Обоснование методов структурного синтеза, кинематического и кинетостатического анализа механизмов второго семейства тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 05.02.18, кандидат технических наук Фомин, Алексей Сергеевич

• Фомин, Алексей Сергеевич
• кандидат технических наук
• 2013

Оглавление диссертации кандидат технических наук Фомин, Алексей Сергеевич

Содержание

ВВЕДЕНИЕ

1 АНАЛИЗ КЛАССИФИКАЦИОННЫХ ПРИЗНАКОВ ДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЗМОВ

1.1 Основные понятия теории структуры механизмов

1.2 Известные исследования подвижности механизмов от П.Л. Че-бышева до В.В. Добровольского

1.3 Семейства механизмов по И.И. Артоболевскому

1.4 Универсальная структурная система профессора Л.Т. Дворникова. Деление кинематических цепей на виды

1.5 Особенности механизмов второго семейства. Постановка задач исследования

2 ОБОСНОВАНИЕ ОСНОВОПОЛАГАЮЩИХ УСЛОВИЙ СУЩЕСТВОВАНИЯ МЕХАНИЗМОВ ВТОРОГО СЕМЕЙСТВА

2.1 Анализ пространств функционирования механизмов второго семейства

2.2 Обоснование видов кинематических пар, которые могут быть применены при синтезе механизмов второго семейства

2.3 Определение полного состава подсемейств, видов и подвидов механизмов второго семейства

2.4 Выводы по главе 2

3 РАЗРАБОТКА УНИВЕРСАЛЬНОГО МЕТОДА СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗА, ПРИЕМОВ КИНЕМАТИЧЕСКОГО И КИ-НЕТОСТАТИЧЕСКОГО АНАЛИЗА МЕХАНИЗМОВ ВТОРОГО СЕМЕЙСТВА

3.1 Создание алгоритмов структурного синтеза ассуровых механизмов второго семейства

3.1.1 Структурный синтез механизмов с двухпарным базисным звеном (г=2)

3.1.2 Особенности синтеза структур механизмов первого подсемейства с т>3

3.1.3 Алгоритм нахождения структур механизмов второго подсе-

мейства с т>3

3.1.4 Структурный синтез механизмов третьего подсемейства с т>3

3.1.5 Синтез структур механизмов четвертого подсемейства с г>3

3.2 Разработка методов структурного синтеза неассуровых механизмов второго семейства

3.2.1 Поиск структур механизмов пятого подсемейства

3.2.2 Структурное исследование шестого подсемейства

3.2.3 Структурный синтез неассуровых кинематических цепей седьмого подсемейства

3.3 Обоснование приемов кинематического и силового анализа механизмов второго семейства

3.3.1 Отличие кинематических ситуаций в зависимости от пространств функционирования механизмов

3.3.2 Особенности силового анализа механизмов по пространствам

их функционирования

3.4 Выводы по главе 3

4 ОБОСНОВАНИЕ ПРАКТИЧЕСКОЙ РЕАЛИЗАЦИИ РАЗРАБОТАННЫХ МЕТОДОВ СТРУКТУРНОГО СИНТЕЗА. КИНЕМАТИЧЕСКОЕ И СИЛОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ МЕХАНИЗМА ДЛЯ ВОСПРОИЗВЕДЕНИЯ ПРОСТРАНСТВЕННЫХ

КРИВЫХ

4.1 Синтез новых механизмов второго семейства

4.2 Кинематическое и силовое исследование «Механизма для воспроизведения пространственных кривых»

4.3 Выводы по главе 4

Основные выводы

Библиография

Приложение 1

Приложение 2

Приложение 3

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Обоснование методов структурного синтеза, кинематического и кинетостатического анализа механизмов второго семейства»

ВВЕДЕНИЕ

Ведущей отраслью промышленного развития государства является машиностроение. В последние годы в Российской Федерации проблеме развития машиностроения уделяется особое внимание, поставлены задачи о его коренной модернизации на основе внедрения инновационных подходов. Решение этих важных задач возможно только при использовании результатов новейших научных исследований и, в первую очередь, в теории машин, одним из основных разделов которой является синтез структур механизмов, позволяющих решить, поставленные практикой, технологические задачи.

Настоящая работа посвящена решению задач синтеза структур, кинематического и силового исследования механизмов, отнесенных академиком Артоболевским И.И. ко второму семейству, которые, имея перспективы широкого применения в технике, до настоящего времени оставались практически не исследованными. Такие механизмы имеют возможность функционирования в различных ограниченных пространствах, обладают тем важным качеством, что могут создаваться с меньшим числом звеньев по сравнению с механизмами, работающими в неограниченном декартовом пространстве.

В диссертационной работе впервые изучается существование и особенности функционирования механизмов второго семейства, формулируются и решаются задачи, связанные с их созданием и исследованием. Особое внимание уделяется задаче структурного синтеза ассуровых и неассуровых механизмов, доказывается существование семи подсемейств внутри второго семейства, обосновываются виды и подвиды механизмов, разбираются пространства функционирования механизмов, определяются приемы их кинематического и силового анализа, обосновываются принципиально новые схемы механизмов второго семейства, защищенные патентами Российской Федерации.

Создание методики образования и алгоритмов исследования механизмов второго семейства, ранее практически не исследованных, дает не

4

только новый научный результат, но и, имея ввиду, что такие механизмы, как наиболее простые из пространственных по структуре (создаваемые с наименьшим числом звеньев), могущих находить широкое применение в практике машиностроения, можно утверждать, что задача их полного исследования является весьма актуальной.

Целью настоящего исследования является разработка методов структурного синтеза, приемов кинематического и силового анализа механизмов второго семейства и применение разработанных методов на примере созданных и исследованных конструкций.

Для реализации поставленной цели были сформулированы следующие задачи:

1. Обосновать существование и выявить особенности работы механизмов второго семейства, как механизмов, на движение звеньев которых накладывается два общих условия связи.

2. Найти пространства функционирования механизмов второго семейства с учетом четырех относительных возможных движений в них, доказать существование отличающихся по структуре подсемейств, видов и подвидов механизмов.

3. Разработать алгоритмы и методы структурного синтеза ассуровых и неассуровых механизмов второго семейства.

4. Выявить особенности кинематического и силового анализа механизмов второго семейства.

5. Подтвердить реальными техническими решениями возможность применения в технике механизмов второго семейства.

6. Выполнить кинематическое и силовое исследование «Механизма для воспроизведения пространственных кривых».

Объектом исследования являются механизмы второго семейства.

Предметом исследования является структура, кинематика и кинетостатика механизмов второго семейства.

Методы исследования основаны на принципах теории структурного синтеза кинематических цепей при использовании универсальной структурной системы; на методах аналитического исследования кинематики и силового анализа механизмов; приемах конструирования деталей машин.

Личный вклад автора состоит в постановке задач исследования, обработке результатов, формулировке выводов и положений, выносимых на защиту, разработке методов структурного синтеза, кинематического и кинетостатического анализа, создании новых механизмов второго семейства, написании тезисов докладов, материалов и трудов, а также статей по теме диссертационной работы.

Работа выполнена в рамках научных и научно-технических программ: 2009-2010 гг. - в соответствии с планами работ НИР ФГБОУ ВПО «СибГИУ» (проект 1.8Н «Разработка теории исследования сложных пространственных механизмов второго семейства»); 2010-2011 гг. - в рамках стипендии Президента Российской Федерации для обучения за рубежом (кафедра технической механики, факультет машиностроения, Вуппертальский университет, г. Вупперталь, Германия); 2012-2014 гг. - в рамках государственного задания ФГБОУ ВПО «СибГИУ» на выполнение НИР (проект «Разработка теории структурного синтеза механических систем для исследования и создания сложных машин, включая горные», регистрационный № 7.2290.2011); 2013 г. - в рамках государственного задания ФГБОУ ВПО «СибГИУ» на выполнение НИР (проект «Развитие теории исследования кинематики и силового анализа сложных пространственных механизмов второго семейства», регистрационный № 11.7190.2013).

На защиту выносятся следующие научные положения:

1. Исследования В.В. Добровольского и И.И. Артоболевского показали,

что пространственные механизмы в зависимости от числа общих

наложенных на них связей могут различаться по семействам и существенно

отличаться друг от друга. Наиболее предпочтительными из них по числу

б

используемых звеньев являются механизмы второго семейства, что определяет задачи их исследования как первоочередных.

