Шарнирный механизм - определение. Что такое Шарнирный механизм
Diclib.com
Словарь ChatGPT
Введите слово или словосочетание на любом языке 👆
Язык:

Перевод и анализ слов искусственным интеллектом ChatGPT

На этой странице Вы можете получить подробный анализ слова или словосочетания, произведенный с помощью лучшей на сегодняшний день технологии искусственного интеллекта:

  • как употребляется слово
  • частота употребления
  • используется оно чаще в устной или письменной речи
  • варианты перевода слова
  • примеры употребления (несколько фраз с переводом)
  • этимология

Что (кто) такое Шарнирный механизм - определение

Шарнирный клин; Шарнирный замок

Шарнирный механизм      

Механизм, звенья которого образуют только вращательные кинематические пары (Шарниры). По видам движения звеньев Ш. м. подразделяются на плоские, сферические и пространственные общего вида. В плоских Ш. м. оси шарниров параллельны, и поэтому все звенья совершают плоскопараллельное движение. Простейший плоский Ш. м. состоит из 4 звеньев и называется шарнирным четырёхзвенником (См. Шарнирный четырёхзвенник). В сферической Ш. м. оси шарниров пересекаются в одной точке. Наименьшее число звеньев сферического Ш. м. также равно 4. Сферический четырёхзвенник (рис. 1) применяется, например, в многопоршневых насосах и в устройствах стабилизации летательных аппаратов. Частный случай сферического четырёхзвенника, в котором оси двух вращательных пар взаимно перпендикулярны, - Карданный механизм. В пространственном Ш. м. оси вращательных пар скрещиваются под различными углами. В общем случае пространств. Ш. м. должен иметь не менее 7 звеньев (пространственный семизвенник). Однако при выполнении определённых соотношений между линейными и угловыми размерами звеньев минимальное число звеньев уменьшается до 4 (например, механизм Беннета). Пространств. Ш. м. применяются в с.-х. машинах, машинах-автоматах (например, в лёгкой и пищевой промышленности) и т.д.

По способу задания требуемого движения рабочего звена Ш. м. подразделяются на перемещающие, направляющие, передаточные и механизмы для движения с остановками. Перемещающие Ш. м. предназначены для перемещения рабочего звена из одного положения в другое. Число заданных положений обычно равно 2, реже 3 или 4. Перемещающие Ш. м. применяются в металлургических машинах (кантователи, опрокидыватели, механизмы для закрытия лёток), в машинах-автоматах пищевой промышленности для перемещения рабочих органов и др. Направляющие Ш. м. предназначены для перемещения по заданной кривой одной точки звена, не образующего кинематических пар со стойкой. Наибольшее распространение имеют Ш. м., направляющие по дуге окружности (круговые направляющие механизмы), и прямолинейно-направляющие механизмы (См. Прямолинейно-направляющий механизм) (например, Чебышева параллелограмм). Применяются также Ш. м. для черчения и огибания парабол и гипербол (например, Ш. м. для шлифования зеркал астрономических приборов). Передаточные Ш. м. предназначены для преобразования вращательных движений по определённому закону. Иногда их называют механизмами для воспроизведения заданной функции. В счётно-решающих устройствах передаточные Ш. м. служат для выполнения математических операций: сложения, умножения, возведения в степень и т.п. Путём специального подбора длин звеньев в Ш. м. можно получить приближённое воспроизведение разнообразных функций. Например, при воспроизведении функции у = f (x) углы поворота одного вращающегося звена пропорциональны аргументу х, а углы поворота другого - пропорциональны функции у. Ш. м. для движения с остановками применяются в машинах-автоматах для приведения в движение рабочего органа, который, выполнив определённую операцию, должен оставаться неподвижным в течение того времени, когда движутся др. рабочие органы. На рис. 2 показана схема шестизвенного Ш. м. для движения с остановками, преобразующего непрерывное движение звена AB в движение звена EF с длительными остановками в одном положении. В основе этого Ш. м. лежит круговой направляющий механизм ABCD, в котором длины звеньев подобраны так, что траектория точки М на участке, отмеченном на схеме жирной линией, почти совпадает с дугой окружности радиуса R. При движении точки М по этому участку звено EF остаётся неподвижным, если длина звена EM равна радиусу R и точка Е совпадает в это время с центром указанной окружности. При движении точки М по др. участку траектории звено EF перемещается на некоторый угол и возвращается в положение остановки.

