X найденной точки, в противном случае координата X точки пересечения траектории среднего зуба рейки с игольной пластиной определяется интерполированием по формулам (1.14) или (1.16) в зависимости от условий поиска поставленных в блоке 3. Заметим, что формулы (1.14) и (1.16) отличаются только номером найденного положения входного звена механизма k₀ либо k₁. Если в цикле (блоки 2—3) не найден номер i, удовлетворяющий условию поиска блока 3, то в блоке 5 фиксируется отсутствие пересечения траектории движения среднего зуба рейки с игольной пластиной.

1.3.3.Алгоритм головного модуля программы, объединяющего в себе описанные подпрограммы в единую программу кинематического анализа.

Выше были разработаны алгоритмы и программное обеспечение для кинематического анализа отдельных структурных групп Ассура, входящих в состав реечных механизмов транспортирования ткани. Как правило, в этих механизмах можно выделить узлы:

• горизонтальных перемещений рейки;

• вертикальных перемещений рейки;

• рейки.

Каждый из этих узлов может быть представлен в виде кинематической цепи, состоящей из одной и более структурных групп Ассура, соединенных между собой последовательно.

Чтобы произвести кинематический анализ произвольного реечного транспортирующего механизма на ЭВМ с использованием разработанных выше подпрограмм кинематического анализа отдельных структурных групп Ассура, необходимо объединить указанные подпрограммы в единой программе – головном модуле. Головной модуль должен выполнять следующие задачи: ввод необходимых для кинематического анализа механизма исходных данных, кинематический анализ механизма, вывод результатов счета. Исходными данными для кинематического анализа механизма являются его структурная схема, геометрические размеры звеньев и координаты неподвижных опор. Кинематический анализ производится головным модулем путем вызова на выполнение подпрограмм анализа отдельных структурных групп Ассура в установленной пользователем согласно структурной схеме анализируемого механизма последовательности. Вывод данных, полученных в результате анализа, как правило, удобнее всего производить в форме таблиц и графиков.

Основной и наиболее ответственной частью головного модуля является непосредственно кинематический анализ механизма. Для разработки указанного алгоритма необходимо установить последовательность кинематического анализа групп Ассура, входящих в структурную схему транспортирующего механизма. Алгоритм кинематического анализа всего механизма, можно составить путем последовательного анализа кинематических цепей узлов: горизонтальных перемещений, вертикальных перемещений, узла рейки. Структура такого алгоритма представлена на рис. 1.3.13. Согласно данному алгоритму кинематический анализ каждой из указанных кинематических цепей узла должен представлять собой последовательный анализ отдельных структурных групп Ассура, входящих в эту цепь, в порядке их присоединения друг к другу.

Для обеспечения понимания структуры головного модуля алгоритма кинематического анализа реечного транспортирующего механизма рассмотрим его на конкретном примере. Рассмотрим алгоритм кинематического анализа механизма транспортирования ткани швейной машины 2222 кл. (см. рис. 1.3.14). На основании анализа структурной схемы этого механизма в нем можно выделить кинематические цепи узлов: подачи - O₁ABO₂, подъема – O₁DEO₃ и рейки (рычаг CF и ползун F). Разобьем указанные кинематические цепи на структурные группы Ассура. Кинематическая цепь узла подачи (O₁ABO₂) состоит из кривошипа O₁A с присоединенной к нему структурной группой первой модификации ABO₂. Кинематическая цепь узла подъема (O₁DEO₃) состоит из кривошипа O₁D с присоединенной к нему структурной группой первой модификации DEO₃. Узел рейки представляет собой структурную группу третьей модификации (шатун CF и ползун F). Согласно описанной выше общей структуре, блок-схема алгоритма кинематического анализа рассматриваемого механизма транспортирования может иметь вид, представленный на рис. 1.3.15. Данный алгоритм предполагает использование подпрограмм кинематического анализа: кривошипа (блоки 4, 7), структурной группы первой модификации (блоки 5, 8), звена (блоки 6, 9, 11), структурной группы третьей модификации (Алгоритм анализа структурной группы третьей модификации может быть составлен по аналогии с алгоритмами анализа структурных групп первой или второй модификаций) (блок 10), определения шага транспортирования (блок 12).

