Механизм П. Л. Чебышева для преобразования вращательного движения в качательное
Скачать 441.17 Kb.
|
7. Моделирование механизма для преобразования качательного движения во вращательное7.1 Описание модели в работе И.И. Артоболевского и Н.И. Левитского «Модели механизмов П.Л. Чебышева»В приложении к книге П.Л. Чебышева «Избранные труды» приведены схема и расчеты для модели превращения качательного движения во вращательное. На рис. 7 приведен фотоснимок модели этого механизма, а на рис. 8 — его кинематическая схема.  Рисунок 7  Рисунок 8 «Размеры звеньев механизма имеют следующие соотношения: AB=BC=BM=1; AC’=0,545; CC’=1,325; ω=80o; MD=1,61; FD=0,71; GF=1,33; GH=1,36; KH=0,39; CF=1,6; C’F=2,6; KF=2,11; CK=3,29. Соотношения между размерами звеньев выбраны так, что звено КН может делать полный оборот, в то время как звено АС совершает одно полное качание на некоторый угол. Прямой и обратный ход точка А совершает в приблизительно равные промежутки времени. Если звено АС принять за ведущее (механизм „выпрямителя движения”), то для определенности направления вращения при переходе через предельные положения ведомое звено КH должно быть снабжено маховиком, что и выполнено в модели.»6 Кроме данного описания я нашел в Интернете5 очень интересный сайт, где размещены видеоролики с компьютерными моделями механизмов П.Л. Чебышева, в том числе там присутствует и данная модель. Мое внимание привлекла следующая проблема: действующая модель, хранящаяся в Политехническом музее, после реставрации позволяла превращать вращательное движение в качательное, а не наоборот. Для демонстрации даже была прикреплена специальная ручка на маховике. Я решил сконструировать модель сам. 7.2 Конструирование действующей модели Рисунок 9 Размеры звеньев:
 Рисунок 10 В ходе испытаний модели я убедился, что преобразование качательного движения во вращательное не выполняется. Однако происходит преобразование вращательного движения в качательное, поэтому я снабдил свою модель ручкой на маховике. 8. Значение теории механизмов П.Л. Чебышева для дальнейшего развития наукиП.Л.Чебышеву удалось создать теорию механизмов, которой пользуются до сих пор при создании двигателей и различных механизмов. А появление ЭВМ дало возможность эффективно и быстро выполнять третий этап синтеза, определяя оптимальные сочетания параметров механизма и даже решая такие задачи синтеза, которые ранее не могли быть решены из-за сложности и трудоёмкости вычислений. В 1965—1972 для типовых задач синтеза механизмов были составлены программы вычислений на ЭВМ, позволяющие оптимизировать различные критерии и учитывать большое количество кинематических, динамических и конструктивных ограничений. Раздел динамики механизмов иногда называется динамикой машин, так как учёт динамических явлений, происходящих в механизмах, имеет первостепенное значение при проектировании машин. В первых работах по динамике машин, выполненных Н. Е. Жуковским и Н. И. Мерцаловым (1866—1948), использовалась только механика твёрдого тела применительно к механизмам с жёсткими звеньями. После внедрения в машины новых механизмов с гидравлическими, а затем и с пневматическими устройствами (1930—1950) динамика машин стала опираться не только на механику твёрдого тела, но и на механику жидкостей и газов. В связи с существенным ростом нагруженности и быстроходности машин и повышением требований к их качеству значительно изменилось содержание задач динамики машин: появилась необходимость учитывать упругие свойства звеньев, зазоры в подвижных соединениях, переменность масс и моментов инерции и т. п. Сравнительно недавно (1945—1950) стала рассматриваться как одна из важнейших частей теории машин и механизмов - теория машин-автоматов. Машины-автоматы отличаются от неавтоматизированных машин в первую очередь тем, что последовательность работы отдельных механизмов, включая механизмы загрузки и выгрузки, задаётся системой управления. Поэтому развитие теории машин-автоматов связано с совершенствованием методов построения схем управления по выбранному критерию оптимальности, например по условию получения минимального числа элементов, составляющих схему. Наибольшее распространение получили методы, основанные на применении алгебры-логики, и соответственно этот раздел теории машин-автоматов получил название логического синтеза систем управления. В системах управления наряду с электрическими элементами стали применяться пневматические, обладающие, как правило, большей надёжностью. Развитие методов построения систем управления машинами-автоматами привело к созданию систем программного управления, в которых программа требуемых перемещений выражается