Классификация кинематических пар по числу степеней свободы и числу связей.

 

Числом степеней свободы механической системы называют число независимых возможных перемещений системы.

Для твердого тела, свободно движущегося в пространстве, число степеней свободы равно шести: три возможных перемещение вдоль неподвижных координатных осей и три – вокруг этих осей. Для звеньев, входящих в кинематические пары, число степеней свободы в их относительном движении всегда меньше шести, т.к. условие постоянного соприкасания звеньев кинематических пар уменьшают число возможных перемещений.

Кроме числа степеней свободы в относительном движении звеньев указано также число связей, т.е. ограничений, наложенных на относительное движение звеньев. Сумма числа связей и числа степеней свободы всегда равна 6, т.е. равна числу степеней свободы твердого тела (см. таблицу).

При Н = 1 – одноподвижная кинематическая пара,

При Н = 2 – двухподвижная кинематическая пара,

………………………………………………………………….

При Н = 5 – пятиподвижная кинематическая пара.

По характеру относительного движения различают вращательные кинематические пары (В), поступательные кинематические пары (П).

Вращательная кинематическая пара – одноподвижная,

Поступательная кинематическая пара – двухподвижная.

 

Таблица 3.1.

Число степе-ней свобо-ды	Чис-ло свя-зей	Класс к.п.	Название	Рисунок	Условное обозначе-ние
Н = 5	S = 1		Шар на Плоскости S =6 – H = 6 –-5 =1
Н = 4	S = 2		Цилиндр на Плоскости S = 6 – 4 = 2
H = 3	S = 3		Сферическая S = 6 – 4 = 2
H = 3	S = 3		Прямоуголь-ный брус (плоскость на плоскости)
H = 2	S = 4		Цилиндр в цилиндре
H = 2	S = 4		Сферическая с пальцем
H = 1	S = 5		Прямоуголь-ный брус в направляю-щем (поступатель-ная, квадрат в квадрате)
Н = 1	S = 5		Вращательная. Кронштейн на оси

 

Основные виды звеньев

Таблица 3.2.

№ п/п	Наименование звена	Эскиз	Движение
	Стойка		Отсутствует
	Кривошип		Вращательное
	Кулачек		Вращательное
	Кулачек		Поступательное
	Коромысло		Колебательное
	Шатун		Плоско - параллельное
	Ползун		Поступательное
	Кулиса		Вращательное, Колебательное
	Кулиса		Плоско - параллельное
	Зубчатое колесо		Вращательное

Определение звеньев.

1. Кривошип – вращающееся звено рычажного механизма, которое может

совершать полный оборот вокруг неподвижной оси;

2. Шатун – звено рычажного механизма, не образующее кинематическую

пару со стойкой;

3. Ползун - звено рычажного механизма, образующее поступательную пару со

стойкой;

4. Коромысло – вращающееся звено кулачкового механизма, которое может

совершать неполный оборот вокруг неподвижной оси;

5. Кулиса – звено рычажного механизма, вращающееся вокруг неподвижной

оси и образующее с другим неподвижным звеном поступательную пару;

6. Кулачек – звено, выполненное в виде поверхности переменной кривизны;

7. Зубчатое колесо – зубчатое звено с замкнутой системой зубьев,

обеспечивающее непрерывное движение другого зубчатого колеса.

 

Кинематические цепи.

Система звеньев соединенных с помощью кинематической пары называется кинематической цепью.

 

а) замкнутая б) разомкнутая с) замкнутая д) разомкнутая

простая простая сложная сложная

 

В зависимости от строения различают замкнутые и незамкнутые кинематические цепи. В замкнутой кинематической цепи а) и с) каждое звено входит не менее чем в две кинематические пары, в незамкнутой (открытой) цепи б) и в) имеются звенья, входящие лишь в одну кинематическую пару.

Таким образом, механизм – это кинематическая цепь при заданном движении одного или нескольких звеньев относительно любого из них все остальные звенья движутся определенным образом.

Кинематические цепи классифицируют также по внешнему признаку, условно подразделяя их на плоские и пространственные, на простые и сложные.

Простой называется кинематическая цепь, у которой каждое звено входит в соединение с другим звеном с помощью одной или двух кинематических пар. В противном случае цепь называется сложной.

Лекция 4.