Противостояние естественного мира и искусственных систем

Введение

Если проследить историю развития станкостроения, то несомненно можно убедиться в том, что иногда формировались новые частные решения элементов приводов, которые преобразуют и перемещают устройства, систем управления и систем измерительных, исполнительных (рабочих) звеньев, а затем выполнялось изменение системы целиком. Если какая-либо из составляющих частей по совершенству уходит вперед, нужно «подтягивать» другие части - приводить их в соответствие с первыми.
Актуальность темы реферата заключается в том, что в целом ряде свойств искусственные системы превзошли многие объекты естественного мира. Современные компьютеры превосходят человека по точности вычислений, объемам и быстродействию. В настоящее время состояние вычислительной техники позволяет более качественно перераспределить функции между элементами всей машины.
Цель работы – более полное изучение обрабатывающего оборудования нового поколения.
Для достижения поставленной цели необходимо решить несколько задач: рассмотреть конструирование многоподвижных и многопоточных механизмов механообрабатывающего оборудования, кинематику многоподвижных и многопоточных механизмов, динамику многоподвижных и многопоточных механизмов, приводы стержневых технологических машин, а также системы управления механообрабатывающим оборудованием с элементами искусственного интеллекта.
Структура реферата включает в себя несколько частей: введение, основную часть (пять глав), заключение и библиографический список, состоящий из шести источников литературы.
Обрабатывающее оборудование, и в особенности металлорежущие станки, из-за сложной своей конструкции считаются одними из капиталоемкими средствами производства. Стоимость данных станков существенна и именно поэтому станки необходимо использовать оптимальным образом. Использование установленного оборудования характеризуют два показателя: техническая производительность и производительность временная.


1. Конструирование многоподвижных и многопоточных механизмов механообрабатывающего оборудования
1.1 Элементы соединений и самоустанавливаемость звеньев
Для того чтобы удобнее было конструировать и особенно, осуществлять математическое описание динамических и кинематических процессов механизмы представляют в виде упрощенных образов, либо моделей. Эти механизмы называют еще в структурах динамическими и кинематическими схемами.
Первичными структурными единицами кинематических схем являются звенья: как правило, твердые тела и соединения данных твердых тел, то есть принявшие пары.
Чем проще представляют кинематические пары по сравнению с их конструктивными исполнениями, тем самым легче исследовать механизм, но тем дальше уходят от реального взаимодействия звеньев, от действительности. При всем этом необходимо понимать, что класс и изображение кинематической пары - это категории неоднозначные и условные. Необходимо довольно хорошо знать конструкцию соединения, чтобы безошибочно представить ее в виде кинематической пары. Но даже при таком условии можно, в принципе, не допуская ошибок, представить одну и ту же конструкцию в виде пары одного, либо другого класса. Все зависит от тех допущений, считаемые приемлемыми для каких-либо конкретных целей. В конечном итоге все равно необходимо имеющимися средствами проследить и представить весь процесс взаимодействия звеньев с учетом вибраций, сил трения, деформаций, погрешностей изготовления и тому подобное.
Дальнейшие рассуждения вытекают из предположения знакомства с классическим курсом теории машин и механизмов. Все равно класс кинематической пары определяют по числу связей, которые ограничивают возможные относительные движения двух звеньев, которые сопряжены между собой. На определенных этапах конструирования звенья принимают абсолютно жесткими. При этом не учитываются: магнитное поле, трение и зазоры и другие факторы взаимодействия тел. По существу кинематическая пара в вышеуказанной трактовке представляет собой относительно отдаленную модель подвижного конструктивного соединения.
Совокупность нескольких кинематических пар позволяет образовывать соединение, как неподвижное, так и подвижное. Во втором случае такую совокупность называют кинематическим соединением (в частном случае механизмом, либо в общем цепью кинематической), геометрически изменяемой системой , а в случае первом - геометрически неизменяемая система.
В кинематическом соединении пар проявляется характер отдельных связей каждой из кинематических пар, которые в него входят. Можно рассмотреть на отдельных примерах (Рисунок 1.1), что такое «лишние» степени свободы, избыточные связи, а также, каким образом ведут себя данные соединения.

