Системный анализ и области применения многоконтурных рычажных механизмов с многократными шарнирами в современном машиностроении

Исследованы разнообразные конструкции многозвенных рычажных механизмов с вращательными кинематическими парами в виде цилиндрических шарниров большой нагрузочной способности, нашедшие широкое применение в разных областях техники. Использование в таких рычажных механизмах многократных шарниров (в которых три и более соединяемых через шарнир звена имеют общую ось вращения) обеспечивает упрощение их конструкции, снижение габаритных размеров, массы и стоимости, а также расширение их функциональных возможностей и диапазона движения рабочего органа. Рассмотрена методика системного анализа строения и подвижности сложных плоских многоконтурных рычажных механизмов с многократными шарнирами, включающая в себя последовательное определение по простым алгебраическим уравнениям основных топологических характеристик замкнутой кинематической цепи и подвижности механизма в заданном пространстве возможных движений. Приведенные примеры системного анализа структуры и подвижности плоских многоконтурных рычажных механизмов, используемых в разных областях современного машиностроения, подтвердили эффективность применения предложенной методики для построения надежно работающих механизмов с любыми типами и числом многократных шарниров.

Литература

[1] Крайнев А.Ф. Механика (искусство построения) машин. Фундаментальный словарь. Москва, Машиностроение, 2000. 904 с.

[2] Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. Москва, URSS, 2019. 640 с.

[3] Вульфсон И.И., Ерихов М.Л., Коловский М.З., Пейсах Э.Е., Семенов Ю.А., Слоущ А.В., Смирнов Г.А. Механика машин. Москва, Высшая школа, 1996. 511 с.

[4] Коловский М.З., Евграфов А.Н., Семенов Ю.А., Слоущ А.В. Теория механизмов и машин. Москва, Академия, 2006. 560 с.

[5] Тимофеев Г.А. Теория механизмов и механика машин. Москва, Юрайт, 2019. 368 с.

[6] Баранов Г.Г. Курс теории механизмов и машин. Москва, Машиностроение, 1975. 496 с.

[7] Uicker J.J., Pennock G.R., Shigley J.E. Theory of Mechanisms. New York, Oxford University Press, 2016. 976 p.

[8] Kolovsky M.Z., Evgrafov A.N., Semenov Yu.A., Slousch A.V. Advanced theory of mechanism and machines. Verlag, Berlin, Heidelberg, New York, 2000. 394 р.

[9] Ассур Л.В. Исследование плоских стержневых механизмов с точки зрения их структуры и классификации. Москва, Изд-во АН СССР, 1952. 529 с.

[10] Кожевников С.Н. Основания структурного синтеза механизмов. Киев, Наукова думка, 1979. 232 с.

[11] Tuttle E.R., Peterson S.W., Titus J.E. Enumeration of basic kinematic chains. Journal of Mechanical Design, Transactions of the ASME, 1989, vol. 111, iss. 4, pp. 498–503, doi: 10.1115/1.3259028

[12] Yan H.-S., Chiu Y.-T. On the number synthesis of kinematic chains. Mechanism and Machine Theory, 2015, no. 9, vol. 89, pp. 128–144, doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2014.08.012

[13] Gogu G. Mobility of mechanisms: a critical review. Mechanism and Machine Theory, 2005, vol. 40, pp. 1068–1097, doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2004.12.014

[14] Gogu G. Chebychev–Grubler–Kutzbach’s criterion for mobility calculation of multi-loop mechanisms revisited via theory of linear transformations. European Journal of Mechanics A/Solids, 2005, vol. 24, pp. 427–441, doi: 10.1016/j.euromechsol.2004.12.003

[15] Оре О. Графы и их применение. Москва, УРСС, 2015. 208 с.

[16] Ceccarelli M. Fundamentals of Mechanics of Robotic Manipulation. Springer Science & Business Media, 2004. 312 p.

[17] Пожбелко В.И. Многократный шарнир передачи. Пат. 2543135 РФ, 2015, бюл. № 6, 12 с.

