Пространственные рычажные механизмы. (1984)

Руки печатают на клавишной печатной машинке.

Механизмы, движущиеся в трехмерном пространстве.

Траектории точек на звеньях этих механизмов описывают сложные пространственные кривые.

Пространственные рычажные механизмы состоят из звеньев и кинематических пар.

Понятие кинематической пары.

Элементами кинематической пары являются точки, линии, поверхности соприкосновения звеньев.

Полусфера, стоящая закругленной поверхностью на прямоугольнике.

Пары, в которых соприкосновение звеньев происходит в точках или по линиям, называются высшими.

Контакт цилиндра и призмы.

Пары, где контакт осуществляется по поверхности, называются низшими.

Образец такого контакта.

В зависимости от вида соприкасающихся поверхностей в низших кинематических парах различаются сферическая кинематическая пара (обозначение такой пары в кинематической схеме), цилиндрическая кинематическая пара (обозначение такой пары в кинематической схеме), вращательная кинематическая пара (имеет два обозначения в кинематической схеме), поступательная кинематическая пара и винтовая.

Винтовая, поступательная и вращательная кинематическая пары обладают одной степенью свободы.

Всякое свободно движущееся в пространстве тело обладает 6 степенями свободы.

Связи между звеньями ограничивают их относительное движение.

Количество отнятых свобод определяют класс кинематической пары.

Примеры определения класса кинематической пары.

Сферическая пара с пальцем относится к парам четвертого класса.

На практике вместо сложной в изготовлении сферической пары с пальцем обычно используется универсальный шарнир, в котором имеется дополнительное звено - крестовина и две неколлинеарные кинематические пары пятого класса.

Цилиндрическая пара также относится к парам четвертого класса.

Чередование пар пятого класса.

В пространственных рычажных механизмах используются комбинации кинематических пар различных классов.

Образцы рычажных механизмов.

Технические задачи, решаемые пространственными рычажными механизмами.

Пространственные рычажные механизмы с низшими кинематическими парами просты конструктивно и надежны в эксплуатации.

Рулевое управление автомобилем.

Усилие, прилагаемое к рулевому колесу передается ходовым колесам с помощью рычага, левой продольной тяги и трапеции.

По количеству звеньев механизма различается его вид.

В механизме рулевого управления использовано 8 звеньев и механизм называется восьмизвенным.

Схема механизма.

Большое применение пространственные рычажные механизмы нашли в сельскохозяйственной технике.

Примеры использования.

Косилка.

Вращательные движения вала двигателя посредством механизма косой шайбы преобразуются в возвратно-поступательное движение ножей.

Изображение механизма и его схемы.

Машина в легкой промышленности, которая осуществляет обметку края ткани.

Рычажной механизм, использующийся в этом устройстве.

Этот механизм представляет собой два пространственных четырехзвенника, которые сдвинуты по фазе на угол близкий к 180 градусам.

Коромысло левого четырехзвенника несет иглу.

Коромысло правого соединено через промежуточный рычаг с дополнительным рычагом, что позволяет получать встречное движение игл петлителя.

Привод петлителя осуществляется с помощью пространственного кривошипно-коромыслового механизма.

Пространственный четырехзвенный механизм с кинематической парой второго класса используется в цепи механизма поперечного перемещения иглы машины для пришивки пуговиц.

Колебательные движения коромысла передаются через шатун коромыслу Ральхе.

Игловодитель совершает возвратно-поступательные движения.

В механизме подъемной каретки ткацкого станка используется четырехзвенный кривошипно-коромысловый пространственный механизм.

От коромысла движение на каретку передается плоскими четырехзвенными коромысло-ползунными механизмами.

Пространственные рычажные механизмы с низшими парами способны воспринимать и передавать значительные силы при малом износе.

Высшие кинематические пары.

Схема такой пары.

Руки нажимают на клавиши пишущей машинки.

В таких машинках применяются высшие кинематические пары четвертого класса, но на кинематических схемах они изображаются как низшие.

Наиболее широкое распространение пространственные рычажные механизмы с высшими парами получили в приборах.

Кабина летчика.

Приборная доска в кабине пилота.

В высотомере использован двухступенчатый механизм скрещивающихся рычагов.

Ведущий рычаг в этом механизме передает движение мембранной коробке на ведомый рычаг первой ступени и далее на ведущий рычаг второй ступени, ведомый рычаг, зубчатую передачу и стрелку.

Кинематическая схема механизма.

Деформация в манометрической коробке в напоромере преобразуется в движение стрелки двумя рычажными механизмами.

В первом механизме входным звеном является мембрана, выходным коромысло.

Это плоский кривошипно-ползунный механизм, выходное звено его является одновременно кривошипом пространственного шарнирного четырехзвенника.

Коромысло пространственного механизма соединено со стрелкой прибора.

Чередование кадров с различными пространственными механизмами.

Пространственный шарнирный четырехзвенник.

Звено, относительно которого определяются движения других звеньев, называется станиной или стойкой.

За стойку обычно принимают неподвижное звено.

Функция положения.

Эта функция показывает зависимость положения выходного звена от положения входного звена.

Функция положения может быть записана в графической форме в виде диаграммы или в аналитической форме в виде уравнения.

Разбор уравнения функции положения.

Аналогично определяются положения других звеньев.

Характер функции положений механизма зависит от относительных размеров звеньев механизма.

В зависимости от соотношения звеньев и взаимного положения кинематических пар на стойке могут быть получены различные виды функций положения.

Так функция положения может иметь приближенно горизонтальный участок - выстой.

На таком участке выходное звено имеет приближенную остановку при непрерывном движении входного звена.

Таких участков может быть и два.

Участок, на котором механизм обеспечивает приближенно постоянное передаточное отношение.

В пространственных механизмах функция положения может иметь точку бифуркации.

Функция положения здесь ветвится и движение звена может произвольно осуществляться по одной из ветвей функции положения.

Рука человека природный аналог сложного пространственного рычажного механизма.

Пальцы руки, обладающие многими степенями свободы, подчиняясь команде мозга могут выполнять сложные пространственные движения.

Рука рисует пространственный механизм.

По образу и подобию человеческой руки создаются манипуляторы.

Демонстрируется работа манипуляторов.

Автоматизированная линия на производстве.

Робототехнические системы.

Основная часть такой системы пространственные рычажные механизмы.

Чередование кадров с работой манипуляторов.

Манипулятор вкручивает лампочку.

Классические роботы.

Создавая искусственные конструкции, человек использует аналоги живого мира.

Вопросы к учащимся по материалу фильма.