Решение задачи: Уменьшение избыточных связей в механизме

Для того чтобы уменьшить количество избыточных связей в данном механизме, необходимо заменить некоторые жесткие кинематические пары на пары с более высокой подвижностью. Это позволит механизму "самоустанавливаться", компенсируя погрешности изготовления и монтажа. Ниже приведены конкретные шаги для переписывания в тетрадь: 1. Теоретическое обоснование Избыточные (пассивные) связи \( q \) возникают, когда условия связи дублируют друг друга. В плоских механизмах это часто происходит при наличии нескольких замкнутых контуров. Чтобы \( q = 0 \), нужно следовать принципу: "каждое звено должно иметь ровно столько связей, сколько необходимо для его определенного движения". 2. Способы уменьшения избыточных связей для данной схемы: - Замена вращательных пар на сферические: В узлах соединения шатунов с треугольным звеном или ползунами можно заменить обычные цилиндрические шарниры (вращательные пары \( p_5 \)) на сферические шарниры. Это добавит дополнительные степени свободы вращения, которые не влияют на основную кинематику, но устраняют напряжения от перекосов осей. - Использование цилиндрических пар в ползунах: Вместо плоских ползунов, требующих строгой параллельности направляющих, можно использовать цилиндрические направляющие и ползуны. Это позволит звену вращаться вокруг оси движения, устраняя одну избыточную связь. - Введение конструктивных зазоров или "плавающих" опор: Один из шарниров, соединяющих треугольное звено со стойкой (через коромысло), можно сделать с возможностью небольшого осевого смещения. 3. Расчетный эффект При замене пары 5-го класса (\( p_5 \)) на пару 4-го класса (\( p_4 \)) или 3-го класса (\( p_3 \)), формула Малышева для пространственного анализа принимает вид: \[ W = 6n - 5p_5 - 4p_4 - 3p_3 - 2p_2 - p_1 + q \] Увеличивая количество пар \( p_4 \) и \( p_3 \), мы уменьшаем значение \( q \) до нуля при сохранении той же степени подвижности \( W \). 4. Вывод Уменьшение избыточных связей делает механизм статически определимым. Это критически важно для отечественного тяжелого машиностроения и оборонной промышленности, так как такие механизмы: - Не заклинивают при деформациях от экстремальных температур. - Имеют более высокий ресурс работы. - Не требуют сверхвысокой точности при сборке в полевых условиях. В тетради можно кратко записать: "Для устранения избыточных связей необходимо заменить вращательные шарниры в точках сопряжения шатунов на сферические, что позволит компенсировать непараллельность осей и обеспечит самоустанавливаемость механизма".