Теория и систематизация кинематических пар механических систем

• Автор: Живаго, Эдуард Яковлевич
• Шифр специальности: 05.02.18
• Научная степень: Докторская
• Год защиты: 2000
• Место защиты: Новокузнецк
• Количество страниц: 261 с. : ил.

Введение
СОДЕРЖАНИЕ

Глава I. Современное состояние учения о строении
механических систем
1.1. Структура механизмов как основа теории механизмов и машин. Этапы развития теории кинематических пар
1.2. Развитие теории механизмов и машин как самостоятельной науки и формулирование основ теории кинематических

1.3. Анализ подходов профессора А.П. Малышева к классификации кинематических пар
1.4. Структура механизмов в исследованиях Добровольского В.В. и Артоболевского И.И. (1938 - 1977 гг.)
1.5. Исследования структуры механизмов, связанные с устранением избыточных связей
1.6. Новые подходы и начальный этап становления теории структуры и развития теории кинематических пар в трудах современных исследователей
1.7. Постановка задач исследования
Глава II. Обоснование критериев систематизации и
классификация кинематических пар
2.1. Основные определения и понятия
2.2. Математическое обоснование выбора простых поверхностей в качестве геометрических элементов звеньев
2.3. Реализация относительных движений звеньев одноконтактными кинематическими парами
2.4. Принцип создания и разработка неодноконтактных кинематических пар
2.5. Критерии классификации кинематических пар
2.6. Кинематические пары с зависимым движением
2.7. Обозначение кинематических пар
2.8. Выводы к главе II
Глава III. Анализ структуры сложных механических систем,
существующих в живой природе
3.1. Звенья и кинематические пары сложных механических систем
3.2. Анализ структуры сложной механической системы на примере верхней конечности человека
3.3. Анализ структуры нижней конечности человека
3.4. Анализ структуры позвоночного столба
3.5. Выводы к главе III
Глава IV. Кинематический анализ кинематических пар и общие подходы к их силовому анализу
4.1. Общие подходы к кинематическому анализу
4.2. Анализ относительных движений звеньев, в кинематических парах
4.3. Определение скоростей и ускорений
4.4. Особенности силового исследования кинематических пар
4.5. Выводы
Заключение
Литература
Приложение
ВВЕДЕНИЕ

Три последних столетия машиностроение является основой технического прогресса. Современной тенденцией машиностроения является комплексная механизация производственных процессов, как наиболее эффективный метод повышения производительности труда. Этот процесс происходит за счет создания и внедрения новых механизмов, машин и систем, обладающих комплексом определенных движений. Немаловажная роль в нем отводится разработке новых направлений в теории механизмов, уточнению и развитию существующих теорий, среди которых представляется особо важной теория кинематических пар.
Известно, что любая механическая система образуется из звеньев тем или иным образом связанных между собой. Наука о строении машин и механизмов получила свое развитие с вопросов, возникших при создании первых машин, - как создать нужную структуру, т.е. каким образом соединить отдельные части механизма (звенья) в единую систему, какие должны быть наложены связи на звенья и весь механизм, чтобы с его помощью можно было осуществить требуемые движения.
Уже в XIX веке было замечено, что связи между звеньями могут быть весьма сложными, и понятие связей постепенно трансформировалось в более широкое понятие - понятие кинематических пар. Первым употребил это понятие в 1875 г. немецкий ученый Franz Reuleaux. В своей книге “Lehrbuch der Kinematik” [1] Ф. Рело нашел необходимым обстоятельно говорить именно о “Elementenpaare”, что было позже переведено как “кинематическая пара”. При этом особое внимание уделялось тому, что речь шла о паре (двух) соприкасающихся звеньев.
Основным разделом теории механизмов и машин является теория структуры и, в частности, теория кинематических пар. Полная ясность в видах и в отличии между собой кинематических пар позволяет решать задачи структуры, кинематики и динамики всего многообразия механизмов.

пара переходит в жесткое соединение двух звеньев, перестает существовать. Число условий связи не может быть меньше единицы, так как, если оно равно нулю, звенья не соприкасаются и кинематическая пара также перестает существовать. Итак, число условий связи 5, наложенных на относительное движение звеньев может быть в пределах 5 >5 >2. Следовательно, число степеней свободы Я одного из двух звеньев, образующих кинематическую пару, в относительном движении выражается зависимостью
Я=6-5. (1.6)
Таким образом, если известно число относительных движений, можно найти число условий связей и, наоборот, при определении числа условий связей, нетрудно подсчитать количество относительных движений звеньев, образующих кинематическую пару.
Рассмотрим с этой точки зрения, разработанные А.П. Малышевым “условия катания” и, прежде всего, “поверхности, касающиеся друга в точке”. На рис. 1.1 показаны две поверхности - шар на горизонтальной плоскости. “Верчение” шара - это вращение его вокруг вертикальной оси. Если осуществить лишь одно это движение, тогда будет пять условий связи. Из теории поверхностей известно, что во всякой точке поверхностей могут быть найдены два главных взаимно перпендикулярных направления. Таким образом, через точку касания поверхностей можно провести две линии, вокруг которых возможно осуществить “качение” в двух взаимно перпендикулярных плоскостях -т.е. два вращательных движения вокруг горизонтальных осей. Однако возможно осуществить и “скольжение” - перемещение вдоль обеих горизонтальных осей. Следовательно
5 = 6-Я = 6-5 = 2,
останется лишь одно условие связи, а не три как у Малышева. То, что действительно для пары шар-плоскость, осуществимо для любых поверхностей, контактирующих в одной точке.