2. На движение звеньев механизмов второго семейства в трехмерном декартовом пространстве накладываются два общих условия связи, при этом различные по сложности звенья могут входить в одно-, двух- и трехподвижные кинематические пары. В связи с этим пространства функционирования, отличающиеся по структуре подсемейства, виды и подвиды механизмов второго семейства требуют специального исследования.

3. Использование в технике механизмов второго семейства представляется весьма перспективным, а потому поиск алгоритмов их кинематического и силового исследования уже на стадии общего рассмотрения возможных схем механизмов является весьма актуальным.

Достоверность результатов работы обеспечивается

- тем, что проведенные исследования основываются на классических положениях теории механизмов и машин;

- использованием разработанных алгоритмов при нахождении всего многообразия структурных схем механизмов второго семейства, как ранее известных, так и принципиально новых;

- разработкой новых механизмов второго семейства, оригинальность которых защищена патентами Российской Федерации.

Научная новизна работы заключается в

1. Формировании основных задач научного изучения механизмов второго семейства, которые до настоящего времени практически не исследовались.

2. Обосновании принципа деления механизмов второго семейства на подсемейства, пространства функционирования, на виды и подвиды.

3. Разработке методов и алгоритмов поиска отличающихся структур механизмов второго семейства;

4. Создании обобщенных моделей кинематического и силового анализа механизмов второго семейства с двумя общими условиями связи, наложенными на движение их звеньев.

Практическая значимость результатов исследования показана на конкретных примерах синтеза механизмов, обладающих широкими возможностями обеспечения заданных траекторий и законов движения рабочих органов.

Теоретические положения работы и результаты исследований внедрены в учебный процесс ФГБОУ ВПО «СибГИУ» (г.Новокузнецк) по курсам «Теория механизмов и машин», «Спецглавы теории машин», «Методические основы расчета сложных конструкций», «Структура реальных механических систем», «История техники и технологий», а также были использованы при выполнении научно-исследовательских работ студентами и аспирантами института машиностроения и транспорта ФГБОУ ВПО «СибГИУ».

Проведены опытно-промышленные испытания запатентованного «Механизма для воспроизведения пространственных кривых». Кинематическая схема и методика ее расчета применены при проектировании трехроторной мельницы для установки УСП-С-04.55М, входящей в состав опытной технологической линии по сушке, помолу и классификации сырьевых материалов, смонтированной в г. Златоусте (Челябинская обл.). Разработанная кинематическая схема также была использована при конструировании роторного измельчителя технологической линии по переработке полимерного вторсырья на предприятии ООО «Форм Пласт» (г.Новокузнецк).

Апробация работы. Основные результаты исследования докладывались на следующих научных конференциях и семинарах: XIII-XVII Всероссийских научных конференциях студентов, аспирантов и молодых ученых, ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный

индустриальный университет», г.Новокузнецк, 2004-2009 гг.; III

8

Международном форуме по стратегическим технологиям 1Р08Т-2008, ФГБОУ ВПО «Новосибирский государственный технический университет», г.Новосибирск, 2008 г.; 42-й научно-практической конференции молодых ученых компании ЕУКА7, ОАО «Западно-Сибирский Металлургический комбинат», г.Новокузнецк, 2008 г.; III учебно-методической конференции ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет», г.Новокузнецк, 2009 г.; XV Международной научно-практической конференции студентов, аспирантов и молодых ученых «Современная техника и технологии - 2009», ФГБОУ ВПО «Национальный исследовательский Томский политехнический университет», г.Томск, 2009 г.; Всероссийских научных форумах Российской Академии Естествознания, г.Москва, 2010 и 2012 гг.; XXI и XXIII Научно-практических конференциях по проблемам механики и машиностроения, ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет», г.Новокузнецк, 2010 и 2012 гг.; Открытом семинаре на кафедре технической механики Вуппертальского Университета, г.Вупперталь, Германия, 2011 г.; Открытом семинаре на кафедре машиностроения Болонского Университета, г.Болонья, Италия, 2011 г.; V Международной конференции «Проблемы механики современных машин», Восточно-сибирский государственный университет технологий и управления, г.Улан-Удэ, 2012.

Соответствие диссертации паспорту специальности. Диссертационная работа по своим целям, задачам, содержанию, методам исследования и научной новизне соответствует пунктам 1 - «Методы кинематического и динамического анализа (в том числе математического моделирования, анимационного и экспериментального исследований) механизмов» и 2 - «Синтез (в том числе автоматизированное проектирование) структурных и кинематических схем механизмов и обобщенных структурных схем машин, оптимизация параметров» паспорта специальности 05.02.18 - «Теория механизмов и машин».

Публикации. По теме диссертации опубликована 21 работа, из них 2

9

научных статьи в журналах, входящих в перечень изданий, рекомендованных ВАК РФ, 4 патента РФ на изобретения и полезные модели, 14 публикаций в материалах Международных и Всероссийских конференций.

Структура и объем диссертации. Диссертация состоит из введения, четырех глав, основных выводов, заключения, библиографического списка из 127 наименований и приложений. Общий объем работы вместе с приложениями составляет 169 страниц, содержит 11 таблиц и 106 рисунков.

Работа выполнялась при кафедре теории механизмов и машин и основ конструирования Федерального государственного бюджетного образовательного учреждения высшего профессионального образования «Сибирский государственный индустриальный университет», г.Новокузнецк под научным руководством заслуженного деятеля науки Российской Федерации, доктора технических наук, профессора Л.Т. Дворникова.

В приложении приведены копии патентов Российской Федерации на разработанные механизмы, справки и акты внедрения, справки об апробации диссертационной работы в Вуппертальском университете (г. Вупперталь, Германия), Болонском университете (г. Болонья, Италия) и их перевод на русский язык.

Автор работы выражает глубокую благодарность научному руководителю, Заслуженному деятелю науки Российской Федерации, доктору технических наук, профессору Леониду Трофимовичу Дворникову.

1 АНАЛИЗ КЛАССИФИКАЦИОННЫХ ПРИЗНАКОВ ДЕЛЕНИЯ МЕХАНИЗМОВ

1.1 Основные понятия теории структуры механизмов

Одной из основополагающих задач теории механизмов является задача об их структурном синтезе. Эта задача стоит первой среди других, которые необходимо решать в процессе создания механических систем, то есть машин самого различного назначения [1; 2; 3; 4; 5; 6; 7; 8; 9].

Настоящая работа посвящена исследованию структуры механизмов второго семейства [10; 11; 12; 13]. Прежде всего, определимся с основными терминами теории структуры, используемыми в работе.

Теория структуры берет свое начало с исследований П.Л. Чебышева [7; 14; 15], О.П. Сомова [16; 17], Ф. Рело [18], М. Грюблера [19], Х.И. Гохмана [20; 21]. Многие понятия, введенные ими, используются по настоящее время.

П.Л. Чебышевым первым был успешно разрешен вопрос о подвижности плоских рычажных механизмов, в 1869 году [15] он обосновал формулу, связывающую число подвижных звеньев и кинематических пар, обеспечивающих их свободное движение.

В 1875 году Ф. Рело впервые четко сформулировал и изложил некоторые вопросы структуры механизмов в работе «Lehrbuch der Kinematik» [18], изданной в Брауншвейге. Ф. Рело дал определение кинематической пары, кинематической цепи и механизма, как цепи принуждённого движения, предложил способ преобразования механизмов путём изменения стойки и путём изменения конструкций кинематических пар.

В 1883 году М. Грюблер, занимавшийся вопросами структурного анализа и синтеза плоских механизмов, опубликовал в "Civilingeneuer" статью под названием «Общие свойства принудительных плоских кинематических цепей» [19], в которой вывел формулу, определяющую условие существования механизма, как системы с одной степенью свободы.

В 1890 году Х.И. Гохман [20] вывел формулу для определения подвижности пространственной системы через общее число связей, налагаемых кинематическими парами.

В первой половине XX века трудами российских ученых JI.B. Ассура [22; 23; 24], А.П. Малышева [25; 26], Н.И. Колчина [27; 28; 29; 30], В.В. Добровольского [31; 32; 33; 34], И.И. Артоболевского [35; 36; 37; 38; 39; 40; 41; 42] теория структуры механизмов была развита до возможности ее использования при решении многих практических задач. Во второй половине XX века структура механизмов привлекла интерес многих научных школ как в СССР, так и за рубежом [43; 44; 45; 46; 47]. Были предприняты попытки обобщений [48; 49; 50], накопленных в этом направлении знаний.