[18] Пожбелко В.И., Лившиц В.А. Теория механизмов и машин в вопросах и ответах. Челябинск, Изд-во ЮУрГУ, 2004. 439 с.

[19] Пожбелко В.И. Единая теория структуры, структурный синтез и анализ статически определимых механических систем на основе новой формулы подвижности. Теория механизмов и машин, 2013, т. 11, № 2(22), с. 15–37.

[20] Пожбелко В.И., Куц Е.Н. Разработка метода структурного синтеза многоконтурных рычажных механизмов с многократными шарнирами на основе базисных групп. Теория механизмов и машин, 2018, т. 16, № 4(40), с. 136–149, doi: 10.5862/TMM.40.1

[21] Пожбелко В.И. Универсальная теория структуры, общие свойства и алгоритмы направленного синтеза и анализа статически определимых механических систем. Часть 2. Направленный структурный синтез и анализ. Известия высших учебных заведений. Машиностроение, 2014, № 2, с. 3–15.

[22] Pozhbelko V. A unified structure theory of multibody open-, closed-, and mixed-loop mechanical systems with simple and multiple joint kinematic chains. Mechanism and Machine Theory, 2016, no. 6, vol. 100, pp. 1–16, doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2016.01.001

[23] Марковец А.В., Полотебнов В.О. Синтез механизмов транспортирования материалов с прямолинейным участком траектории движения зубчатой рейки. Известия высших учебных заведений. Технология легкой промышленности, 2018, т. 38, № 1, c. 117–121.

[24] Chu J., Zou Y. An algorithm for structural synthesis of planar simple and multiple joint kinematic chains. Proceedings of the Institution of Mechanical Engineers, Part C: Journal of Mechanical Engineering Science, 2014, vol. 228, pp. 2178–2192, doi: 10.1177/0954406213516306

[25] Ding H., Yang W., Huang P., Kecskemethy A. Automatic structural synthesis of planar multiple joint kinematic chains. Journal of Mechanical Design, Transactions of the ASME, 2013, vol. 135, pp. 091007–1, doi: 10.1115/1.4024733

[26] Liu J. Representations & isomorphism identification of planar kinematic chains with multiple joints based on the converted adjacent matrix. Journal of Mechanical Engineering, 2012, vol. 48, pp. 15–21, doi: 10.3901/JME.2012.05.015

[27] Pozhbelko V. Type Synthesis Method of Planar and Spherical Mechanisms Using the Universal Structural Table with All Possible Link Assortments. Mechanism and Machine Science, 2019, vol. 73, pp. 1517–1526, doi: 10.1007/978-3-030-20131-9_150

[28] Pozhbelko V. Advanced technique of type synthesis and construction of veritable complete atlases of multiloop F-DOF generalized kinematic chains. EuCoMeS 2018. Proceedings of the 7th European Conference on Mechanism Science. Mechanism and Machine Science, Switzerland, Springer, 2019, vol. 59, pp. 207–214.

[29] Артоболевский И.И. Механизмы в современной технике. Элементы механизмов. Простейшие рычажные и шарнирно-рычажные механизмы. В 7 т. Т. 1. Москва, URSS, 2019. 500 с.

[30] Решетов Л.Н. Конструирование самоустанавливающихся механизмов. Москва, Машиностроение, 1967. 205 с.

[31] Кожевников С.Н. Механизмы. Справочник. Москва, Машиностроение, 1965. 1058 с.

[32] Мингазов М.Р., Галиуллин И.А. Программа структурного синтеза пространственных механизмов. Проблемы механики современных машин. Тр. V Междунар. конф., Улан-Удэ, 25–30 июня 2012, Улан-Удэ, Изд-во ВСГУТУ, 2012, с. 93–95.

[33] Pozhbelko V., Ermoshina E. Number structural synthesis and enumeration process of all possible sets of multiple joints for 1-DOF up to 5-loop 12-link mechanisms on base of new mobility equation. Mechanism and Machine Theory, 2015, vol. 90, no. 8, pp. 108–127, doi: 10.1016/j.mechmachtheory.2015.03.006