Артоболевский И.И. - Теория механизмов и машин (1073999), страница 12
Текст из файла (страница 12)
2.31, а показана кинематическая схема манипулятора типа «Маскотв. Цепь содержит шесть подвижных звеньев, входящих в шесть вращательных пар. На конце звена б находится захват, который может своими губками захватывать те илн иные объекты. Если не учитывать движение губок захвата, то структурная формула механизма (2.9) будет %7 бп — 5р, = 6 6 — 6 6 = 6. Таким образом, механизм манипулятора этого типа имеет шесть степеней свободы. На рис. 2.31, б показана эквивалентная схема с шестью степенями свободы. Так как в основной схеме 2.31, а оси (а, Ь), (с, 4 и (е, Д вращательных пар попарно пересекаются в точках 0„ О, и Он, то соответственно пары (А, В), (С, О) н (Е, г) можно ааменить сферическими парами с пальцами.
Тогда механизм будет образован тремя звеньями, входящими в три сферические пары с пальцами. Вследствие сложности конструктивного оформления сферических пар с пальцами в практике применяются механизмы, построенные по основной схеме. В современной практике применяются механизмы, образованные из незамкнутых кинематических цепей и с большим, чем у рассмотренного (рис.
2.31, и) механизма, числом степеней свободы. Этн механизмы могут быть образованы кинематическими С 11. СТРУКТУРА ПРОСТРАНСТВВННЫХ МВХАНИЗМОЗ 51 парами различных классон и в различной последовательности их расположения. Таким образом, число вариантов подобных механизмов весьма велико. На рис. 2.32 показаны два механизма манипуляторов. Механизм манипулятора типа «Версатран», схема которого показана иа рис. 2.32, а, имеет пять подвижных звеньев. Он образован и Рве. а.11. Кннематвяеские схемы механизма маиипулитора типа «Масках»: а) освоении скема; б) эканвалевтвен схеме вращательными парами А, 0 и Е и поступательными парами В, С. Число степеней свободы равно М7 = бл — 5р, = 6 5 — 5 5 = 5, е. е.
механизм обладает пятью степенями свободы. 1 з и б Рис. З.ат. Кивематвяеские схемы механизмов маннпулатороа На рис. 2.32, б показана схема механизма манипулятора, имеющего четыре подвижных звена, который образован вращательными парами А, В, поступательной парой С и шаровой парой О. Число степеней свободы равно 67 = бп — бра — Зрв = 6 4 — 5 3 — 3 1 = бз т.
е. механизм обладает шестью степенями свободы. 62 Гл, 3, КЛАССИФНКАЦИЯ ПЛОСКИХ МЕХАНИЗМОВ Как частные случаи пространственных механизмов могут быть получены и простейшие плоские механизмы манипуляторов (рнс. 2.33). На рис. 2.33, а и б показаны манипуляторы с тремя степенями свободы, а на рис. 2.33, б — простейшая схема искусственной «ноги» (педипулятора). T.
Кинематические пары 1, 11, 111 и 1Ч классов в некоторых случаях удобно заменять эквивалентными им кинематическими цепями, образованными парами Ч класса. 1 Так, например, сфеи г рическая пара с 3 пальцем, показанная Рис. 2.83. Кянематическне схемы плоских механиамов манипуляторов в педнпуляторов матической цепью (рис. 2.34, б), состоящей из трех звеньев, входящих в две вращательные кинематические парыА и В, оси которых пересекаются в точке О. Такие О,~ г 3 р Рнс. 2.34. Кииематнческие соединения: а) сферическая пара с пальнем: б) кардан.
ими шарнир Рис. 2.33, Кинематические соедннеиияа а) сеернческая пара; б) сферическое сое- динение цепи получили название кинематических соединений. Кинематическое соединение, показанное на рис. 2.34, б, называется карданным лодвесом. На рис. 2.35, а показана сферическая пара, а на рис. 2.35, б — эквивалентное ей кинематическое соединение, состоящее из четырех звеньев, входящих во вращательные пары А, В и С, оси которых пересекаются в точке О. Такое кинематическое соединение называется сферическим соединениел).
Глава 3 КЛАССИФИКАЦИЯ ПЛОСКИХ МЕХАНИЗМОВ В 12. Основной принцип образования механизмов 1'. Основной принцип образования механизмов был впервые сформулирован в 19!4 г. русским ученым Л. В. Ассуром. Им был продолжен н развит метод образования механизмов путем после- $ Гй. ОСНОВНОЙ ПРИНЦИП ОВРАЗОЗАНИЯ МЯХАНИЗМОВ ВЗ довательного наслоения кинематических цепей, обладающих определенными огруктурными свойствами. Этот метод легко проследить, рассматривая какой-либо кон» кретный механизм, например механизм, показанный на рис. 3.1.
Этот механизм имеет пять подвижных звеньев, образующих семь кинематических пар Ч класса. Следовательно, по формуле Чебышева (2.5) число его степеней свободы равно У=ЗП вЂ” 2р,=35 — 27 1, (3.1) т. е. механизм, показанный на рис. 3.1, обладает одной степенью свободы. Выберем в качестве начального звено 2. Тогда механизм будет состоять из начального звена 2, обладающего одной степенью свободы, стойки 1 и г звеньев, образующих кинематическую цепь, состоящую из Е звеньев 3, 4, б и б. г, '!Ф Процесс образования этого механизма можно представить Ф как последовательное присое- дННЕНИЕ К НаЧаЛЬНОМу ЗВЕНУ 2 И Рис Е С Модель шессиаееииосо плоскою иеиаииаиа к стойке 1 кинематической цепи, состоящей иззвеньевЗ и 4. Тогда получим четырехзвенный механизм АВСО, обладающий одной степенью свободы. Далее к звену 4 механизма АВС0 и стойке!присоединим кинематическую цепь, состоящую из звена б н ползуна б, Тогда получим шестизвенный механизм, обладающий также одной степенью свободы.