В 1978 году, то есть более чем через сто лет после первых исследований П.Л. Чебышева вышла из печати терминология по теории механизмов и машин [51], опубликованная на четырех языках: русском, немецком, английском и французском, а также три монографии, посвященные теории структуры механизмов: С.Н. Кожевникова «Основания структурного синтеза механизмов» [52], в которой автором изложены теоретические основы структурного анализа и синтеза механизмов, а также описана методика создания самоустанавливающихся механизмов; О.Г. Озола «Основы конструирования и расчета механизмов» [53], посвященная вопросам структуры, аналитическому расчету и метрическому синтезу механизмов; J1.H. Решетова «Самоустанавливающиеся механизмы» [54], где рассмотрены механизмы без избыточных связей, приведены структурные схемы шарнирно-рычажных, зубчатых, кулачковых и других механизмов и изложены основы их конструирования.

Следует отметить, что в 1983 [55] и 1991 [56] годах в печать выходят две терминологии по теории механизмов и машин, опубликованные в журнале «Mechanisms and Machines Theory» на четырех официальных языках Международной Федерации ТММ (International Federation for the Promotion of Mechanism and Machine Science).

В 80-х годах XX столетия во многом в связи с бурными политическими событиями, окончившимися распадом СССР, систематические исследования, в том числе в направлении теории структуры, в нашей стране практически не проводились. Судя по известным публикациям тех лет, некоторые исследования продолжались в Санкт-Петербурге и Новокузнецке.

Нельзя не отметить, что в начале 1993 года была опубликована работа Л.Т Дворникова «Новые формализации в структуре механизмов» [57] в Известиях вузов «Машиностроение», изданная в МГТУ им. Баумана, а в 1994 году из печати выходит учебное пособие «Начала теории структуры механизмов» [58] того же автора. В этих работах были показаны принципиально новые основы структурного синтеза механических систем. В частности, была создана универсальная структурная система, с помощью которой можно было решить задачи структурного синтеза механизмов. Система основывается на введении понятия т-угольника, как наиболее сложного звена кинематической цепи, а также ряда других новых понятий.

Позже выходит ряд работ по структуре механизмов профессора Э.Е. Пейсаха [59; 60; 61; 62; 63; 64], профессора В.И. Пожбелко [65; 66; 67] и других ученых [68; 69; 70; 71; 72; 73; 74; 75; 76; 77].

Настоящая диссертационная работа строилась на основе новых, востребованных наукой, понятий. Приведем наиболее важные из них.

Прежде всего, уточним понятие «кинематической цепи» и раскроем его. В [51] дается следующее общее определение: кинематическая цепь - есть система звеньев, связанных между собой в кинематические пары.

В зависимости от числа степеней свободы (числа независимых вариаций обобщенных координат [51]) или, так называемой, подвижности (Щ, кинематическая цепь может быть механизмом (Ж= 1), группой Ассура (Ж=0) или обладать какой-либо другой подвижностью, отличной от нуля или единицы, например, быть двухподвижной (¡¥=2) или трехподвижной (}¥=3) системой.

Представляется наиболее ёмким и наиболее полно объясняющим суть следующее понятие механизма, приведенное в [78]: «механизм - есть совокупность твердых тел, которые взаимным сцеплением и сопротивлением способны к сообщению, передаче и преобразованию движения».

Основным методом образования механизмов является метод последовательного наслоения на ведущее звено, выполненное в виде «простого кривошипа» или «простого ползуна», кинематических цепей, обладающих нулевой подвижностью, получивших название «групп Ассура» [37]. В работе Э.Е. Пейсаха [64] дается следующее определение группы Ассура. Группа Ассура - это группа звеньев, которая обладает следующими свойствами:

1) звенья группы образуют друг с другом кинематические пары (это -внешние пары); кроме того, не менее двух звеньев группы содержат элементы кинематических пар, посредством которых эти звенья могут присоединяться к твердым телам, в частности, - к звеньям какого-либо механизма, не входящим в состав группы (это - внешние пары);

2) на звене группы не может быть более одной внешней пары;

3) звено группы не может быть однопарным;

4) любое из звеньев группы имеет относительную подвижность по отношению к любому другому ее звену при условии, что хотя бы одна из внешних пар не присоединена к твердому телу, не входящему в состав группы;

5) если группу звеньев присоединить внешними парами к одному и тому же твердому телу, то число степеней свободы группы относительно указанного тела будет равно нулю.

Механизмы, образованные последовательным наслоением групп Ассура на ведущее звено, выполненное в виде «простого кривошипа» или «простого ползуна», называются ассуровыми.

Механизмы могут создаваться и как неассуровы [79], в которых ведущее звено соединяется со стойкой не через пару пятого класса, то есть через

пару неодноподвижную. Входная кинематическая пара может быть парой

14

четвертого класса (ВВ, ВП, ПВ), третьего класса (ВВВ, ПВВ, ВИВ, ППВ, Ш777), второго класса (ВПВВ, ВППВ, ВПВП) или первого класса (.ВПВПВ).

Структура неассуровых механизмов значительно отличается от ассуро-вых, так как ведущее звено в них имеет подвижность, большую, единицы (¡¥>1). Соответственно, присоединяемые к ведущим звеньям в неассуровых механизмах, цепи должны обладать подвижностью меньшей нуля. Например, если на входе принимается пара третьего класса, то присоединять следует цепь с подвижностью Ж= -2 [79].

Все кинематические цепи делятся на пять семейств в зависимости от общего числа связей т, означающего ограничения, наложенные на относительное движение всех звеньев цепи [37; 42]: у нулевого семейства величина т~О, первого т= 1, второго т=2, третьего т-Ъ и четвертого т=4.

По общему числу связей т можно определять не только принадлежность той или иной кинематической цепи к одному из пяти семейств, но и различать внутри них принадлежность цепей к пространствам функционирования [79, 80]. Например, при условии т-Ъ, возможно функционирование таких механизмов в шести отличающихся пространствах с возможными движениями: ППП, ППВ, ПВВ, ВВВ, ВПП и ВПВ [80].

В соответствии с составом используемых кинематических пар внутри семейств, все цепи были разделены профессором Л.Т. Дворниковым на подсемейства, общее число которых - 57 [81; 82]. Если рассмотреть, к примеру, третье семейство механизмов, которое образуется кинематическими парами четвертого и пятого классов, то различающихся подсемейств в нем можно выделить три. А именно, первое - содержащее пары и пятого, и четвертого классов, второе - содержащее только пары пятого класса, и третье - образованное только парами четвертого класса.

Кинематические цепи могут содержать в своем составе базисные звенья г разной сложности - двухпарные, трехпарные, четырехпарные и так далее [58; 79].

Базисным звеном цепи называется наиболее сложное звено в виде г -угольника или т-вершинника (для пространственных систем) по числу его геометрических элементов, которыми оно образует кинематические пары с другими звеньями.

Согласно [79] в зависимости от числа т, все кинематические цепи делятся на виды. К первому виду относят цепи с однопарным базисным звеном (т=1), ко второму- с двухпарным (т=2), к третьему- с трехпарным (т=3) и так далее.

Внутри видов кинематические цепи имеют более частные отличия. Эти отличия учитываются параметром пь означающим число звеньев, добавляющих в цепь по г кинематических пар.

В зависимости от этого виды цепей подразделяются на подвиды [79].

Например, еСЛИ ПрИНЯТЬ Т=3 (третий ВИД), ТО В ЦеПИ ПОЯВЛЯЮТСЯ ЗВеНЬЯ П], добавляющие по одной кинематической паре, и добавляющие по две кинематические пары. Тогда к первому виду будет отнесена цепь с п\ и п2, а ко

ВТОрОМу - ТОЛЬКО С П].

Обратимся к рассмотрению известных исследований подвижности механизмов.

1.2 Известные исследования подвижности механизмов от П.Л. Че-бышева до В.В. Добровольского

Известно [83], что первой машиной индустриального применения была паровая машина Джеймса Уатта, запатентованная им в 1784 году. Кинематическая схема этой машины приведена на рисунке 1.1. Входным звеном в этой машине является возвратно-поступательно движущийся поршень со штоком 1 собственно паровой машины. Движение поршня посредством рычагов 2, 3, 4, 5, 6 и 7 передается на выходное звено - кривошип 8, который и приводит в движение рабочую машину.

