10.14489/hb.2025.11.pp.037-046

2025, 11 ноябрь (November)

DOI: 10.14489/hb.2025.11.pp.037-046

Карелин Д. И., Пискунов М. А.
КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЛОСКИХ РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ ПО МЕТОДУ ПЛАНОВ В ПАРАМЕТРИЧЕСКОМ РЕЖИМЕ СИСТЕМЫ АВТОМАТИЗИРОВАННОГО ПРОЕКТИРОВАНИЯ
(с. 37-46)

Аннотация. Приведены возможности системы Компас-3D v23 по составлению в параметрическом режиме кинематической модели механизма, представленной его схемой и планами скоростей и ускорений. В качестве примера анализируется механизм, состоящий из одного механизма первого класса и трех групп Ассура второго класса, первого и второго видов. Рассматривается последовательность включения ограничений на графические элементы, изображающие схему механизма, и ограничений, определяющих связь схемы с векторами, которые изображают скорости и ускорения точек звеньев. Для обеспечения полного автоматического перестроения планов в зависимости от угла поворота ведущего звена достаточно использовать восемь ограничений: фиксированная точка; фиксированная длина; горизонтальность; совпадение точек; точка на кривой; фиксированный размер; параллельность; перпендикулярность. Параметризация позволяет ликвидировать недостатки метода планов, связанные с необходимостью вручную осуществлять большое количество перестроений для получения кинематических параметров за цикл движения. Тем самым появляется альтернатива специализированным пакетам программ, предназначенных для анализа механического движения звеньев, или методам, в которых необходимо составлять и решать системы уравнений, описывающих зависимость кинематических параметров механизма от его геометрии.

Ключевые слова: кинематика; метод; параметризация; план скоростей; план ускорений; автоматизированное проектирование; рычажный механизм.

Karelin D. I., Piskunov M. A.
KINEMATIC ANALYSIS OF PLANAR LINKAGE MECHANISMS USING METHOD OF PLANS IN PARAMETRIC MODE OF A COMPUTER-AIDED DESIGN SYSTEM
(pp. 37-46)

Abstract. The article demonstrates the capabilities of the Kompas-3D v23 system for creating a kinematic model of a mechanism in parametric form, represented by its parametric scheme and parametric plans of velocities and accelerations vectors. As an example, a mechanism consisting of one mechanism of the 1st class and three groups of Assur of the 2nd class, the first and second types is considered. The sequence of applying constraints to graphical elements that depict the scheme of the mechanism, and the constraints that define the relationship between the scheme and vectors that represent velocities and accelerations at the points on the links, is considered. To provide full automatic redrawing of plans depending on the angle of rotation of an input link, 8 restrictions are sufficient: fixed point, fixed length, horizontality, coincidence of points, point on the curve, fixed size, parallelism and perpendicularity. Parameterization makes it possible to eliminate the disadvantages of the method of plans associated with the need to manually perform a large number of redraws to obtain kinematic parameters per movement cycle. This creates an alternative to specialized software designed to analyze the mechanical movement of links, or methods in which it is necessary to compose and solve systems of equations describing the dependence of the kinematic parameters of a mechanism on its geometry.

Keywords: Kinematics; Method; Parameterization; Velocity plan; Acceleration plan; Computer-aided design; Linkage mechanism.

+ - Информация об авторах (About the Authors) Click to collapse

Рус

Д. И. Карелин, М. А. Пискунов (Петрозаводский государственный университет, Петрозаводск, Республика Карелия, Россия) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра.

Eng

D. I. Karelin, M. A. Piskunov (Petrozavodsk State University, Petrozavodsk, Republic of Karelia, Russia) E-mail: Данный адрес e-mail защищен от спам-ботов, Вам необходимо включить Javascript для его просмотра. )

