Синтез механизмов

Синтез механизмов – проектирование схемы каких-либо механизмов машин, станков и другого оборудования по заданным свойствам движения отдельных составных элементов и в целом всей системы. Синтез механизмов включает в себя выбор структурных схем и определение постоянных параметров выбранной схемы механизмов по заданным определенным свойствам. Различают два вида синтеза механизмов.

I. Кинематический синтез – определение параметров кинематической схемы механизмов по заданным кинематическим свойствам.

II. Динамический синтез – проектирование кинематической схемы с определением параметров, характеризующих распределение масс звеньев, составляющих конкретный механизм.

В синтезе механизмов нередко применяется так называемый метод Монте-Карло (или случайный поиск) в виде определения выходных параметров синтеза, при котором переход от одной комбинации параметров к другой носит произвольный характер. Такой метод предусматривает следующие этапы:

1) произвольный выбор выходных параметров из набора случайных чисел и проверку ограничений;

2) вычисление целевой функции;

3) выбор других случайных значений выходных параметров, проверку ограничений и вычисление целевой функции;

4) повторение этапов до тех пор, пока величина целевой функции не станет равной допустимой величине или практически перестанет уменьшаться.

Начиная со второй половины 90-х гг. ХХ в. во многих передовых странах мира (США, Англии, Японии и др.) стали широко применяться компьютерные методы синтеза механизмов, что намного облегчило решение весьма трудных задач по выбору кинематических схем механизмов.

Стопор

Стопор (от англ. stopper – «пробка», «затычка», от stop – «преграждать», «останавливать») – деталь (или часть детали в виде выемки или выступа) или специальное устройство, останавливающее, удерживающее звенья какого-либо механизма в определенном положении при наличии самоторможения в направлении перемещения удерживаемого звена.

Стопоры, в отличие от фиксаторов, не выключаются от действия сил в направлении перемещения какого-либо удерживаемого звена механизма.

Включаются стопоры по-разному – принудительно или автоматически (последнее чаще всего), а выключаются только принудительно. Выполняют стопоры в нескольких вариантах:

1) в виде ползуна, входящего в паз перемещаемого звена под действием пружины; выводится ползун-стопор из паза с помощью кнопки;

2) в виде защелки, которая прижата к храповому колесу под действием пружины. Рычаг с защелкой при движении по часовой стрелке увлекает за собой храповое колесо; затем при нажатии на рукоятку защелка выводится из зацепления с храповым колесом;

3) стопор с защелкой, соединенной с рукояткой, поджимается к пазам звена пружиной. При нажатии на рукоятку защелку выводят из зацепления со звеном механизма;

4) защелка-стопор прикреплена к рукоятке в виде листовой пружины, под действием которой западает в паз звена механизма;

5) ползун-стопор выполнен в виде цилиндрической металлической зубчатой рейки.

Вводится и выводится ползун-стопор в зацепление с сопряженной деталью механизма поворотом шестерни. Выделяются в особую группу так называемые беззазорные стопоры, обеспечивающие жесткое соединение сопрягаемых звеньев какого-либо механизма.

Соответственно стопоры выполняются в следующих видах:

1) стопор оформлен разрезным упругим, при этом при введении его во взаимодействие с зубом он расклинивается в направляющей и тем самым обеспечивает беззазорное соединение;

2) стопор в виде клина входит во взаимодействие с клиновым пазом звена механизма; клин расклинивается в направляющем пазу с помощью второго клина, благодаря чему выбираются зазоры в соединении;

3) стопор-кулачок при вращении входит в паз звена механизма и стопорит его;

4) два круглых диска имеют вырезы с радиусом кривизны, равным радиусу сопряженного диска.

При определенном положении дисков, являющихся составными элементами механизма, свободно вращается один из дисков, но стопорится второй. Существуют и другие варианты выполнения стопора в механизмах, машинах, автоматических системах управления станками, оборудовании, работающем в автоматическом режиме с компьютерным контролем, включая контроль с помощью фотоэлементов, связанных со стопором.