Рисунок 1.1- Паровая машина Джеймса Уатта

Это изобретение, по мнению Карла Маркса, оказалось гениальным. Он писал «Великий гений Уатта обнаруживается в том, что в патенте, который он получил в 1784 г., его паровая машина представлена не как изобретение лишь для особых целей, но как универсальный двигатель крупной промышленности» [83].

Паровая машина Уатта достаточно широко использовалась в промышленности. Машины Уатта широко применялись повсеместно и их смог увидеть в работе русский ученый П.Л. Чебышев [84]. Именно он первым сделал вывод о том, что по своей структуре эта машина неработоспособна, ее звенья движутся с принуждением, что приводит к быстрому износу штока поршня. Рассуждая об этом, П.Л. Чебышев нашел необходимым определить строгую связь между числом звеньев и числом шарниров кинематической цепи, которая бы гарантировала работу машины от единого двигателя без излишнего сопротивления звеньев в их относительном движении.

В 1869 году [15] П.Л. Чебышевым была записана формула

Зт-2(п+у)=1, (1.1)

где обозначенными являются: т - число звеньев, п - число подвижных шарниров, у - число «точек прикрепления» - неподвижных шарниров, 1 - гарантирует определенность движения звеньев. Позже сумма (п+у) была заменена

17

на параметр р, т пап, а подвижность цепи, была обозначена как Ж, после чего формула (1.1) приняла вид [58]

в которой р - число шарниров, п - число подвижных звеньев, а )¥ - подвижность механизма. Формула (1.2) позволяет определять подвижность любого плоского рычажного механизма.

Для того, чтобы кинематическая цепь стала механизмом, то есть все звенья в ней получили бы вполне определенные движения, она должна обладать подвижностью, равной единице (^=1).

По формуле Чебышева, паровая машина Уатта (рисунок 1.1), имея восемь подвижных звеньев {п-8) и двенадцать кинематических пар {р= 12), обладает подвижностью, равной нулю (IV-0). Следует заметить, что на этот результат П.Л. Чебышев в своих работах не указывал. По формуле (1.2) стало возможным проводить анализ создаваемых кинематических цепей на предмет проверки, удовлетворяют ли они условию быть механизмами.

Таким образом, первым, кто поставил и успешно разрешил вопрос о гарантированной подвижности плоских рычажных механизмов был профессор П.Л.Чебышев.

После П.Л. Чебышева следующей важной научной работой в теории структуры было исследование М. Грюблера, который в 1883 году в Лейпциге опубликовал работу «Общие свойства принудительных плоских кинематических цепей» [19]. В этой работе автором был предложен подход, который основывается на использовании замкнутых кинематических цепей. Для того, чтобы получить плоский шарнирный механизм с одной степенью свободы из плоской замкнутой кинематической цепи с вращательными парами, нужно одно из звеньев закрепить, то есть обратить в стойку, и еще одно звено принять в качестве входного. Подвижность таких цепей задавалась числом 4, а сама формула подвижности Грюблера была записана в виде

1¥=3п-2р,

(1.2)

Зпг — 2р5 = 4 , где пг - число звеньев по Грюблеру.

(1.3)

Четверка, стоящая в правой части уравнения (1.3), означает, что замкнутая кинематическая цепь имеет плоское движение, то есть два поступательных движения вдоль осей х и у и одно вращательное движение - вокруг оси г. Кроме того, эта цепь имеет еще одно внутреннее относительное движение (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Четырехзвенная замкнутая кинематическая цепь АВСБ

Если в этой цепи Грюблера остановить, то есть сделать неподвижным любое из звеньев, то получится механизм с одной степенью свободы относительно звена, принятого за неподвижное. Очевидно, что между и по (1.2) и пг по (1.3) существует связь

пг = п + 1.

(1.4)

Так, если остановить звено АО в цепи, показанной на рисунке 1.2, то получим четырехзвенник с тремя подвижными звеньями АВ, ВС и СБ и с четырьмя шарнирами А, В, С и Б. Эта цепь приобретает подвижность по формуле Чебышева (1.2) равную

№ = Зп-2р5=3-3-2-4 = 1.

В 1887 году в журнале Русского физико-химического общества была опубликована статья О.П.Сомова «О степенях свободы кинематических цепей» [16], в которой автор предложил структурную формулу в виде

Ы-(м-1)(н+1)=2, (1.5)

где N - число звеньев сложной кинематической цепи, включая неподвижное звено, м - число степеней свободы отдельных звеньев цепи, н - число ветвей, дополняющих основную цепь.

В 1890 году Х.И. Гохман в работе «Основы познавания и созидания пар и механизмов» [20] использует для структурной формулы понятие «уравнение подвижности» и выводит формулу для пространственной системы в виде

где 5 - общее число связей, налагаемых кинематическими парами. Эта формула явилась развитием формулы О.П. Сомова, она учитывала применение не только одноподвижных пар в пространственных кинематических цепях [85].

После появления в печати работ П.Л. Чебышева и М. Грюблера было обращено внимание на существование особых открытых кинематических цепей, которые, будучи прикрепленными к неподвижному звену - стойке, становятся неподвижными системами, обладающими нулевой подвижностью (Ж= 0).

В 1914-1918 гг. Л.В. Ассуром была создана общая теория синтеза шарнирных механизмов. В основу теории цепей Л.В. Ассур положил условие образования механизмов от «простого кривошипа» путем наслоения на него групп звеньев, обладающих нулевой подвижностью [22; 23; 24].

При этом Л.В. Ассур пишет, что первым показал такую цепь, состоящую из двух звеньев, соединенных в шарниры (рисунок 1.3) Дж. Сильвестр в 1882 году. Эта цепь была названа диадой (двухзвенная цепь, не имеющая подвижности относительно стойки).

До Л.В. Ассура была известна и более сложная цепь, обладающая нулевой подвижностью, названая позже Л.В. Ассуром как «трехповодковое звено Л. Бурместера». Она показана на рисунке 1.4.

Рисунок 1.3 - Диада Сильвестра Рис. 1.4 - Трехповодковое звено

Бурместера

Далее Л.В. Ассуром была показана более сложная шестизвенная группа с теми же Свойствами. Она изображена на рисунке 1.5 и носит название че-

Рисунок 1.5 - Четырехповодковая шарнирная группа Грюблера

Если обратиться к формуле П.Л. Чебышева (1.2), то из нее следует, что все цепи, приведенные на рисунках 1.3, 1.4 и 1.5, имеют подвижность равную нулю (Ж=0). Следовательно, определяются такие цепи путем приравнивания правой части формулы Чебышева (1.2) к нулю, то есть 0=3п-2р. Тогда преобразованная формула запишется в виде р = ^, откуда число звеньев п будет

принимать значения из ряда 2, 4, 6, 8 и так далее, при числе шарниров р равном 3, 6, 9, 12 и так далее. Позже такие цепи (Ж=0) были названы группами Ассура [24].

По Ассуру, зная основные параметры групп нулевой подвижности (Ж=0) - число звеньев п и число кинематических пар р, можно создать любой

механизм (Ж=1) путем присоединения таких групп к механизму первого класса по Ассуру - «простому кривошипу».

Принцип образования механизмов по Ассуру оказался весьма плодотворным при реальном проектировании машин и используется в практике до настоящего времени.

В 1923 году профессор А.П. Малышев в работах «Структура и синтез механизмов» [25] и «Анализ и синтез механизмов с точки зрения их структуры» [26], обосновал и вывел формулу подвижности пространственных кинематических цепей в виде

В этой формуле под р5, р4, рз, р2 и р; понимаются числа кинематических пар, соответственно, пятого, четвертого, третьего, второго и первого классов. Кинематическая пара пятого класса (одноподвижная) - пара, имеющая одну степень свободы в относительном движении ее звеньев; пара четвертого класса (двухподвижная) - имеющая две степени свободы; пара третьего класса (трехподвижная) - имеющая три степени свободы; пара второго класса (четырехподвижная) - имеющая четыре степени свободы; пара первого класса (пятиподвижная) - имеющая пять степеней свободы [86; 87;

Формула (1.6) замечательна тем, что она для всех возможных случаев определяет абсолютно точное соответствие между числом подвижных звеньев, числом применяемых кинематических пар разных классов и подвижностью системы.

В 1936 году в книге «Основные принципы рациональной классификации механизмов» [31] профессор В.В. Добровольский ввел параметр тд, означающий число степеней свободы всей рассматриваемой цепи, и записал так называемую универсальную формулу подвижности в виде

Ж = 6п-5р5- 4р4 - Зр3 - 2р2 - р

Г

(1.6)

88].

