Кинематическое исследование пространственного четырехзвенного неассурова механизма

Abstract

Актуальность работы обусловлена необходимостью исследовать новые механизмы, которые отличаются по своей структуре от Ассуровых, для их последующего использования в практике машиностроения. Цель работы: обоснование и отработка универсального метода исследования механизмов вне зависимости от их структуры, а также звена, принятого за неподвижное, на примере кинематического исследования нового запатентованного неассурова механизма; определение тензоров перехода для используемых в этом механизме кинематических пар; получение графических зависимостей относительного расположения звеньев по отношению к входному звену. Методы исследования: аналитический метод преобразования однородных координат, также известный как метод винтовых аффиноров. Углы Эйлера использовались для определения относительных угловых перемещений звеньев. Результаты. Составлен алгоритм исследования механизмов, в том числе и неассуровых. Определены тензоры преобразования одноподвижной вращательной кинематической пары V класса, двухподвижной пары IV класса, реализованной на основе гидроцилиндра и поршня, и трехподвижного сферического шарнира III класса. Получены графические зависимости всех неизвестных переменных, определяющих относительное расположение звеньев исследуемого механизма в пространстве. Выводы. Обоснован и отработан универсальный метод исследования механизмов вне зависимости от их структуры; если механизм синтезируется на основе замкнутой цепи Грюблера, и его кинематика решается рассмотренным методом, то в результате будут получены универсальные данные об относительном расположении звеньев для группы аналогичных механизмов, отличающихся звеном, принятым в качестве стойки; алгоритм создания тензора перехода от одной системы координат к другой приведен в статье неоднократно, аналогичный подход позволяет аналитически описать любое, не рассмотренное в статье, сочленение двух смежных звеньев. Практическое применение. При работе штанговых насосов станков-качалок в установках механизированной добычи нефти насос использует возвратно-поступательное движение, приводимое штангой станка-качалки. Если привести в движение пространственный четырехзвенный механизм при помощи коромысла, то будет обеспечено возвратно-поступательное перемещение выходного звена (поршня). Такая схема может использоваться в качестве аналога станков-качалок в установках механизированной добычи нефти.

Relevance of the research is caused by the need to explore new mechanisms that differ in structure from the Assyrians ones, for their subsequent usage in engineering practice. The main aim of the study is to study and development the universal method for researching mechanisms regardless of their structure, as well as the link adopted as the fixed one, on the example of kinematic study of a new patented not-assurian mechanism; to define the transition tensors for the kinematic pairs used in this mechanism; to obtain graphic dependences of the relative links positions to the input member. The methods used in the study: analytical method for converting homogeneous coordinates, known as a method of screw affinors. Euler angles were used to determine the relative angular displacement of links. The results. The authors have made an algorithm for studying the mechanisms, including not-assurian ones and determined the transformation tensors for one-mobile rotational kinematic pair of V class, for two-moving pair of IV class, implemented on the basis of the hydraulic cylinder and the piston and three-moving spherical joint of the III class. The graphic dependences of all unknown variables determining relative position of links of the studied mechanism in space were obtained. Conclusions. The paper substantiates the universal method for researching mechanisms regardless of their structure. If the mechanism is synthesized on the basis of the closed Grubler circuit, and its kinematics is researched by the considered methods, the universal solution for a group of analogical mechanisms, that have different link, adopted as a fixed rack, were obtained. The paper introduces the algorithm of creating the transition tensor from one coordinate system to another. A similar approach allows describing analytically any kind of relative connection of two adjacent links, which is not discussed in the article. Practical application. At rod pump operation in pumping units of the mechanized installations oil pump, the reciprocating movement is used. It is obtained by means of the rod pumping unit. If the spatial four-link mechanism is set in motion by means of the piston, the reciprocating movement of the output member will be assured. This can be used as an analogue of pumping units in oil mechanized installations.