Аналогичным образом может быть построен алгоритм головного модуля программы кинематического анализа других механизмов транспортирования, имеющих схожую структуру. Однако ряд механизмов транспортирования ткани в составе узла горизонтальных перемещений рейки содержат узел регулирования шага транспортирования, позволяющий изменять направление подачи материала на ходу машины. При составлении алгоритма кинематического анализа подобных механизмов целесообразно узел регулирования шага транспортирования рассматривать как отдельную кинематическую цепь.

Рассмотрим, например, механизм транспортирования ткани швейной машины 1022 кл. (см. рис. 1.3.16). Структура узлов вертикальных перемещений и рейки в данном механизме аналогична рассмотренному выше механизму 2222 кл. Однако в рассматриваемом механизме предусмотрен узел регулирования шага транспортирования и направления подачи. Выделим узел регулирования в отдельную кинематическую цепь. Тогда узел горизонтальных перемещений рейки можно представить в виде кинематической цепи состоящей из кривошипа O₁A с последовательно присоединенными к нему двумя структурными группами первой модификации ABG и BLO₂. Узел регулирования шага транспортирования может быть представлен в виде кинематической цепи состоящей из рычага-регулятора O₅P с присоединенной к нему в шарнире H структурной группой первой модификации HGO₄. Блок-схема алгоритма кинематического анализа данного механизма может иметь вид, представленный на рис. 1.3.17. Данный алгоритм предполагает использование подпрограмм кинематического анализа: кривошипа (блоки 6, 10), структурной группы первой модификации (блоки 5, 7, 8, 11), третьей модификации (блок 13), анализа звена (блоки 9, 12, 14), определения шага транспортирования (блок 15). С необходимыми поправками на тип структурных групп рассмотренный алгоритм может быть использован при разработке головного модуля программ кинематического анализа других транспортирующих механизмов со схожей структурой, например, механизмов транспортирования швейных машин 97 кл.

Последовательность кинематического анализа узлов горизонтальных и вертикальных перемещений рейки при анализе механизмов рассмотренных типов не имеет значения, т.е. можно произвести сначала кинематический анализ узла горизонтальных перемещений рейки, потом узла вертикальных перемещений, а можно и наоборот. Анализ же кинематической цепи узла рейки не может быть произведен без анализа узлов горизонтальных и вертикальных перемещений. Если в транспортирующем механизме рейка располагается непосредственно на узле вертикальных перемещений последовательность анализа узлов вертикальных и горизонтальных перемещений имеет существенное значение.

Например, в механизме транспортирования ткани швейной машины 66 кл. (см. рис. 1.3.20) кинематическая цепь узла горизонтальных перемещений рейки состоит из кривошипа O₁A и присоединенной к нему структурной группой первой модификации ABO₂. Узел вертикальных перемещений рейки может быть представлен в виде кинематической цепи, состоящей из кривошипа O₃D и структурной группы первой модификации DEC, причем на звене EC этой группы расположена рейка Q. Последовательность кинематического анализа данного механизма должна быть такой. Вначале производится анализ кинематической цепи узла горизонтальных перемещений. Затем анализ кинематической цепи узла вертикальных перемещений. Указанная последовательность объясняется тем, что для проведения кинематического анализа узла вертикальных перемещений рейки необходимо знать функцию положения, первую и вторую передаточные функции координат шарнира C структурной группы DEC, которые не могут быть определены без предварительного анализа узла горизонтальных перемещений. Блок-схема алгоритма кинематического анализа рассматриваемого механизма представлена на рис. 1.3.21. Данный алгоритм предполагает использование подпрограмм кинематического анализа: кривошипа (блоки 4, 7), структурной группы первой модификации (блоки 5, 8), анализа звена (блоки 6, 9), определения шага транспортирования (блок 11).