к = т -1

\¥ = тдп- Ъ(тд-кд)рщ,

(1.7)

к = /

в которой кд означает род кинематической пары по Добровольскому. Все пары были разделены им на рода в зависимости от числа свобод [33; 34]. Под парами первого рода понимаются кинематические пары, имеющие одно независимое движение. Пары второго рода - такие, которые обеспечивают два независимых движения, пары третьего рода - три независимых движения, пары четвертого рода - четыре независимых движения, пары пятого рода -пять независимых движений.

Задаваясь значениями гад=2, 3, 4, 5 и 6, профессор В.В. Добровольский показывает существование пяти родов механизмов. Для механизмов первого рода соблюдается условие тд= 2, тогда формула подвижности для них записывается в виде ¡V = 2п-р1.

В таких механизмах могут быть использованы лишь одноподвижные пары первого рода.

Для второго рода из формулы (1.7) при тд= 3 следует 1¥ = Зп- 2р1 - р2.

Если гад=4, то в формулу подвижности входят кинематические пары первого, второго и третьего родов ]¥ = 4п- 3р1 - 2р2 - р2 .

Условие тд= 5 описывает четвертый род, для которого формула подвижности записывается в виде

IV = 5п-4р1- Зр2 - 2р3 - р4 .

К механизмам пятого рода Добровольский относит такие, для которых гад=6. Эти механизмы являются «классически» пространственными и описываются формулой

]¥ = 6п- 5р} - 4р2 - Зр3 - 2р4 - р5, которая при условии кд=6-км повторяет формулу А.П. Малышева, где км -класс кинематической пары по Малышеву [25].

Таким образом, к концу 30-х годов XX века в трудах Российских и Советских ученых были созданы предпосылки к анализу структуры механизмов по их подвижности.

1.3 Семейства механизмов по И.И. Артоболевскому

В работе [40] академиком И.И. Артоболевским в 1939 году было предложено ввести понятие числа общих наложенных на всю исследуемую кинематическую цепь связей т, которое соотносится с числом степеней свободы всей цепи по В.В. Добровольскому тд как т=6-тд,

при этом кинематические пары определяются по числу наложенных ими условий связи, то есть по А.П. Малышеву.

В этом случае универсальная структурная формула (1.7) принимает вид

[32]

Заключение диссертации по теме «Теория механизмов и машин», Фомин, Алексей Сергеевич

ОСНОВНЫЕ ВЫВОДЫ

1. Предложенное академиком И.И. Артоболевским деление всего многообразия механизмов на семейства по числу общих связей, накладываемых на кинематическую цепь, явилось важным научным основанием к систематизации методов анализа и синтеза механизмов различного применения.

2. К началу XX века достаточно глубоко были исследованы механизмы третьего семейства - плоские и сферические, простейшие механизмы нулевого семейства и некоторые виды механизмов четвертого семейства (клиновые и винтовые). Что же касается механизмов второго семейства, то можно утверждать, что до настоящего исследования они фактически не изучались.

3. Особенности механизмов второго семейства, на движение звеньев которых накладываются два общих условия связи, заключаются в том, что они могут функционировать в четырех ограниченных пространствах ВПВВ, ВППВ, ВППП и ВПВП, могут создаваться как ассуровыми, так и неассуровыми, а соединение звеньев в них достигается лишь через одноподвижные, двухподвиж-ные и трехподвижные кинематические пары.

4. Выполненное исследование позволяет установить, что механизмы второго семейства могут различаться между собой по пространствам их функционирования, по подсемействам, в зависимости от состава используемых кинематических пар, по видам, в зависимости от сложности базисного звена цепи, по подвидам, в зависимости от звеньев, добавляющих разное число кинематических пар.

5. Все отличающиеся по перечисленным условиям механизмы второго семейства подчиняются разработанным методам их структурного синтеза в соответствии с теорией профессора Л.В. Ассура, а при использовании в них специально разработанных удерживающих кинематических пар дают возможность создавать уникальные механизмы, что доказывается рядом патентов на изобретения и полезные модели.

6. Механизмы второго семейства, являясь механизмами пространственными с наименьшим числом подвижных звеньев в них, вполне разрешаемы и кинематически, и кинетостатически, что доказывается не только общими обоснованиями, но и конкретными примерами.

7. Результаты выполненного исследования могут явиться основанием к развитию общей теории механизмов второго семейства и могут быть применены к исследованию механизмов первого семейства.

Список литературы диссертационного исследования кандидат технических наук Фомин, Алексей Сергеевич, 2013 год

БИБЛИОГРАФИЯ

1. Артоболевский, И.И. Механизмы в современной технике: пособие для инженеров, конструкторов и изобретателей. В 7 томах. - Т. I: Рычажные механизмы [Текст] / И.И. Артоболевский. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1970. - 608 с.

2. Вахитов, P.M. Теория механизмов и детали машин [Текст] / P.M. Вахитов, A.M. Кроль, И.Б. Пясик, И.И. Чулков. - Рига, 1961. - Ч.Ш. - 292с.

3. Кожевников, С.Н. Механизмы. Справочник [Текст] / С.Н. Кожевников, Я.И. Есипенко, Я.М. Раскин. 4-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1976.-784 с.

4. Кожевников, С.Н. Механизмы [Текст] / С.Н. Кожевников, Я.И. Есипенко, Я.М. Раскин. 3-е изд. - М.: Машиностроение, 1965. - 1058 с.

5. Крайнев, А.Ф. Словарь-справочник по механизмам [Текст] / А.Ф. Крайнев. 2-е изд., перераб. и доп. - М.: Машиностроение, 1987. - 560 с.

6. Крайнев, А.Ф. Механика машин: Фундаментальный словарь [Текст] / А.Ф. Крайнев. 2-е изд., испр. - М.: Машиностроение, 2001. - 904 с.

7. Чебышев, П.Л. Полное собрание сочинений П.Л. Чебышева [В 5 томах]. Т. 4. Теория механизмов [Текст] / П.Л. Чебышев. - М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1948.-255 с.

8. Budynas, R. Shigley's Mechanical Engineering Design [Text] / R. Budynas, K. Nisbett. 8th ed. - McGraw-Hill, 2006. - 1088 p.

9. Willis, R. Principles of Mechanism [Text] / R. Willis. - London, 1841.-446 p.

10. Фомин, A.C. The Second Genus Machines and the Methods of their Structural Synthesis [Текст] / A.C. Фомин // Материалы III Международного форума по стратегическим технологиям IFOST-2008. - Новосибирск: НГТУ. - 2008. -539 с.-С. 409-410.

11. Фомин, A.C. Поиск структур механизмов второго семейства [Текст] / A.C. Фомин // Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения: Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых;

под ред. С.М. Кулакова. - Новокузнецк: СибГИУ. - 2005. - Вып. 9. - 4.2. Техн. науки. - 345 с. - С. 294 - 298.

12. Дворников, Л.Т. Механизмы второго семейства. Их особенности и методы структурного синтеза [Текст] / Л.Т. Дворников, A.C. Фомин // Материалы Восемнадцатой научно-практической конференции по проблемам машиностроения и механики машин: сборник научных статей; под ред. проф. Л.Т. Дворникова и проф. Э.Я. Живаго. - Новокузнецк: СибГИУ. - 2008. - 175 с-С. 52-64.

13. Фомин, A.C. Методы структурного синтеза механизмов второго семейства [Текст] /A.C. Фомин // Тезисы Сорок второй научно - технической конференции молодых специалистов компании EVRAZ. - Новокузнецк: Западно-сибирский металлургический комбинат. - 2009. - 123 с. - С. 89 - 90.

14. Чебышев, П.Л. Теория механизмов, известных под названием параллелограммов [Текст] / П.Л.Чебышев. -М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1949. - 79 с.

15. Чебышев, П.Л. О параллелограммах [Текст] / П.Л.Чебышев // Полное собрание сочинений П.Л.Чебышева. Т. 4. Теория механизмов. - М.-Л.: Изд-во АН СССР, 1948.-С. 16-36.

16. Сомов, П.О. О степенях свободы кинематической цепи [Текст] / П.О. Сомов // Журнал Рус. физ.-хим. о-ва. - 1887. - № 19. - Вып. 9. - С. 443-478.

17. Сомов, П.О. Основания теоретической механики [Текст] / О.П. Сомов. -СПб.: Изд-во К.Л. Риккера, 1904. - 753 с.