+ - Библиографический список (References) Click to collapse

Рус

1. Булова П. В., Астахов Э. И. Использование «AutoCAD» для определения передаточных функций рычажного механизма // Машиностроение: республиканский межведомственный сб. науч. тр.: по матер. Междунар. науч.-технич. конф. «Материалы, оборудование и ресурсосберегающие технологии в машиностроении», 06 – 10 апреля 2009 г. Минск: БНТУ, 2010. Вып. 25. С. 17 – 20.
2. Капшунов В. В., Носальская Т. Э. Оценка точности графического метода кинематического анализа с использованием анимационного моделирования в CAD-системе «Компас» // Современные технологии. Системный анализ. Моделирование. 2024. № 4(84). С. 91 – 102. DOI: 10.26731/1813-9108.2024.4(84).91-102
3. Фомин Е. П. Использование параметрических возможностей Компас-3D // САПР и графика. 2007. № 10. URL: https://sapr.ru/article/18269#1 (дата обращения: 20.02.2025).
4. Жукова Е. В., Кеплина К. В. Решение задач кинематики плоских механизмов с применением САПР T-Flex // Автоматизированное проектирование в машиностроении: матер. 2-й Междунар. заочной науч.-практ. конф. 2014. № 2. С. 20 – 25.
5. Анализ методов исследования кинематики механизмов в курсе теории механизмов и машин / Анципорович П. П., Акулич В. К., Дубовская Е. М. и др. // Теоретическая и прикладная механика: Междунар. науч.-техн. сб. Вып. 24. 2009. С. 286 – 290.
6. Смирнов П. Н. Кинематическое исследование плоскорычажных механизмов при помощи параметрических моделей в «Компас-3D» // Инновационные технологии в инженерной графике: проблемы и перспективы: сб. тр. Междунар. науч.-практ. конф. Брест, Новосибирск, 26 апреля 2022 г. Брест: БрГТУ, 2022. С. 185 – 190.
7. Капшунов В. В. Упрощенные параметризованные кинематические схемы в учебном процессе // Профессиональное образование в России и за рубежом. 2022. № 1(45). С. 95 – 102.
8. Ананьин С. В., Балашов А. В., Черданцев П. О. Использование универсальной системы автоматизированного проектирования Компас-график при изучении дисциплины «Теория механизмов и машин» // Гарантии качества профессионального образования: матер. Междунар. науч.-практ. конф. Барнаул, 25 апреля 2019 г. Барнаул: АлтГТУ, 2019. С. 70 – 73.
9. Шаповалова Е. О., Филатов А. М. Исследование кинематических параметров механизмов средствами программы Компас-график // Актуальные проблемы современной науки, техники и образования. 2011. Т. 2, № 69. С. 151 – 153.
10. Davydenko P. A., Nesterenko M. A., Timofeeva T. V. Parameterization for Addressing Tasks on Flat Lever Mechanisms Kinematic Analysis in the AutoCAD Environment // Journal of Physics: Conference Series. 2020. Vol. 1687. P. 012024. DOI: 10.1088/1742-6596/1687/1/012024
11. Киреев С. О., Кадеров Х. К., Заикин В. П. Автоматизированное построение диаграмм кинематических параметров центра масс шатуна привода плунжерного насоса // Прогрессивные технологии и системы машиностроения. 2019. № 1(64). С. 29 – 36.

Eng

1. Bulova, P. V., & Astakhov, E. I. (2010). The use of "AutoCAD" for determining the transfer functions of a lever mechanism. In Materials, equipment and resource-saving technologies in mechanical engineering (Vol. 25, pp. 17–20). BNTU. [in Russian language]
2. Kapshunov, V. V., & Nosalskaya, T. E. (2024). Accuracy assessment of the graphical method of kinematic analysis using animation modeling in the CAD system "Kompas". Sovremennye Tekhnologii. Sistemnyi Analiz. Modelirovanie, (4), 91–102. [in Russian language]. https://doi.org/10.26731/1813-9108.2024.4(84).91-102
3. Fomin, E. P. (2007). Using the parametric capabilities of Kompas-3D. SAPR i Grafika, (10). [in Russian language]. https://sapr.ru/article/18269#1
4. Zhukova, E. V., & Keplina, K. V. (2014). Solving problems of kinematics of planar mechanisms using the T-Flex CAD system. In Computer-aided design in mechanical engineering (No. 2, pp. 20–25). [in Russian language].
5. Antsiporovich, P. P., Akulich, V. K., Dubovskaya, E. M., et al. (2009). Analysis of methods for studying the kinematics of mechanisms in the course of theory of machines and mechanisms. Teoreticheskaya i Prikladnaya Mekhanika, (24), 286–290. [in Russian language].
6. Smirnov, P. N. (2022). Kinematic study of planar lever mechanisms using parametric models in "Kompas-3D". In Innovative technologies in engineering graphics: problems and prospects (pp. 185–190). BrGTU. [in Russian language].
7. Kapshunov, V. V. (2022). Simplified parameterized kinematic diagrams in the educational process. Professional'noe Obrazovanie v Rossii i za Rubezhom, (1), 95–102. [in Russian language].
8. Ananyin, S. V., Balashov, A. V., & Cherdantsev, P. O. (2019). The use of the universal computeraided design system Kompas-Grafik in the study of the discipline "Theory of Mechanisms and Machines". In Quality assurance of professional education (pp. 70–73). AltGTU. [in Russian language].
9. Shapovalova, E. O., & Filatov, A. M. (2011). Study of the kinematic parameters of mechanisms by means of the Kompas-Grafik program. Aktual'nye Problemy Sovremennoi Nauki, Tekhniki i Obrazovaniya, 2(69), 151–153. [in Russian language].
10. Davydenko, P. A., Nesterenko, M. A., & Timofeeva, T. V. (2020). Parameterization for addressing tasks on flat lever mechanisms kinematic analysis in the AutoCAD environment. Journal of Physics: Conference Series, 1687, 012024. https://doi.org/10.1088/1742-6596/1687/1/012024
11. Kireev, S. O., Kaderov, Kh. K., & Zaikin, V. P. (2019). Automated construction of diagrams of kinematic parameters of the center of mass of a plunger pump drive connecting rod. Progressivnye Tekhnologii i Sistemy Mashinostroeniya, (1), 29–36. [in Russian language]

+ - Заказать электронную версию статьи (Purchase digital version of a single article) Click to collapse

Рус

Статью можно приобрести в электронном виде (PDF формат).

DOI: 10.14489/hb.2025.11.pp.037-046

Скопируйте DOI статьи и перейдите по ссылке https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-spravochnik-inzhenernyy-zhurnal

В комментарии к заказу обязательно укажите DOI статьи.

Eng

This article is available in electronic format (PDF).

DOI: 10.14489/hb.2025.11.pp.037-046

Copy the article DOI and follow the link https://id-spektr.ru/product/pokupka-elektronnoy-stati-iz-zhurnala-spravochnik-inzhenernyy-zhurnal

Please specify the article DOI in the order comments.