Широкое распространение Ш. м. в различных областях техники объясняется простотой их изготовления и большой надёжностью. К недостаткам Ш. м. относятся сравнительно большие их габариты и возможность появления значительных усилий, действующих на звенья в тех положениях, когда перемещение какого-либо центра шарнира составляет с действующей силой угол, близкий к 90°. Кроме того, не все требуемые законы преобразования движения могут быть получены с помощью Ш. м.

Лит. см. при ст. Механизм.

Н. И. Левитский.

Рис. 1. Сферический четырёхзвенник: 0 - неподвижное звено; 1-3 подвижные звенья.

Рис. 2. Шарнирный механизм для движения с остановками.

ШАРНИРНЫЙ МЕХАНИЗМ      
механизм, звенья которого образуют только вращательные кинематические пары (шарниры). Простейший шарнирный механизм - шарнирный четырехзвенник (напр., насос-качалка нефтяного промысла).
Складывание рамок         
Складывание рамок, шарнирный замок (жарг.) () — термин, относящийся к области гироскопии и инерциальной навигации.

Википедия

Складывание рамок

Складывание рамок, или блокировка карданного подвеса, также (жарг.) шарнирный замок (англ. gimbal lock) — термин, относящийся к области гироскопии и инерциальной навигации. Для свободного гироскопа в двухосном кардановом подвесе термин описывает событие, которое может происходить в том случае, когда внутренняя рамка гироскопа повернётся на 90 градусов относительно наружной рамки, и при этом вектор кинетического момента будет направлен по оси наружной рамки. При таком положении гироскоп потеряет своё основное свойство — сохранять направление в инерциальном пространстве, которое задаётся вектором кинетического момента. Явление описывается в рамках прецессионной теории гироскопов. В соответствии с ней линейная скорость постоянного по модулю вектора кинетического момента L {\displaystyle {\vec {L}}} , равная векторному произведению векторов Ω {\displaystyle {\vec {\Omega }}} и L {\displaystyle {\vec {L}}} , равна моменту M {\displaystyle {\vec {M}}} , действующему на вращающийся ротор. То есть

M = Ω × L {\displaystyle {\vec {M}}={\vec {\Omega }}\times {\vec {L}}} (1),

где Ω = ( Ω x , Ω Y , Ω Z ) {\displaystyle {\vec {\Omega }}=(\Omega _{x},\Omega _{Y},\Omega _{Z})}  — вектор угловой скорости трёхгранника OXYZ, у которого ось OZ направлена по вектору кинетического момента, а оси OX и OY направлены так, что трёхгранник OXYZ является правым. Для идеального свободного гироскопа угловая скорость Ω {\displaystyle {\vec {\Omega }}} равна нулю.

Свяжем с корпусом свободного гироскопа трёхгранник Oxyz, у которого ось Ox направлена по оси поворота наружной рамки. Трёхгранник OXYZ получается из трёхгранника Oxyz двумя последовательными поворотами на угол β {\displaystyle \beta } относительно оси наружной рамки, и на угол α {\displaystyle \alpha } относительно оси внутренней рамки. Матрица поворота от трёхгранника Oxyz к трёхграннику OXYZ равна

R = [ cos α 0 sin α 0 1 0 sin α 0 cos α ] [ 1 0 0 0 cos β sin β 0 sin β cos β ] {\displaystyle {\begin{aligned}R&={\begin{bmatrix}\cos \alpha &0&-\sin \alpha \\0&1&0\\\sin \alpha &0&\cos \alpha \end{bmatrix}}{\begin{bmatrix}1&0&0\\0&\cos \beta &\sin \beta \\0&-\sin \beta &\cos \beta \end{bmatrix}}\end{aligned}}}

или

R = [ cos α sin α sin β sin α cos β 0 cos β sin β sin α cos α sin β cos α cos β ] {\displaystyle {\begin{aligned}R&={\begin{bmatrix}\cos \alpha &\sin \alpha \sin \beta &-\sin \alpha \cos \beta \\0&\cos \beta &\sin \beta \\\sin \alpha &-\cos \alpha \sin \beta &\cos \alpha \cos \beta \end{bmatrix}}\end{aligned}}} (2).