18. Reuleaux, F. Lehrbuch der Kinematik [Text] / F. Reuleaux. - Braunschweig, 1875.-588 p.

19. Grubler, M. Allgemeine Eigenschaften der zwanglaufigen ebenen kinematischen Ketten [Text] / M. Grubler // Civilingenieur. Leipzig - 1883. - No. 29. -pp. 167-200.

20. Гохман, Х.И. Основы познавания и созидания пар и механизмов: Кинематика машин [Текст] / Х.И. Гохман. - Одесса, 1890. - Т.1. - 248 с.

21. Гохман, Х.И. Уравнение определенной подвижности и вытекающая из

него классификация механизмов [Текст] / Х.И. Гохман. - Одесса, 1889. - 16 с.

22. Ассур, JI.B. Исследование плоских стержневых механизмов с низшими парами с точки зрения их структуры и классификации [Текст] / JI.B. Ассур. -М.: АН СССР, 1952.-529 с.

23. Ассур, JI.B. Исследование плоских стержневых механизмов с низшими парами с точки зрения их структуры и классификации [Текст] / JI.B. Ассур // Известия СПб. политехи, ин-та. - 1914. - т. XXI. - Вып. 1. - С. 187-283; 1914. - т. XXI. - Вып. 2. - С. 475-573.

24. Ассур, JI.B. Исследование плоских стержневых механизмов с низшими парами с точки зрения их структуры и классификации [Текст] / JI.B. Ассур. -М.: Изд. АН СССР, 1952. - 592 с.

25. Малышев, А.П. Прикладная механика. Вып. 1. Структура и синтез механизмов [Текст] / А.П. Малышев. - Новониколаевск: Сибирское обл. изд-во, 1923.-91 с.

26. Малышев, А.П. Анализ и синтез механизмов с точки зрения их структуры [Текст] / А.П. Малышев // Известия Томского технолог, ин-та. - 1929. -Вып. 44. - 78 с.

27. Колчин, Н.И. Механика машин [Текст] / Н.И. Колчин. - Л., 1971. - Т. 1. -560с.

28. Колчин, Н.И. Опыт построении расширенной структурной классификации механизмов и основанной на ней структурной таблицы механизмов [Текст] / Н.И. Колчин // Труды Второго Всесоюзного совещания по основным проблемам теории машин и механизмов. - М.: Машгиз. - 1960. - С. 8597.

29. Колчин, Н.И. Теория механизмов и машин [Текст] / Н.И. Колчин, Ч.Ф. Кетов. - М.: Изд-во АН СССР, 1939. - 226 с.

30. Колчин, Н.И. Теория механизмов и машин [Текст] / Н.И. Колчин, М.С. Мовнин. - Ленинград: СУДРОПМГИЗ, 1962. - 616 с.

31. Добровольский, В.В. Основные принципы рациональной классификации механизмов [Текст] /В.В. Добровольский // Структура и классификация механизмов. - М.; Л.: Издательство АН СССР. - 1939. - С. 5-48.

32. Добровольский, В.В. Вопросы структуры механизмов в работах ПЛ. Чеышева [Текст] /В.В. Добровольский // Научное наследие ПЛ. Чебышева. -М.-Л.-1945.-Вып. 2.-С. 184-188.

33. Добровольский, В.В. Система механизмов [Текст] / В.В. Добровольский.

- М.: Государственное научно-техническое издательство машиностроительной литературы, 1943. - 102 с.

34. Добровольский, В.В. Теория механизмов [Текст] /В.В. Добровольский .

- 2-е изд., перераб. и доп. - М.: МАШГИЗ, 1953. - 472 с.

35. Артоболевский, И.И. К вопросу о структуре и классификации кинематических цепей с замкнутым контуром [Текст] / И.И. Артоболевский // Известия АН СССР ОТН. - 1939. - № 4. - С. 27-34.

36. Артоболевский, И.И. О структуре пространственных механизмов [Текст] / И.И. Артоболевский // Труды Военно-воздушной академии РККА. - 1934. -Вып. 10.-С. 110-152.

37. Артоболевский, И.И. Опыт структурного анализа механизмов [Текст] / И.И. Артоболевский // Структура и классификация механизмов. - М.; Л.: Изд-во АН СССР, 1939. - С. 49-66.

38. Артоболевский, И.И. Структура, кинематика и кинетостатика многозвенных плоских механизмов [Текст] / И.И. Артоболевский. - М.; Л.: ГОНТИ НКТП, 1939.-232 с.

39. Артоболевский, И.И. Синтез механизмов [Текст] / И.И. Артоболевский, В.В. Добровольский, З.Ш. Блох. - М.-Л., 1944. - 387 с.

40. Артоболевский, И.И. Основы единой классификации механизмов [Текст] / И.И. Артоболевский // Известия АН СССР. ОТН. - 1939. - Вып. 10. -С. 27-40.

41. Артоболевский, И.И. Теория пространственных механизмов [Текст] /

И.И. Артоболевский. - М.-Л.: ОНТИ НКТП СССР, 1937. - 235с.

42. Артоболевский, И.И. Теория механизмов [Текст] / И.И. Артоболевский. - М.: Наука, Гл. ред. физ.-мат. лит., 1965. - 776 с.

43. Manolescu, N.I. The history of the original methods used in the synthesis of the planar kinematic chains with different degrees of liberty [Text] / N.I. Manolescu // Materials of V Konference о teorii stroju a mechanism. Liberec. - 1988. -pp. 145-157.

44. Agrawal, V.P. Structural classification of kinematic chains and mechanisms [Text] / V.P. Agrawal, J.S. Rao // Mechanism and Machine Theory. - 1987. - pp. 489-496.

45. Manolescu, N.I. For a united point of view in the study of the structural analysis of kinematic chains and mechanisms [Text] / N.I. Manolescu // Mechanism and Machine Theory. - 1968. - pp. 149-169.

46. Waldron, K.J. A family of overconstrained linkages [Text] / K.J. Waldron // Mechanism and Machine Theory. - 1967. - pp. 201-211.

47. Uicker Jr., J.J. A method for the identification and recognition of equivalence of kinematic chains [Text] / J.J. Uicker Jr., A. Raicu // Mechanism and Machine Theory. - 1975. - pp. 375-383.

48. Hain, K. Systematik der zwanglaufigen achtgliedrigen kinematischen Kette [Text] / K. Hain, A.-W. Zielstorff// Maschinenmarkt. Wurzburg. - 1964. - № 37. -pp. 14-20.

49. Yan, H.-S. A Method for the Identification of Planar Linkage Chains [Text] / H.-S. Yan, W.-M. Hwang // Journal of Mechanisms, Transmissions, and Automation in Design. Transactions of ASME. - 1983. - Vol. 105, Ser. B. - No. 4. - pp. 658-662.

50. Sandor, G.N. Advanced Mechanism Design: Analysis and Synthesis, Vol. II [Text] / G.N. Sandor, A.G. Erdman. - Prentice Hall, 1984. - 688 p.

51. Теория механизмов и машин. Терминология. Вып. 93. М.: Наука, 1978. -33 с.

52. Кожевников, С.Н. Основания структурного синтеза механизмов [Текст] / С.Н. Кожевников. - Киев: Наук, думка, 1979. - 232 с.

53. Озол, О.Г. Основы конструирования и расчета механизмов [Текст] / О.Г. Озол. - Рига: ЗВАЙГЗНЕ, 1979. - 360 с.

54. Решетов, Л.Н. Самоустанавливающиеся механизмы [Текст] / JI.H. Реше-тов. -М.: Машиностроение, 1979. - 334 с.

55. Terminology for the theory of machines and mechanisms, IFToMM [Text] // Mechanism and Machine Theory. - 1983. - Vol. 18. - No. 6. - pp. 379-407.

56. Terminology for the theory of machines and mechanisms, IFToMM [Text] // Mechanism and Machine Theory. - 1991. - Vol. 26. - No. 5. - pp. 435-539.

57. Дворников, JI.T. Новые формализации в структуре механизмов [Текст] / Л.Т. Дворников // Известия ВУЗов. Машиностроение. - 1993. - № 1. - С. 3-8.

58. Дворников, Л.Т. Начала теории структуры механизмов [Текст] / Л.Т. Дворников. - Новокузнецк: Изд-во СибГГМА, 1994. - 102 с.

59. Пейсах, Э.Е. Метод идентификации структурных схем рычажных механизмов [Текст] / Э.Е. Пейсах // Проблемы машиностроения и надежности машин. - Москва, РАН. - 1995. - № 5. - С. 18-23.

