4.2 Шарнир (joint)

Шарнир или кинематический узел представляет собой подвижное соединение нескольких звеньев. Число соединяемых звеньев будем называть порядком шарнира.

Кинематическая пара - частный случай шарнира, соединяющего два звена. Кинематические пары являются наиболее распространенными подвижными соединениями звеньев ММС. Примеры кинематических пар: поступательная пара, пара вращения, цилиндрическая пара, кардановый шарнир и т.д.

Кинематический узел высокого порядка, соединяющий три и более звеньев, представляет собой механический агрегат, состоящий из некоторой совокупности звеньев, имеющих подвижные соединения. Примерами механических агрегатов, которые при формализованном представлении можно рассматривать как кинематические узлы высокого порядка, являются редуктор и дифференциальный механизм. Редуктор соединяет три звена: корпус, входной вал и выходной вал. Дифференциальный механизм соединяет четыре звена: корпус, входной вал и два выходных вала. Использование кинематических узлов высокого порядка позволяет упростить задачу формализованного описания и уменьшить время расчета для многих реальных механизмов.

Математически подвижность шарнира обеспечивается изменением значений параметров шарнира. Эти значения определяют относительные положения соединяемых звеньев.

Шарниры могут быть голономными и неголономными. В голономном шарнире значения параметров могут меняться независимо друг от друга, либо их значения связаны алгебраическими уравнениями. В неголономном шарнире на изменения параметров налагаются ограничения в виде дифференциальных уравнений.

Наличие кинематических связей приводит к возникновению в шарнирах внутренних сил - сил взаимодействия непосредственно между звеньями ММС. Значения этих сил зависят от массово-инерционных характеристик звеньев, характеристик шарниров и активных сил, описываемых силовыми элементами.

Действия над объектом при переводе проекта в режим исследования

При переводе проекта из режима редактирования в режим исследования в шарнирах производятся следующие действия.

− Формируются узлы (системы координат) шарнира на соединяемых им звеньях.

− Определяются начальные значения параметров шарнира.

Примечание

Объекты, используемые при создании шарниров и неприкрепленные к звеньям, на виде проекта не перемещаются вместе с механизмом в процессе его движения. Для расчетов создаются копии этих объектов, которые прикрепляются к соответствующим звеньям. Копии объектов являются внутренними системными объектами и не отображаются на виде проекта.

Далее в описании копии объектов помечаются символом «*». Например, если при создании шарнира используется точка Point, то будет создана ее копия Point*. Точка Point* прикрепляется к звену в соответствии с описанием создаваемого шарнира.

Необязательные именованные параметры всех методов создания

freeze = [noFreeze:/freeze:]

Параметр определяет подвижность шарнира (работает как подвижное соединение звеньев или заморожен, то есть жестко связывает соединяемые звенья) сразу после перевода проекта из режима редактирования в режим исследования. Подвижность шарнира можно менять в процессе движения ММС с помощью объектов событие (event) и изменение механизма (reform). По умолчанию freeze = noFreeze:.

freeze = noFreeze:

Сразу после перевода проекта из режима редактирования в режим исследования шарнир работает как подвижное соединение звеньев.

freeze = freeze:

Сразу после перевода проекта из режима редактирования в режим исследования шарнир заморожен, то есть жестко связывает соединяемые звенья.

work = [on:/off:]

Параметр определяет состояние шарнира (работает как соединение звеньев или не работает, то есть никак не ограничивает подвижность звеньев) сразу после перевода проекта из режима редактирования в режим исследования. Это состояние шарнира можно менять в процессе движения ММС с помощью объектов событие (event) и изменение механизма (reform). По умолчанию work=on:.