Введение к работе
Актуальность темы. Создание высокопроизводительных, простых в изготовлении и надежных в работе машин является одной из основных задач современного машиностроения.
Наиболее перспективными передаточными механизмами машин, преобразующие вращательные движения одних звеньев в возвратно поступательные движения других и, наоборот, являются плоские рычажные кривошипно-ползунные механизмы (КПМ), так как они имеют высокую нагрузочную способность, могут работать при больших скоростях, надежны в работе и просты о изготовлении.
КПМ найди широкое применение- в ткацких станках, кузнеч-пр-прессовых машинах, полиграфических машинах, в лесопильных рамах, в двигателях внутреннего сгорания, в приводах компрессоров и т.д..
Стремление к увеличению производительности машин за счет роста скоростей звеньев приводит к увеличению динамических нагрузок на кинематические пары и на стойку машинного агрегата со стороны движущихся звеньев КПМ; это вызывает преждевременный износ элементов кинематических пар и повышенный уровень вибрации стойки.
При проектировании высокоскоростных машинных агрегатов возникает сложная инженерная' проблема расчета передаточных КПМ, удовлетворяющих нескольким критериям качества. Попытки подхода с различных позиций к решению частных задач этой проблемы породили множества методов их решения, не согласованных между собой. Комплексное аналитическое решение проблемы с использованием этих методов приводит к системе несовместных нелинейных дифференциальных
уравнений и не может бить выполнено.
Цель работы - разработать комплексный метод расчета КПМ из условия обеспечения различных динамических критериев 'качества.
В соответствии с поставленной целью работы сформулированы следующие основные 8адачи диссертационных исследований:
свести нелинейную задачу расчета КПМ к линейной путем введения независимых между собой обобщенных параметров геометрии масс звеньев (ОПГМ);
разработать систему согласования между собой ОПГМ для нескольких целевик функций в многокритериальных задачах расчета КПМ;
разработать методику оптимизационного и качественного расчета КПМ из условий обеспечения заданного закона движения звеньев механизма, заданных величин реакций в кинематических парах и заданного силового воздействия механизма на стойку.
Методы исследования. При решении поставленных задач использованы методы теоретической механики, высшей математики и численные методы оптимизации с использованием ЭВМ.
Научная новизна. Разработана единая методика решения многокритериальных задач расчета КПМ из условия обеспечения заданных динамических критериев качества.
Впервые для КПМ получены ОПГМ целевых функций, позволяющие свести нелинейные задачи расчета КШ к линейным задачам.
Разработан универсальный алгоритм уравновешивание КПМ, поз
воляющий получить новые схемы полностью уравновешенных механиз
мов. ,
Комплексная методика расчета КПМ доведена до программной ре-ализации.
Практическая ценность. Разработанный метод расчета КПМ поз-
воляет получить множество механизмов одинаковой структурой с различными значениями параметров геометрии масс (ПГМ). Варьированием величинами ПГМ,' не изменяя достигнутого ранее заданного динамического критерия качества, можно обеспечить выполнение дополнительных условий, включая условия прочности звеньев.
Получены новые схемы полностью уравновешенных механизмов с минимальным числом уравновешивающих звеньев, включенных в состав основного механизма без дополнительных приводных устрок-гв.
Внедрение результатов работы. Результаты диссертационной работы вошли в отчеты НИР
по комплексной программе фундаментальных исследований проблем машиностроения, механики и процессов управления РАН (ИМАШ) на 1991-95 гг. Раздел.1.1.2. Динамика машин и систем машин, различные виды приводов;
по региональной научно-технической программе "Дальний Восток России" на 1993-95 гг. Раздел 2/22. Машиностроительный и приборостроительный комплексы Дальнего Востока, проблемы конверсии. Проект. Динамическое уравновешивание локомотивных и судовых компрессоров в условиях региона.
Разработанная методика расчета и пакет прикладных программ использованы конструкторским бюро завода "Дальдизель" при совершенствовании КПМ дизелей различных модефикаций.
Апробация работы. Основные результаты исследований по теме диссертационной работы докладывались и обсуждались:
на Всесоюзной научно-технической конференции "Современные методы и средства уравновешивания машин и приборов" (21 июня 1989г., г. Воронеж);
на заседании Западно-Сибирского филиала Всесоюзного семи-
.нара по ТММ (НЭТИ, 20 апреля'1991 г., г. Новосибирск).
- на научно-технической конференции "Повышение эффективности работы железнодорожного транспорта Дальневосточного региона" (ДВГАПС, 27 октября 1996 г., г. Хабаровск).
Публикации. По результатам диссертационной работы опубликованы три статьи, тезисы трех докладов, получено два авторских свидетельства и решение о выдаче патента по заявке № 4941992/28 от 3.06.91.
Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, пяти глав, выводов, списка-литературы, включатацего 87 наименований, и приложения. Основной текст изложен на 118 машинописных листах, поясняется 33 рисунками и Ь таблицами. Общий объем диссертации с приложением составляет 163 страницы.