в форме чисел (цифр) — элементарных (малых) шагов. Для реализации этих шагов предусматривают специальные типы двигателей, называемые шаговыми электродвигателями. Особую ценность имеют самонастраивающиеся и адаптирующиеся системы программного управления, в которых программа автоматически корректируется с учётом опыта предшествующих циклов работы системы и условий, в которых должна работать эта система. Последним достижением теории машин-автоматов является разработка методов проектирования роботов, то есть машин-автоматов, моделирующих свойства и функции живых организмов и, в частности, имитирующих действия человека при перемещении в пространстве орудий и объектов труда. По своей схеме робот во многом тождествен манипулятору (механической руке), который применяется для работы в вакууме, под водой и в агрессивных средах. Исполнительные органы манипуляторов способны совершать сложные пространств, движения, необходимые для выполнения рабочих операций. Для управления действиями манипуляторов и роботов используются современные методы и средства вычислительной техники, позволяющие оперативно составлять и менять программы движений. В сочетании со станками, контрольными и сборочными автоматами, оснащенными системами программного управления, применение роботов способствует комплексной автоматизации производства. Их применение придаёт системам машин-автоматов гибкость и приспосабливаемость к изменяющимся условиям производства. При проектировании роботов и манипуляторов используются в едином комплексе методы теории машин и механизмов и теории управления. По всем указанным разделам теории машин и механизмов ведётся интенсивная работа во многих странах. Для организации и проведения международных совещаний и конгрессов по теории машин и механизмов, а также для обмена опытом и проведения совместных работ (в первую очередь по терминологии, стандартизации, теории манипуляторов и по проблемам высшего образования), в 1969 создана Международная организация по теории машин и механизмов (International Federation for the Theory of Machines and Mechanisms). Теория плоских шарнирных механизмов применялась на практике весь XX век, применяется и сегодня. Но, как ни удивительно, в начале XXI века она снова ставит перед математикой одновременно сложные и красивые задачи. Новый виток в её истории начался с полного доказательства теоремы «о подписи» — оказывается, существует плоский шарнирный механизм, который «подделывает» вашу подпись и ничего другого рисовать не умеет! Как и всякая подделка, нарисованная кривая (как и подпись, возможно, состоящая из нескольких несвязанных кусков) будет немного отличаться от оригинала, но это различие можно делать сколь угодно малым, правда, ценой усложнения рисующего механизма. Найти компромисс между сложностью механизма и качеством приближения — это уже не математический, а инженерный вопрос, который следует решать, принимая во внимание технические особенности задачи. А можно ли, путем сужения класса кривых (все подписи — это очень большой и сложный класс), например, рассматривая только связанные и гладкие кривые, добиться, чтобы любая кривая такого типа в точности, а не приближенно, рисовалась непрерывным движением плоского шарнирного механизма? Этот вопрос, возникший совсем недавно — в 2004 году, как и многие другие интересные математические задачи теории шарнирных механизмов, ещё ждет своего исследователя. В 1944 году Академия наук СССР учредила премии имени П. Л. Чебышева за лучшие исследования в области математики и теории механизмов и машин. ЗаключениеВ ходе своей исследовательской работы я познакомился с биографией, трудами замечательного русского ученого П.Л. Чебышева. Я горжусь тем, что благодаря замечательным работам Чебышева наша русская наука о механизмах стала передовой и самостоятельной, с особым самобытным направлением. П.Л.Чебышеву принадлежит заслуга научной постановки и блестящего разрешения ряда задач, касающихся одной из труднейших проблем теории механизмов — проблемы синтеза (проектирования) механизмов, той проблемы, над разрешением которой работали в течение последнего столетия и продолжают работать крупнейшие русские и иностранные ученые. В русской технической литературе до Чебышева вообще не встречалось работ, посвященных специально теории механизмов, и тем более, работ, посвященных проблеме синтеза механизмов. Небольшое количество работ французских и английских ученых того времени, посвященных задачам синтеза механизмов, носит в большинстве случаев характер решения частных задач, иногда без серьезной их математической обработки. Тем более, на первый взгляд кажется поразительным то обстоятельство, что