Механизмов возбуждения

В теории механизмов в основном излагаются методы, с помощью которых может быть разрешен первый этап проектирования — разработка кинематических схем механизмов, воспроизводящих требуемый закон движения. При этом, конечно, учитываются и некоторые вопросы, связанные со вторым и третьим этапами проектирования, как, например, наличие у механизма необходимого коэффициента полезного действия, возможность изготовления его деталей на современном станочном оборудовании, возможность сборки механизма и т. д.

В теории механизмов в основном излагаются методы, с помощью которых может быть разрешен первый этап проектирования -^- разработка кинематических схем механизмов, воспроизводящих требуемый закон движения. При этом, конечно, учитываются и некоторые вопросы, связанные со вторым и третьим этапами проектирования, как, например, наличие у механизма необходимого коэффициента полезного действия, возможность изготовления его деталей на современном станочном оборудовании, возможность сборки механизма и т. д.

свойствам. Следовательно, всякая задача синтеза механизма является обратной по отношению к задаче анализа. Разделение теории механизмов на анализ и синтез носит условный характер, так как часто схему механизма и его параметры определяют путем сравнительного анализа различных механизмов, воспроизводящих одни и те же движения. Этот сравнительный анализ возможных вариантов механизма составляет теперь основу методов синтеза с использованием ЭВМ. Кроме того, в процессе синтеза механизма приходится выполнять проверочные расчеты, используя методы анализа. Тем не менее методически удобно различать задачи анализа и синтеза механизмов, так как это разделение позволяет объединять задачи теории механизмов в однородные группы по признаку общности методов.

Значение этого преобразования для практики заключается в том, что, получив один из механизмов, воспроизводящих заданную кривую, можно найти два других механизма, воспроизводящих ту же самую кривую, и из них выбрать тот, который наиболее полно удовлетворяет дополнительным условиям.

В качестве механизмов, воспроизводящих тригонометрические зависимости, часто используются плоские кулачковые механизмы (см. гл. 29). Отличием этих механизмов от кулачковых в общем машиностроении является ограниченность угла поворота кулачка. Достоинством кулачковых механизмов в срав- Рис 3.136. Схема мехапизма-коорди-нении с рычажными является натора.

П. Л. Чебышев оставил богатейшую коллекцию моделей механизмов, воспроизводящих некоторые сложные движения, которые представляют практический интерес. К ним относятся «стопоходящая машина», воспроизводящая переступание ног животного, «гребной механизм», «велосипед», «самокатное кресло» и т. п. На рис. 128 показана кинематическая схема самокатного кресла. Относительные размеры механизма:

Значение этого преобразования для практики заключается в том, что, получив каким-либо путем один из механизмов, воспроизводящих заданную кривую, можно найти два других механизма, воспроизводящих ту же самую кривую, и из них выбрать тот, который наиболее полно удовлетворяет дополнительным условиям.

Основные положения теории манипуляторов применимы также к анализу и синтезу протезов с биоэлектрическим управлением, т. е. механизмов, воспроизводящих движение рук и ног человека с использованием сигналов от биотоков, получающихся при сокращении мышц.

Механизм, отсекающий на осях Ох и Оу (рис. 82) равные отрезки ОМ = ON, может быть образован из трех механизмов, воспроизводящих движение точ-

! Синтез бионических механизмов, воспроизводящих работу верхних конечностей

(одному двойному) и углу передачи для механизмов, воспроизводящих функ-

Разделение источников вибраций (шумов). Этот важный класс задач состоит в обнаружении источников вибраций и шумов. Одна из них подробно рассмотрена в главе 4, где основное внимание обращено на количественную оценку вкладов источников. Есть, однако, и другие задачи этого класса, где требуется качественно определить главный источник или выявить преобладающий механизм возбуждения вибраций и шумов. В одной из таких задач [143, 155] рассматриваются квазилинейные колебательные системы с одной степенью свободы. По характеристикам выходного сигнала определяется тип источника — автоколебания, случайные или периодические, внешнее или параметрическое возбуждение. Задача решена на основе анализа функций распределения плотности вероятности квадрата амплитуды и фазы сигнала. В качестве информативных признаков, по которым производится распознавание системы, используются характеристики, определяющие вид функции плотности (количество максимумов, степень убывания функции и некоторые другие). Хотя это решение получено для системы с одной степенью свободы, оно может быть основой для анализа механизмов возбуждения вибраций и шумов в более сложных системах, в частности в зубчатом зацеплении.

4. Алифов А. А., Фролов К. В. О взаимодействии параметрического и автоколебательного механизмов возбуждения в системе с источником энергии. — В кн.: Тез. докл. на Всесоюз. конф. «Проблемы нелинейных колебаний механических систем». Киев, 1978.