Нетрудно теперь установить определенную закономерность процесса образования механизма. В самом деле, любой механизм имеет одно неподвижное звено (стойку). У механизма, показанного на рис. 3.1, стойкой будет звено 1. Далее, механизм должен иметь число начальных звеньев, равное числу его степеней свободы (см.
$7, 3'). В нашем случае механизм (рис. 3.1) обладаег одним начальным звеном 2, так как степень свободы механизма согласно (3.1) равна Ф' = 1. Так как после присоединения звеньев 3, 4, б и б число степеней свободы всего механизма осталось равным !)г = 1, то, следовательно, кииематическая цепь, состоящая из звеньев 3, 4, б и 6, присоединенных к начальному звену 2 и стойке 1, обладает нулевой степенью свободы относительно тех звеньев, к которым эта цепь присоединяется.
2'. Введем понятие о группах Ассура. Группой Ассура будем называть кинематическую цепь с нулевой степенью свободы относительно тех звеньев, с которыми входят в кннематические пары свободные элементы ее звеньев, и не распадающуюся на более простые цепи, обладающие также нуле- вой степенью свободы. 6« г . э. классификация плоских мкхэнизмов Если обратиться к механизму, показанному на ркс. 3.1, то нетрудно видеть, что совокупность звеньев 3, 4, б н 6 хотя н обладает нулевой степенью подвнжностн, но не будет группой, тан как распадается на две кннематнческне цепи, сосгоящне нз звеньев 3, 4 и б, б, каждая из которых обладает нулевой степенью свободы. В самом деле, кинематнческая цепь ВС(а состоит из двух звеньев 3 н 4, входящнх в трн вращательные кннематнческне пары В, С н О, следовательно, ее степень свободы Мг„р равна Яу,р —— Зл — 2р, = 3 2 — 2 3 = О, Далее, кинематнческая цепь ЕО состоит нз двух звеньев 4 к б, входящих в две вращательные кннематнческнх пары Е и Р и одну поступательную пару (ползун 6 н неподвнжная направляющая).
Степень свободы этой цепи равна $Гар= Зп — 2ра= 3 2 — 2 3=0. л следовательно, механизм (рис. 3.1) образо- ван присоединением к начальному звену 2 аанеаня группы 11 клас н стойке ! двух групп: первой группы, соса и аааааааар шар«ар ного аатыраааааааака стоящей нз звеньев 3, 4, и второй группы, со- стоящей нз звеньев б н 6. Л'. При последовательном присоединении групп необходимо руководствоваться определенными правнламн. Прн образовании механизма с одной степенью свободы первая группа присоединяется свободными элементами звеньев к начальному звену н к стойке. Последующие группы могут присоединяться к любым звеньям полученного механизма только так, чтобы звенья группы обладали подвижностью друг относительно друга. Пусть, например, мы имеем четырехзвенный механизм АВСВ (рнс.
3.2), образованный начальным звеном 2, стойкой 1 и группой, состоящей нз звеньев 3 н 4. Следующая группа, состоящая нз звеньев б и 6, может быть присоединена к любым двум разным звеньям механизма, например к звеньям 3 и 4 (рис. 3.2), но не к одному и тому же звену. Так, например, если присоединить звенья б и б к одному н тому же звену 3 (рис.
3.2), то контур РЕС, образованный звеньями 3, б и 6, будет жестким, т. е. будет фермой. Нетрудно видеть, что для того, чтобы после присоединения группы ее звенья нмели подвижность относительно тех звеньев, к которым группа присоединена, необходимо, чтобы замкнутый контур, образованный звеньями группы н звеньями, к которым она присоединится, был подвижным контуром. Так, на рис. 3.2 контур ССРЕ будет обладать подвижностью.
Нетрудно видеть, что для того, чтобы такой контур обладал подвижностью, необходимо, чтобы звенья контура входили бы не менее «ем в «етире кинематнческие пиры (пары Р, Е, 0 н С на рнс. 3.2). з ~л. стРРктРРная классификация плоских механизмов вв $ !3. Структурная классификация плоских механизмов Рис. Л.Л. Слеим ма. хвиивмов ! власов Рмс. Л.Е. Схема еломиого ме- хаиивма Образование любого плоского механизма может быть представлено как последовательное присоединение групп, удовлетворяющих условию (3.3). Например, первая группа присоединяется к одному механизму 1 класса (начальному звену н стойке), следующая группа — либо к звеньям первой группы, либо частично к звеньям первой группы и начальному звену или к стойке и т.
п. На рис. 3.4 дана схема механизма, образованного присоединением к одному механизму 1 класса (начальное звено 2 и стойка !) следующих кинематических цепей: первой кинематической цепи из звеньев 8, 4, 5 и 6, второй — из звеньев 7 и у и третьей— из звеньев У и 10.
Можно легко проверить, что все эти кинематические цепи действительно удовлетворяют условию (3.2), т. е. не распадаются на более простые группы, и, следовательно, являются группами. Механизмы, образованные присоединением нескольких групп к одному механизму 1 класса, так же как н сам он, обладают степенью свободы, равной единице, так как группы не изменяют степени свободы основного механизма, к которому они присоединяются.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