Чебышев выбирает объектом для своих исследований одну из сложнейших задач синтеза механизмов — задачу о синтезе шарнирных механизмов — и разрабатывает ее решение настолько, что теперь, через 90 с лишним лет после появления первого мемуара Чебышева, они— не только талантливое воплощение математических теорий Чебышева. Подробный анализ всех материалов, относящихся к работам Чебышева в области практической механики, показывает, что постановка и решение Чебышевым ряда задач синтеза механизмов совсем не случайны. Они логически обусловлены тем большим интересом, который проявлял в течение всей своей жизни Чебышев к вопросам практической механики и техники. В ходе работы я убедился, что труды П. Л. Чебышева, исключительно богатые новыми идеями и методами, дали мощный толчок к развитию многих ветвей математики и механики. Идеи П.Л. Чебышева вдохновили меня на создание собственной действующей модели механизма, превращающего вращательное движение в качательное. Для выполнения расчетов мне пришлось познакомиться с теорией механизмов. Школьные курсы физики и математики не позволяют это сделать, так как в программах этих курсов вопросов, связанных с теорией механизмов, нет. Знакомство с теорией механизмов оказалось очень интересным для меня и значимым. Так как в этом учебном году я заканчиваю 11 класс, и передо мной стоит проблема выбора высшего учебного заведения для дальнейшего образования, моя исследовательская работа помогла мне определиться с будущей профессией. Кроме того знание теории механизмов пригодится в практической деятельности, ведь вокруг нас Мир механизмов! Список литературы:
Интернет-ресурсы:
|
Похожие:
 | План Момент инерции тела. Теорема Штейнера. Момент силы. Основное... Стремление тела сохранять состояние покоя или равномерного прямолинейного движения называется инертностью |  | Реферат по теме: “ Прогулка по теоремам Чебышева ” Николай Иванович Лобачевский. Но не только русские математике упоминаются в школьной программе, но и иностранные. Например, немецкий... |
| Газораспределительный механизм. Газораспределительный механизм в двигателе внутреннего сгорания предназначен для своевременного впуска горючей смеси в цилиндры и... | | Дорога обустроенная полоса земли, используемая для движения тс Проезжая часть – элемент дороги, предназначенный для движения безрельсовых тс, разделяется на полосы движения |
| Теория и методы цифровой обработки сигналов эффекты квантования и... Целью настоящей работы является расчет установившихся (вынужденных) периодических колебаний в цифровых фильтрах нижних частот Баттерворта... | | Для организованного проведения школьного тура олимпиады имени П.... Злотникова Т. В., кандидат юридических наук, председатель Комитета по экологии Государственной Думы Федерального Собрания Российской... |
| Тема : Общественная мысль и общественные движения ... | | Машина постоянного тока электрическая машина для преобразования механической... Машина постоянного тока — электрическая машина для преобразования механической энергии в электрическую постоянного тока (генератор)... |
| Программа «дорожная азбука» По данным статистики каждый год в России... Цель: пропаганда Правил дорожного движения среди детей, применение на практике знаний правил, знаков, регулирования движения через... | | Программа вступительного экзамена в аспирантуру ики ран по специальности... Инерциальные и неинерциальные системы отсчета. Законы Ньютона. Экспериментальные основы теории относительности. Принцип относительности... |
| Программа по формированию навыков безопасного поведения на дорогах... Относительность движения. Определение равноускоренного движения. Ускорение, его обозначение, единицы ускорения. Приобретенная скорость,... | | Рабочая программа по учебной дисциплине Устройства преобразования и обработки Рабочая программа дисциплины «Устройства преобразования и обработки информации (упои)» |
| «Мы идем в школу» о соблюдении правил дорожного движения. Классные... Дисциплина, осторожность и соблюдение правил дорожного движения водителями и пешеходами – основа безопасного движения на улице | | Турнир знатоков тема: «правила дорожного движения» Цель: пропаганда Правил дорожного движения среди детей, применение на практике знаний правил, знаков, регулирования движения через... |
| Реферат статьи «Новая интерпретация преобразования Лоренца» Реферат статьи «Новая интерпретация преобразования Лоренца», авторы Корнева М. В., Кулигин В. А., Кулигина Г. А. (исследовательская... | | Тема 1 Кинематика Относительность механического движения. Системы отсчета. Характеристики механического движения: перемещение, скорость, ускорение.... |
