Задачі і методи кінематичного досліджений механізмів

При кінематичному дослідженні механізму розглядається рух його ланок без урахування сил, які діють на них, тобто розглядається рух ланок з чисто геометричної точки зору, з урахуванням тільки фактора часу.

Як відомо, будь-який рух тіла характеризується переміщенням його в просторі, швидкістюі прискоренням руху його точок. Звідси й витіка­ють основні задачі кінематичного дослідження механізмів:

1) визначення положень ланокмеханізму, побудова траєкторій йо­го окремих рухомих точок і знаходження переміщень окремих ланок;

2) визначення швидкостейокремих точок і ланок механізму;

3) визначення прискорень окремих точок і ланок механізму.

У результаті такого дослідження встановлюють відповідність кінематич­них параметрів (переміщень, швидкостей і прискорень) заданим умовам роботи механізму, а також одержують вихідні дані для виконання подальших розраху­нків. Знання кінематичних параметрів потрібні для визначення динамічних сил (сил інерції, моментів сил інерції), кінетичної енергії та потужності механізму. Траєкторії окремих точок допомагають встановити картину взаємного поло­ження ланок під час руху машини, усунути можливість їх співударів. Дані кінематичного дослідження дуже часто використовуються для розв'язання оберненої задачі - синтезу механізмів.

Більшість механізмів і машин має періодичний рух. Під періодом (циклом) рухурозуміють проміжок часу, після закінчення якого механізм повертається в початкове положення, а його кінематичні параметри набу­вають початкового значення, після цього рух повторюється за тим самим законом. Звідси випливає, що для кінематичного дослідження достатньо одного періоду роботи механізму. При цьому повинні бути задані кінема­тична схема механізму (розміри всіх його ланок) і закон руху початкової ланки. Якщо початкова ланка здійснює обертовий рух, то закон руху зада­ють у вигляді рівняння ф=ф(t), яке виражає залежність кута повороту (уза­гальненої координати) початкової ланки від часу. При поступальному русі цей закон можна виразити рівнянням s=s(t), тобто залежністю лінійних пе­реміщень початкової ланки від часу.

Існує чотири методи кінематичного дослідження механізмів: гра­фічний, графоаналітичний, аналітичний і експериментальний. Графічні і графоаналітичні методидозволяють розв'язувати майже всі основні задачі кінематичного дослідження механізмів. Для більшості практичних задач точність цих методів достатня. При дослідженні деяких механізмів

вони значно спрощують розрахунки, економлять час, сприяють змен­шенню помилок у результатах завдяки наочності досліджень.

Проте дуже часто аналітичний метод має не тільки суттєву перевагу над першими, але й є єдиним. Це, перш за все, стосується широкого класу задач, коли ланки механізму повинні забезпечити рух за певним, наперед заданим законом. Для динамічного розрахунку механізмів, коли необхідно, наприклад, виконати аналіз коливань, потрібні аналітичні залежності законів руху ланок механізму. Особливо широкого поширення набув останнім часом аналітичний метод, коли з'явились сучасні комп'ютери, які дозволяють здійснювати багатоваріантні дослідження механізмів і тим самим вибирати такі схеми механізмів і розміри їхніх ланок що забезпечують найкращі умови роботи, тобто удається здійснити оптимальний синтез механізмів

Найдостовірніші результати дає експериментальний метод дос­лідження механізмів. Це пояснюється тим, що при графічних і аналітичних методах розв'язання задач кінематики доводиться приймати ряд допущень. Теоретичні залежності таких ідеалізованих механізмів інколи значно відрі­зняються від дійсних. Крім цього, у сучасних машинах все частіше вико­ристовуються механізми з пружними, гідравлічними, пневматичними зв'язками, теоретичні розрахунки яких вимагають експериментальної пе­ревірки. Отже експериментальні дослідження сучасних швидкохідних ма­шин часто дають єдину можливість одержати дійсні параметри машин

У цьому розділі методи кінематичного дослідження розглядаються на прикладі важільних механізмів.