Рисунок 1.1 – Функциональные связи, избыточные связи и «лишние» степени свободы


1.2 Приводные пары и соединения
Приведенные пары и соединения по сравнению с кинематическими парами и соединениями могут позволить себе не только передавать, либо воспринимать силы (в направлении линий действия связей), но и способны воспроизводить движение в определенном направлении.
В приводной паре и соединении между образующими эту пару и соединение звеньями осуществлено силовое замыкание, которое управляется.
Относительное движение звеньев, которые образуют кинематическую пару и соединение, осуществляется при помощи привода, который смонтирован на них.
Во вращательной приводной паре и соединении (Рисунок 1.2, а) передачу и двигатель располагают на одном из сопряженных звеньев: 1 либо 2, в частном случае одно из этих звеньев неподвижно, а выходное звено передачи соединяют с другим из звеньев

. Кинематическая пара и соединение обозначена v‚- одноподвижная вращательная кинематическая пара и соединение.
На Рисунке 1.2, б изображена вращательная приводная пара и соединение в виде пластинчатого поворотного гидравлического двигателя. Жидкость по каналу А данного гидродвигателя поступает непосредственно в замкнутую полость между звеньями 1 и 2, давит на лопатки С и Е, поворачивает одно звено относительно другого звена и выходит по каналу В гидравлического двигателя.
В качестве привода применяют двигатель с винтовой парой V (Рисунок 1.2, е, ж, з), гидроцилиндр с ленточной передачей, либо цепной (Рисунок 1.2, г), гидроцилиндр с реечной' передачей (Рисунок 1.2, д. е) и другие сочетания.
В приводной паре и соединении на Рисунке 1.2, в звенья 1 и 2, которые соединены в паре V шарниром , приводятся в относительное движение при вращении винта. Делается это при помощи вращения гайки. Звенья 1, 2 образуют замкнутый контур с одной винтовой парой и несколькими вращательными парами и соединениями.
В приводной паре соединении на Рисунке 1.2, г гибкий элемент, примером служит цепь, перемещается при помощи гидравлического цилиндра. Цепь приводит во вращение звездочку, которая закреплена на звене 2. Звездочка 1 при этом приводится во вращательные действия свободно.

Рисунок 1.2 – Одноподвижные приводные пары
2. Кинематика многоподвижных и многопоточных механизмов
2.1 Решение прямой и обратной задач кинематики
Обратная и прямая задачи кинематики для рассмотренных выше многопоточных и многоподвижных манипуляционных механизмов включает в себя определении зависимости между координатами механизма выходными и управляемыми. Математические зависимости позволяют сформировать управление исполнительными приводами для совершения движения выходного звена многопоточного и многоподвижного механизма по определенному закону (обратная задача кинематики), еще получить закон перемещения выходного звена многопоточного и многоподвижного механизма по известным движениям исполнительных приводов (прямая задача).
В качестве выходного звена многопоточного и многоподвижного механизма принимается то звено, к которому прикрепляется объект манипулирования (Рисунок 2.1). Объектом манипулирования может быть, например, лучевой излучатель, датчик контроля поверхности, деталь, либо инструмент, являющийся обрабатываемым, и другие различные устройства. Далее в качестве объекта манипулирования необходимо рассмотреть платформу (П), где прикреплен объект манипулирования.


Рисунок 2.1 – Звено с объектом манипулирования
2.2 Решение задачи о скоростях
Для многокоординатного механообрабатывающего оборудования нужно обеспечить скорости движения инструмента, которые требуются, относительно поверхности детали, которая в свою очередь подвергается обрабатыванию, при этом управляя скоростью движения исполнительных приводов. Во-первых, это скорость резания v ‚ при помощи которой осуществляется количество обрабатываемого материала, и подача - скорость относительного перемещения детали и инструментаv. Данные скорости имеют свое обозначение в зависимости от типа технологической операции. Примером служит токарная обработка, где скорость резания представляет собой линейную скорость вращения детали, а подача - это перемещение резца на один оборот обрабатываемой детали. Именно поэтому для новых механизмов (применительно только к ним), которые рассматриваются изучаемой монографии, в задаче о скоростях отражается специфика данных механизмов и рассматриваются только скорости относительного перемещения детали и инструмента v.


Рисунок 2.2 – Пространственный механизм
Для пространственных механизмов, линейные скорости перемещения инструмента относительно детали к этому не относятся, необходимо учитывать угловые скорости ориентации детали. В случае съема материала при помощи вращения детали, либо инструмента скорость резания осуществляется приводом, который не участвует в перемещении пространственного механизма. Для инструмента, который вращается, (Рисунок 2.2) имеется режущая поверхность, именно поэтому место касания детали и инструмента, либо режущая кромка может перемещаться по режущей поверхности