Спроектируем равенство (1) на оси рамок, по которым действуют соответствующие моменты M α {\displaystyle M_{\alpha }} , M β {\displaystyle M_{\beta }} . В результате получим

Ω X = M α | L | {\displaystyle \Omega _{X}=-{\frac {M_{\alpha }}{\left|{\overrightarrow {L}}\right\vert }}}
Ω Y = M β | L | cos α {\displaystyle \Omega _{Y}={\frac {M_{\beta }}{\left|{\overrightarrow {L}}\right\vert \cos \alpha }}} (3).

Очевидно, что при повороте внутренней рамки на 90 градусов скорость прецессии гироскопа становится сколь угодно большой, то есть гироскоп теряет своё основное свойство — хранить направление в инерциальном пространстве, происходит «складывание рамок».

В инерциальной навигации термин «складывание рамок» употребляется, когда речь идёт о так называемых системах с гиростабилизированной платформой. Гиростабилизированные платформы предназначены для установки акселерометров — приборов, измеряющих ускорение. Платформа изолируется от корпуса тремя рамками: рамками тангажа, рыскания и крена. По осям рамок находятся датчики моментов. В случае отклонения платформы, например, от постоянного положения в инерциальном пространстве расположенные на ней датчики (как правило, интегрирующие датчики угловой скорости, поплавковые гироскопы) измеряют эти отклонения, и на соответствующие датчики моментов подаются сигналы, пропорциональные этим отклонениям с целью обнуления отклонений. В случае поворота второй рамки платформы на 90 градусов первая и третья оси платформы становятся коллинеарными, то есть пропадает возможность управления отклонением платформы по третьей оси, платформа становится лишь частично управляемой и может изменить своё стабилизированное в инерциальном пространстве положение. Таковы два случая, к которым можно применить термин «складывание рамок».

Упомянутый англоязычный термин «gimbal lock» также применяется в прикладной математике, а точнее — в задачах параметризации углового положения абсолютно твёрдого тела. Эти задачи заключаются в задании положения подвижного декартова трёхгранника относительно неподвижного трёхгранника с помощью некоторого числа числовых параметров. Таких способов существует несколько. Например, положение твёрдого тела можно задать с помощью девяти элементов прямоугольной матрицы направляющих косинусов, или четырёх параметров Эйлера, или, наконец, кватерниона. Поскольку абсолютно твёрдое тело с одной закреплённой точкой имеет три степени свободы, то для параметризации, вообще говоря, достаточно задать три параметра. Наиболее часто, но не всегда, в качестве таких параметров выбираются эйлеровы углы. Для любого набора эйлеровых углов существует ровно одно положение связанного с твёрдым телом подвижного трёхгранника относительно неподвижного. Однако обратное утверждение не всегда справедливо. То есть существует такое положение твёрдого тела, при котором невозможно однозначно определить эйлеровы углы. При стандартном выборе эйлеровых углов в виде тангажа, рыскания и крена это особое положение возникает при угле тангажа, равном 90 градусов. Отсюда любое непрерывное вращение, имеющее излом в точке, когда угол тангажа равен 90 градусам, в пространстве углов Эйлера не может быть представлено непрерывной кривой; если поворотные рамки шарнира управляют углами Эйлера, то такое вращение потребует от них в некоторый момент бесконечно быстрого их перемещения. В задаче компенсации внешнего поворота (иначе говоря, сохранения ориентации) это приводит к потере ориентации — очевидная связь с предыдущим значением словосочетания.

Решение проблемы — добавление четвёртой внешней рамки (redundant gimbal), управляя которой удерживают среднюю рамку в удалении от области «gimbal lock».