60. Peisach, Е. CAD-system TYPESYN: Identifikation of Type Diagrams of Plane Linkages and Their Type Synthesis [Text] / E. Peisach, A. Nazir // Proceedings of the Seventh IFToMM International Symposium on Linkages and Computer Aided Design Methods (SYROM'97). - Bucharest. - 1997. - Vol. 1. - pp. 235239.

61. Пейсах, Э.Е. Структура и кинематика пространственных рычажных механизмов [Текст] / Э.Е. Пейсах. - СПб.: СПГУТД, 2004. - 212 с.

62. Пейсах, Э.Е. О структурном синтезе рычажных механизмов [Текст] / Э.Е. Пейсах // Теория механизмов и машин. - 2005. - № 1(3). - С. 77-80.

63. Пейсах, Э.Е. Атлас структурных схем восьмизвенных плоских шарнирных механизмов [Текст] / Э.Е. Пейсах // Теория механизмов и машин. - 2006. - № 1(4).-С. 3-17.

64. Пейсах, Э.Е. Классификация плоских групп Ассура [Текст] / Э.Е. Пейсах // Теория механизмов и машин. - 2007. - № 1(5). - С. 5-17.

65. Пожбелко, В.И. Некоторые вопросы структурного синтеза плоских рычажных механизмов с учетом применения сложных шарниров [Текст] / В.И Пожбелко // Теория механизмов и машин. - 2006. - № 1(4). - С. 27-37.

66. Пожбелко, В.И. Возникновение переменной (изменяемой) структуры и области особых положений механизма с учетом зазоров и вырождения кинематических пар [Текст] / В.И Пожбелко // Теория механизмов и машин. -2010.-№2(8).-С. 71-79.

67. Пожбелко, В.И. Структурный синтез и конструирование механизмов по уравнениям и таблицам безызбыточных структур [Текст] / В.И Пожбелко // Вестник Южно-уральского госуд. ун-та. Сер.: Машиностроение. - 2011. -Вып. 18.-№31.-С. 4-15.

68. Смелягин, А.И. Теория механизмов и машин [Текст] / А.И. Смелягин. -Инфра-М, 2003.-262 с.

69. Смелягин, А.И. Структура механизмов и машин [Текст] / А.И. Смелягин. - М.: Высшая школа, 2006. - 304 с.

70. Смелягин, А.И. Структурный синтез роботов и манипуляторов [Текст] / А.И. Смелягин // Вестник научно-технического развития. - 2010. - № 6 (34). -27-30 с.

71. Смелягин, А.И. Структура, структурный анализ и синтез механизмов [Текст] / А.И. Смелягин. - Новосибирск: НГТУ, 1997. - 108 с.

72. Смелягин, А.И. Структурный анализ механизмов [Текст] / А.И. Смелягин // Проблемы механики современных машин. Материалы международной Конференции, т. 1. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ. - 2000. - С. 128-131.

73. Смелягин, А.И. Структурный синтез механизмов // Проблемы механики современных машин. Материалы международной конференции, т. 1. Улан-Удэ: Изд-во ВСГТУ. - 2000. - С. 131-134.

74. Olson, D.G. A Systematic Procedure for Type Synthesis of Mechanisms with

Literature Review [Text] / D.G. Olson, A.G. Erdman, D.R. Riley // Proceedings of the 8th OSU Applied Mechanics Conference. - St. Louis, MO. - 1983. - pp. 135143.

75. Mruthyunjaya, T.S. A Computerized Methodology for Structural Synthesis of Kinematic Chains [Text] /T.S. Mruthyunjaya // Mechanism and Machine Theory. - 1984. - Parts 1, 2, 3. - Vol. 19. - No. 6. - pp. 487-495, 497-505, 507-530.

76. Mauskar, S. A Loop Configuration Approach to Automatic Sketching of Mechanisms / S. Mauskar, S. Krishnamurty // Mechanism and Machine Theory. -1996. - Vol. 31.- No. 4. - pp. 423-437.

77. Belfiore, N.P. Automatic Sketching of Planar Kinematic Chains / N.P. Bel-fiore, E. Pennestri // Mechanism and Machine Theory. - 1994. - Vol. 29. - No. 1. -pp. 177-193.

78. Брокгауз, Ф.А. Малый энциклопедический словарь / Ф.А. Брокгауз, И.А. Ефрон. - М.: ТЕРРА, 1994, Т.З. - 557 с.

79. Дворников, JI.T. Основы всеобщей (универсальной) классификации механизмов [Текст] / JI.T. Дворников // Теория механизмов и машин. - 2011. -№2(9).-С. 18-29.

80. Фомин, А.С. Анализ пространств функционирования механизмов второго семейства [Текст] / А.С. Фомин // Современные проблемы науки и образования. -2012. -№ 6; URL: http://www.science-education.ru/106-7546.

81. Дворников, JI.T. К вопросу о классификации механизмов [Текст] / JI.T. Дворников, А.В. Степанов // Известия ТПУ. - 2009. - Т. 314. - № 2. - С. 3134.

82. Дворников, JI.T. К развитию идей Добровольского В.В. и Артоболевского И.И. о делении полного многообразия механизмов на семейства [Текст] / JI.T. Дворников // Материалы Восемнадцатой научно-практической конференции по проблемам машиностроения и механики машин: сборник научных статей; под ред. проф. JI.T. Дворникова и проф. Э.Я. Живаго. - Новокузнецк: СибГИУ. - 2008. - 175 с. - С. 3 - 17.

83. Конфедератов, И.Я. Джемс Уатт изобретатель паровой машины [Текст] / И.Я. Конфедератов. - М.: Наука, 1969. - 212 с.

84. Крылов, А.Н. Пафнутий Львович Чебышев. Биографический очерк [Текст] / А.Н. Крылов. - М.: Издательство АН СССР, 1944. - 32 с.

85. Арутюнов, С.С. О структуре и классификации кинематических пар и заменяющих их цепей [Текст] /С.С. Арутюнов // Труды Грузинского политехнического института. - Тбилиси. -1961.-№9.-С.95-111.

86. Дворников, Л.Т. Основы теории кинематических пар [Текст] / Л.Т.Дворников, Э.Я. Живаго. - Новокузнецк: СибГИУ, 1999. - 105 с.

87. Дворников, Л.Т. Систематизация и схематическое представление многообразия кинематических пар механических систем [Текст] / Л.Т.Дворников, Э.Я. Живаго // Материалы четвертой научно-практической конференции. -Новокузнецк: СибГИУ. - 1995. - С. 16-29.

88. Дворников, Л.Т. Основы теории кинематических пар [Текст] / Л.Т. Дворников, Э.Я. Живаго. - Новокузнецк: СибГИУ, 2005. - 128 с.

89. Диментберг, Ф. М. Теория пространственных шарнирных механизмов [Текст] / Ф.М. Диментберг. - М.: Наука, 1982. - 336 с.

90. Артоболевский, И.И. Механизмы в современной технике: Справочное пособие. В 7 томах. T.II: Рычажные механизмы [Текст] / И.И. Артоболевский. 2-е изд., перераб. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1971. - 1008 с.

91. Озол, О.Г. Теория механизмов и машин [Текст] / О.Г. Озол. - М.: Наука, Главная редакция физико-математической литературы, 1984. - 432 с.

92. Боголюбов, А.Н. К истории развития теории механизмов и машин [Текст] / А.Н.Боголюбов // Труды института машиноведения АН СССР. Семинар по ТММ. - 1969. - Вып. 78. - С. 20-32.

93. Фролов, К.В. Теория механизмов и машин [Текст] / К.В. Фролов и др. -М.: Высшая школа, 1987. - 496 с.

94. Norton, R.L. Machine Design: An Integrated Approach [Text] / R.L. Norton.

- Prentice Hall, 2005, 3rd ed. - 984 p.

95. Chablat, D., Angeles, J. The design of a novel prismatic drive for a three-DOF parallel-kinematics machine [Text] / D. Chablat, J. Angeles // ASME Journal of Mechanical Design. - 2006. - Vol. 128, No. 4. - pp. 710-718.

96. Shigley, J. Standard Handbook of Machine Design [Text] / J. Shigley, C. Mis-chke, T. Brown. - McGraw-Hill, 2004. - 1200 p.

97. Angeles, J. The qualitative synthesis of parallel manipulators [Text] / J. Angeles // ASME Journal of Mechanical Design. - 2004. - Vol. 126, No. 4. - pp. 617624.