Исследованию связанных колебаний в неавтономных автоколебательных системах посвящено много работ: [1, 2] и др. В этих работах не учитывается динамическое взаимодействие источника энергии и колебательной системы. Связанные колебания в системе с ограниченным возбуждением рассмотрены в [3, 4]. Система, изученная в этих работах, характеризуется тем, что автоколебательный механизм возбуждения колебаний и периодическое воздействие зависят от свойств одного и того же источника энергии (автономная система), обеспечивающего функционирование системы. Следует отметить, что интересным является также случай, когда имеет место независимость этих двух механизмов возбуждения колебаний от свойств одного и того же источника энергии. В данном случае автоколебательная система с источником энергии оказывается под воздействием периодической силы, явно зависящей от времени, и уравнения, описывающие эту систему, являются неавтономными. Заметим, что подобную систему условно можно называть системой, взаимодействующей с двумя источниками энергии, в которой один из источников является неидеальным, другой — идеальным. Действительно, если периодическая сила генерировалась бы некоторым вторым источником энергии, имеющим ограниченную мощность, то такое название было бы вполне адекватным. Тогда колебания, происходящие в указанной системе, оказались бы зависящими также от свойств источника, генерирующего периодическую силу, и система, превращаясь в автономную, описывалась бы тремя уравнениями вместо двух. Чтобы не усложнять задачу, на данном этапе мы моделировали неавтономную систему, описываемую уравнениями

Совокупность средств возбуждения механических колебаний (ССВК), входящих в состав виброиспытательного комплекса ВИК, состоит из опорной плиты, которую при малых размерах (до 1 м) называют столом, а при боль-Вшх размерах — платформой; механизмов возбуждения переменных сил и движений; систем управления режимами испытаний; устройств компенсации статических нагрузок; измерительных систем; обрабатывающих и регистрирующих устройств. Такую совокупность средств называют вибростендом.

Механический возбудитель содержит червячно-винтовой механизм, приводной двигатель и механизм регулирования скорости. Механизм передачи от двигателя к активному захвату может быть представлен четырехполюсником, на входе которого действует двигатель с характеристикой со = А1 — В-^М, связывающей его угловую скорость ш с развиваемым моментом М. На выходе четырехполюсника входные величины преобразуются в скорость движения активного захвата v и развиваемое усилие Р. Между входными и выходными величинами имеется связь ю = = 2yjiv/s и М = 2Pn/sv без учета сил трения. Здесь s — шаг грузового винта, v — общее передаточное число механизмов возбуждения. Выходные харак-

4. Алифов А. А., Фролов К. В. О взаимодействии параметрического и автоколебательного механизмов возбуждения в системе с источником энергии. — В кн.: Тез. докл. на Всесоюз. конф. «Проблемы нелинейных колебаний механических систем». Киев, 1978.

Исследованию связанных колебаний в неавтономных автоколебательных системах посвящено много работ: [1, 2] и др. В этих работах не учитывается динамическое взаимодействие источника энергии и колебательной системы. Связанные колебания в системе с ограниченным возбуждением рассмотрены в [3, 4]. Система, изученная в этих работах, характеризуется тем, что автоколебательный механизм возбуждения колебаний и периодическое воздействие зависят от свойств одного и того же источника энергии (автономная система), обеспечивающего функционирование системы. Следует отметить, что интересным является также случай, когда имеет место независимость этих двух механизмов возбуждения колебаний от свойств одного и того же источника энергии. В данном случае автоколебательная система с источником энергии оказывается под воздействием периодической силы, явно зависящей от времени, и уравнения, описывающие эту систему, являются неавтономными. Заметим, что подобную систему условно можно называть системой, взаимодействующей с двумя источниками энергии, в которой один из источников является неидеальным, другой — идеальным. Действительно, если периодическая сила генерировалась бы некоторым вторым источником энергии, имеющим ограниченную мощность, то такое название было бы вполне адекватным. Тогда колебания, происходящие в указанной системе, оказались бы зависящими также от свойств источника, генерирующего периодическую силу, и система, превращаясь в автономную, описывалась бы тремя уравнениями вместо двух. Чтобы не усложнять задачу, на данном этапе мы моделировали неавтономную систему, описываемую уравнениями

К третьей группе механизмов возбуждения автоколебаний относится, явление координатной связи упругих деформаций системы, имеющей несколько степеней свободы с процессом резания, а также взаимодействие автоколебаний, вызванных зазорами и трением в подшипниках с процессом резания. Возмущение колебательного процесса приводит к тому,

Можно указать большое количество различных механизмов возбуждения, недостаточно четкое разграничение которых ПРИВОДИТ при исследовании явлений вибраций к большим затруднениям. Поэтому при исследовании подобного рода сложных систем в пеовую очередь важно уметь выделить основные механизмы возбуждения вибраций и выяснить те условия, в которых они являются определяющими.

В настоящей работе выявление основных механизмов возбуждения вибраций производится при помощи геометрической схемы связей [6 ]. Согласно работе [6], парциальные осцилляторы динамической системы на геометрической схеме связей условно изображаются точками, направленные силы (связи) соответственно направлению 158

По аналогии с дискретным случаем рассмотрим две основные группы механизмов возбуждения: а) отрицательное трение в точке ха, и запаздывание т в точке х0; б) цикл, образованный направленными связями по координате и скорости в точке ха, запаздывание т в точке х0;