Структура и классификация механизмов

Звено механизма – одна или несколько деталей, соединённых жёстко между собой.

Кинематическая пара - соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение.

Элемент кинематической пары - совокупность поверхностей, линий и отдельных точек звена, по которым оно соприкасается с другим звеном.

В высших кинематических парах элементом соприкосновения является линия или точка.

В низших кинематических парах элементом соприкосновения является поверхность.

Поступательная пара – одноподвижная пара, допускающая прямолинейно-поступательное движения одного звена относительно другого.

Вращательная пара - одноподвижная пара, допускающая вращательное движение одного звена относительно другого.

Цилиндрическая пара – двухподвижная пара, допускающая вращательное и поступательное (вдоль оси вращения) движение одного звена относительно другого.

Числом степеней свободы механической системы называется число независимых параметров, определяющих положение всех элементов системы.

Кинематическая цепь -система звеньев, соединённых между собой кинематическими парами.

 

Виды кинематических цепей

Замкнутые – в которых каждое звено входит в не менее, чем в две кинематические пары с другими звеньями.

Незамкнутые – у которых имеются звенья, входящие только в одну кинематическую пару с другим звеном.

Плоские – у которых траектории движения точек всех звеньев находятся в параллельных плоскостях.

Пространственные – у которых есть звенья,траекториидвижения точеккоторых, не лежат впараллельныхплоскостях.

Механизм -кинематическая цепь с неподвижным звеном,в которой при заданномдвижении одного илинескольких звеньев вседругие звеньясовершают вполнеопределённые движения.

Звенья механизмов

Стойка – неподвижное звено механизма.

Входное звено – звено, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в определённые движения других звеньев;

Выходное звено – звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм.

Кривошип – звено, образующее вращательную пару со стойкой и способное совершать вокруг неё полный оборот.

Шатун – звено, не входящее в кинематические пары со стойкой.

Коромысло - звено, образующее вращательную пару со стойкой, но не способное совершать вокруг неё полный оборот.

Ползун – звено, совершающее поступательное движение относительно стойки.

Кулиса – звено, вращающееся вокруг неподвижной оси и образующее с другим подвижным звеном поступательную пару.

 

При изображении механизмов на чертежах применяют:

· Структурную (принципиальную) схему с применением условных обозначений без соблюдения размеров звеньев.

· Кинематическую схему с соблюдением размеров звеньев, необходимых для кинематического расчёта.

 

Виды механизмов в зависимости от конструктивного исполнения звеньев:

· Рычажные – содержащие только низшие кинематические пары.

· Зубчатые – содержащие зубчатые колёса.

· Кулачковые – содержащие высшую кинематическую пару.

· Механизмы с гибкими звеньями -содержащие звенья, не являющиеся твёрдыми телами.

· Фрикционные – в которых передача движения происходит за счёт сил трения.

 

Виды механизмов в зависимости от функционального назначения:

· Шарнирный механизм – механизм, звенья которого образуют между собой только вращательные пары.

· Кривошипно-коромысловый механизм – шарнирный четырёхзвенник, в состав которого входит кривошип и коромысло.

· Двухкривошипный механизм - шарнирный четырёхзвенник, в состав которого входят два кривошипа.

· Двухкоромысловый механизм - шарнирный четырёхзвенник, в состав которого входят два коромысла;

· Кривошипно-ползунный механизм – рычажный четырёхзвенный механизм, в состав которого входят кривошип и ползун.

· Кулисный механизм – рычажный механизм, в состав которого входит кулиса.

· Направляющий механизм – механизм для воспроизведения заданной траектории точки звена.

 

Обобщённые координаты механизма – независимые между собой параметры (линейные или угловые), определяющие положения всех звеньев механизма относительно стойки.

Начальное звено – звено, которому приписывается одна или несколько обобщённых координат.

Структурная группа (группа Ассура) – элементарная кинематическая цепь, число степеней свободы которой относительно её внешних пар равно нулю.

Принцип Ассура -образование сложных плоских рычажных механизмов осуществляется присоединением одной или нескольких структурных групп (групп Ассура) к начальному звену и стойке.

КИНЕМАТИКА МЕХАНИЗМОВ

Кинематический анализ механизма – изучение движения звеньев механизма без учёта, действующих на них сил.

 

 

Основные задачи кинематического анализа:

· Определение положений звеньев механизма и построение траекторий движения отдельных точек.

· Определение скоростей точек звеньев и угловых скоростей звеньев механизма.

· Определение ускорений точек звеньев и угловых ускорений звеньев механизма.

Методы кинематического анализа механизмов:

· Геометрический метод – основанный на анализе векторных контуров кинематических цепей механизмов, представленных в аналитическом или графическом виде.

· Метод преобразования координат точек механизма, решаемый в матричной или тензорной форме.

· Метод кинематических диаграмм – метод графического или численного дифференцирования или интегрирования.

· Метод планов положений, скоростей и ускорений, основанный на решении векторных уравнений, связывающих кинематические параметры, в графическом виде или аналитической форме;

· Экспериментальный метод.

Функция положения механизма – зависимость углового или линейного перемещения точки или звена механизма от обобщённой координаты.

Кинематические характеристики механизма - производные от функции положения по времени.

Скорость – первая производная от функции положения по времени.

Ускорение - вторая производная от функции положения по времени.

Кинематические передаточные функции механизма – производные от функции положения по обобщённой координате.

Аналог скорости – первая производная передаточной функции по обобщённой координате.

Аналог ускорения – вторая производная передаточной функции по обобщённой координате.

План положений механизма – графическое изображение с учётом масштаба кинематической схемы механизма, соответствующее заданному положению начального звена.

План скоростей звена – фигура, образованная векторами скоростей точек звена.

План скоростей механизма – совокупность планов скоростей звеньев механизма с одним общим полюсом.

План ускорений звена – фигура, образованная векторами ускорений точек звена.

План ускорений механизма – совокупность планов ускорений звеньев механизма с одним общим полюсом.

Масштабный коэффициент – отношение численного значения физической величины в её единицах к длине отрезка в миллиметрах, изображающего эту величину на чертеже.

Шатунная кривая – траектория точки шатуна механизма.

Крайнее положение звена – положение звена, из которого оно может двигаться только в одном направлении.

Крайнее положение механизма – положение механизма, при котором хотя бы одно звено механизма занимает своё крайнее положение.

Коэффициент изменения средней скорости выходного звена – отношение средней скорости выходного звена за время его движения в прямом и обратном направлении.

Выстой – длительная остановка выходного звена при непрерывном движении входного звена.

 

СИЛОВОЙ РАСЧЁТ МЕХАНИЗМОВ