98. Uicker Jr., J.J. Theory of machines and mechanisms [Text] / J.J. Uicker, J.E. Shigley, G.R. Pennock. - Oxford University Press, 2003, 3rd ed. - 768 p.

99. Дворников, JI.Т. Обоснование принципов универсальной классификации механизмов [Текст] / Л.Т. Дворников // Современное машиностроение. Наука и образование: Материалы научно-практической конференции. СПб: Изд-во Политехи, ун-та. -2011. - С. 186-198.

100. Левитский, Н.И. Теория механизмов и машин [Текст] / Н.И. Левитский. -М.: Наука, 1990.-592 с.

101. Фомин, А.С. Механизмы второго семейства. Основы теории [Текст] / А.С. Фомин // Проблемы механики современных машин: Материалы V международной конференции. - Улан-Удэ: ВСГУТУ. - 2012. - Т.1. - 325 с. - С. 173-177.

102. Фомин, А.С. К вопросу о применении кинематических пар в механизмах второго семейства [Текст] / А.С. Фомин // Материалы XV Международной научно-практической конференции студентов и молодых ученых «Современная техника и технологии СТТ-2009». - Томск: ТПУ. - 2009. - Т 1. -547 с.-С. 358-359.

103. Тайнов, А.И. Основы теории структуры механизмов [Текст] / А.И. Тай-нов. - Минск: Изд-во Белорус, политех, ин-та., 1959. - 200 с.

104. Арутюнов, С.С. О структуре и классификации кинематических пар

[Текст] / С.С. Арутюнов // Труды Грузинского политехнического института.

- Тбилиси. - 1959. - № 2. - С. 21-29.

105. Озол, О.Г. Расширение структурной теории и классификация плоских механизмов с низшими парами [Текст] / О.Г. Озол // Труды института машиностроения. Семинар по теории механизмов и машин. - 1963. - Вып. 13. - С. 71-91.

106. Дворников, JI.T. К проблеме синтеза многоподвижных соединений звеньев механических систем [Текст] / Л.Т. Дворников // Материалы одиннадцатой научно-практической конференции по проблемам механики и машиностроения. - Новокузнецк: СибГИУ. - 2001. - С. 9-21.

107. Фомин, A.C. О делении механизмов второго семейства по видам и подвидам [Текст] / A.C. Фомин // Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения: Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых; под ред. Л.П. Мышляева. - Новокузнецк: СибГИУ. - 2010.

- Вып. 14. - Ч.З. Естеств. и техн. науки. - 459 с. - С. 323 - 327.

108. Фомин, A.C. К вопросу об образовании ассуровых и неассуровых механизмов [Текст] / A.C. Фомин // Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения: Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых; под ред. Л.П. Мышляева. - Новокузнецк: СибГИУ. - 2009.

- Вып. 13. - Ч.З. Техн. науки. - 360 с. - С. 264 - 268.

109. Фомин, A.C. Образование неассуровых механизмов второго семейства [Текст] / A.C. Фомин // Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения: Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых; под ред. Л.П. Мышляева. - Новокузнецк: СибГИУ. - 2011. - Вып. 15. - Ч.З. Естеств. и техн. науки. - 459 с. - С. 245 - 247.

110. Фомин, A.C. Аналитические основания к поиску структур механизмов второго семейства [Текст] / A.C. Фомин // Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения: Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых; под ред. С.М. Кулакова. - Новокузнецк: Сиб-

ГИУ. - 2004. - Вып. 8. - Ч. 2. Техн. науки. - 371 с. - С. 294 - 295.

111. Фомин, A.C. К вопросу синтеза механизмов второго семейства первого подсемейства [Текст] / A.C. Фомин, JI.T. Дворников // Международный журнал экспериментального образования. - 2010. - № 8. - С. 159 - 160.

112. Фомин, A.C. Поиск взаимосвязи минимального числа звеньев с максимальным значением г [Текст] / A.C. Фомин // Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения: Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых; под ред. С.М. Кулакова. - Новокузнецк: Сиб-ГИУ. - 2006. - Вып. 10. - 4.2. Техн. науки. - 269 с. - С. 241 - 243.

113. Фомин, A.C. Анализ групп Ассура для механизмов второго семейства третьего подсемейства [Текст] / A.C. Фомин // Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения: Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых; под ред. Л.П. Мышляева. - Новокузнецк: СибГИУ. - 2008. - Вып. 12. - 4.4. Техн. науки. - 303 с. - С. 189 - 193.

114. Фомин, A.C. Структурный синтез механизмов второго семейства седьмого подсемейства [Текст] / A.C. Фомин // Наука и молодежь: проблемы, поиски, решения: Труды Всероссийской научной конференции студентов, аспирантов и молодых ученых; под ред. Л.П. Мышляева. Новокузнецк: СибГИУ. - 2008. - Вып. 12. - 4.4. Техн. науки. - 303 с. - С. 150 - 152.

115. Попугаев, М.Г. Разработка методов структурного синтеза трехзвенных механизмов [Текст] : автореф. дис. ... канд. техн. наук : 05.02.18 / Попугаев Максим Геннадьевич; Омский гос. техн. ун-т. - Омск, 2011. - 20 с.

116. Левитский, Н.И. Теория механизмов и машин [Текст] / Н.И. Левитский. -М.: Наука, 1979.-574 с.

117. Лебедев, П.А. Кинематика пространственных механизмов [Текст] / П.А. Лебедев. - Л.: Машиностроение, 1966. - 280 с.

118. Пат. № 2309051 С1 Российская Федерация, МПК7 В 43 L 11/00. Механизм для воспроизведения пространственных кривых [Текст] / Дворников Л.Т., Фомин A.C.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Сибирский

государственный индустриальный университет». - № 2005141747; заявл. 30.12.2005; опубл. 27.10.2007, Бюл. №30-4 е.; 1 ил.

119. Пат. № 118921 U1 Российская Федерация, МПК8 В 43 L 11/00. Механизм для обработки сложных внутренних поверхностей [Текст] / Дворников JI.T., Фомин A.C.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет». - № 2011152128; заяв. 20.12.2011; опубл. 10.08.2012, Бюл. № 2 - 2 е.; 1 ил.

120. Дворников JI.T. Проблемы исследования неодносемейственных механизмов / J1.T. Дворников // Материалы шестой научно практической конференции по проблемам машиностроения металлургических и горных машин / Сибирская государственная горно-металлургическия академия. - Новокузнецк, 1997.

121. Пат. № 94515 U1 Российская Федерация, МПК8 В 43 L 11/00. Пространственный четырехзвенный механизм с винтовой парой и роликом, движущимся в прорези [Текст] / Дворников JI.T., Фомин A.C.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет». - № 2010100100; заяв. 11.01.2010; опубл. 27.05.2010, Бюл. № 15 - 1 е.; 1 ил.

122. Пат. № 2422703 С1 Российская Федерация, МПК8 F 16 Н 21/18, F 16 Н 25/20. Пространственный кривошипно-шатунный механизм второго семейства [Текст] / Дворников JI.T., Фомин A.C.; заявитель и патентообладатель ФГБОУ ВПО «Сибирский государственный индустриальный университет». -№ 2010107714; заяв. 02.03.2010; опубл. 27.06.2011, Бюл. № 18 - 5 е.; 1 ил.

123. Бронштейн, И.Н. Справочник по математике [Текст] / И.Н. Бронштейн, К.А. Семендяев. - М.: Наука. Главная редакция физико-математической литературы, 1986. - 544 с.

124. Фомин, A.C. Кинематический анализ механизма для обработки сложных внутренних поверхностей [Текст] / A.C. Фомин, JI.T. Дворников // Вестник Кузбасского государственного технического университета. - 2012. - № 1.

-С. 74-75.

125. Боренштейн, Ю.П. Механизмы для воспроизведения сложного профиля. Справочное пособие [Текст] / Ю.П. Боренштейн. - Л.: Машиностроение, 1978.-232с.

126. Боренштейн, Ю.П. Исполнительные механизмы со сложным движением рабочих органов [Текст] / Ю.П. Боренштейн. - Л.: Машиностроение, 1973. - 118 с.

127. Фомин, A.C. Создание и анализ физической модели механизма для обработки сложных внутренних поверхностей деталей машин с использованием САПР T-FLEX [Текст] / A.C. Фомин // Международный сборник научных трудов; под ред. А.Н. Емелюшина. - Орск: ОГУ. - 2012. - 210 с. - С. 206 -208.