Кинематические пары, их классификация

Бердюгина О.В., Эльяш Н.Н.

 

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

 

Учебное пособие

 

Екатеринбург

2017

 

Бердюгина О.В.,  Эльяш Н.Н.

«Теория механизмов и машин»: учебное пособие для студентов направления обучения ««Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», Бердюгина О.В., Эльяш Н.Н., Екатеринбург: Изд-во УрГАУ, 2018. - 60с.

 

 

Одобрено на заседании кафедры ТТМ протокол №2 от 17января 2018г.

 

 

© ФГБОУ ВПО «Уральский государственный аграрный университет», 2018

© Бердюгина О.В., Эльяш Н.Н.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ	6
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ МЕХАНИЗМОВ	7
1.1. Основные понятия и определения	7
1.2. Кинематические пары, их классификация	8
1.3. Кинематическая цепь. Структурная формула кинематической цепи.	12
1.4. Замена высших кинематических пар низшими	14
1.5. Избыточные связи и лишние степени свободы	18
Вопросы для самоконтроля	20
2. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ПЛОСКИХ МЕХАНИЗМОВ	21
2.1. Задачи структурного анализа. Принцип Асура.	21
2.2. Группы Ассура, их классификация	22
2.3. Основные виды плоских рычажных механизмов	25
Вопросы для самоконтроля	26
3. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЛОСКИХ МЕХАНИЗМОВ	27
3.1. Задачи и методы кинематического анализа	27
3.2. Планы положений плоских механизмов	28
3.3. Планы скоростей плоских механизмов	30
3.4. Планы ускорений плоских механизмов	35
3.5. Определение скоростей и ускорений структурных групп	41
3.5.1. Группа Ассура 1-го вида	41
3.5.2. Группа Ассура 2-го вида	46
3.5.3. Группа Ассура 3-го вида	48
3.6. Аналоги скорстей и ускорений	51
3.7. Графическое дифференцирование и интегрирование как метод кинематического анализа	53
3.8. Метод кинематических диаграмм	55
3.8.1. Последовательность графического дифференцирования диаграмм	55
3.8.2. Последовательность графического интегрирования диаграмм	57
Вопросы для самоконтроля	58
4. СИЛОВОЙ АНАЛИЗ ПЛОСКИХ МЕХАНИЗМОВ	59
4.1. Задачи и методы силового анализа	59
4.2. Характеристика сил, действующих на звенья механизма	60
4.3. Условие статической определимости кинематической цепи	62
4.4. Силовой расчет структурных групп	64
4.4.1. Группа 1-го вида	64
4.4.2. Группа 2-го вида	67
4.4.3. Группа 3-го вида	70
4.5. Силовой расчет начального звена	73
4.6. Определение уравновешивающей силы методом Жуковского	75
Вопросы для самоконтроля	78
5. ДИНАМИКА МЕХАНИЗМОВ	79
5.1.Основная задача динамики	79
5.2. Режимы движения механизмов, их энергетическая характеристика.	79
5.3. Приведение сил и масс. Одномассовая динамическая модель	83
5.4. Графоаналитическое решение основного уравнения движения.	87
5.5. Определение закона движения начального звена.	90
5.6. Определение параметров маховика по допускаемому коэффициенту неравномерности движения	93
Вопросы для самоконтроля	99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	100
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК	101

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Пособие предназначено для изучения курса «Теория механизмов и машин» (ТММ). Может быть также полезным при изучении дисциплины «Техническая механика». Курс ТММ является переходным от общетехнических дисциплин к специальным и служит развитию у студентов практических навыков исследования и проектирования различных механизмов; что позволяет расширить технический кругозор и подготовить будущего специалиста к решению разнообразных инженерных задач.

 В книге рассмотрены вопросы структурного, кинематического и динамического анализа. Материал изложен таким образом, что он побуждает студента в процессе выполнения курсовой работы, расчетно-графических работ либо контрольных работ, использовать теоретический материал как средство решения практических задач, что способствует реализации активных методов обучения. В конце каждой главы приведены вопросы для самоконтроля.

Курс "Теория механизмов и машин" (ТММ) представляет собой один из важнейших разделов технической механики и является базовой наукой для изучения специальных учебных дисциплин машиностроительного профиля. 

Основные задачи курса: научить студентов методам исследования механизмов и машин, умению технически грамотно выполнять расчеты и владеть методами проектирования механизмов. Компетенции, формирующиеся у студентов при выполнении курсовых проектов, ориентированы на применение полученных теоретических знаний, что позволяет осуществить взаимосвязи абстрактного и конкретного мышления, обеспечивает системно-деятельностный подход. Практика самостоятельного обоснования и принятия решений при проектировании создает необходимую базу для саморазвития личности. 

Основными разделами данного учебного пособия являются анализ (исследование) механизмов и их синтез (проектирование) схем механизмов. В процессе изучения дисциплины студент должен не только получить теоретические знания, но и развить навыки в их приложении к решению практических задач, приобрести опыт работы с учебной и специальной литературой, а также приобрести основы для научно-исследовательской работы. Особенность предлагаемого пособия состоит в реализации междисциплинарных связей, что обусловливает мотивацию на изучение других общетехнических дисциплин, предусмотренных учебными планами.

Вследствие различий в учебных планах специальностей и уровней квалификации, возможны разные формы самостоятельной работы студентов (курсовой проект, расчетно-графические работы, контрольные работы). Поэтому данное пособие составлено с учетом выполнения студентами любой из форм самостоятельной работы, ориентируясь на модульный принцип, соответственно профилю подготовки и требуемому уровню компетенций.

 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ МЕХАНИЗМОВ

1.1. Основные понятия и определения

 

Машиной называется устройство, предназначенное для преобразования энергии, материалов или информации с целью облегчения или исключения труда человека. Соответственно, машины бывают энергетические, технологические и транспортные, информационные.

Механизмом называется система твердых тел, служащих для преобразования одних видов движения в другие.

В настоящее время известно 8 видов механизмов, которые классифицируются по принципу передачи движения:

1) плоские механизмы, у которых движение всех точек про­исходит в одной плоскости или в параллельных плоскостях;

2) пространственные механизмы, у которых движение точек происходит в разных плоскостях (пересекающихся);

3) кулачковые механизмы, в состав которых входит кулачок — звено переменного профиля;

4) зубчатые механизмы, у которых движение передается по взаимоогибаемым кривым. Эти механизмы могут быть как плос­кими, так и пространственными;

5) фрикционные механизмы, у которых движение передается за счет сил трения (фрикционные муфты, вариаторы);

6) механизмы с гибкими связями, у которых движение пере­дается с помощью ремней, цепей, канатов на большие расстояния;

7) волновая передача, которая основана на деформации звень­ев (диафрагмы или гибкого колеса);

8) гидравлические или пневматические механизмы, в которых преобразование движения твердых тел происходит посредством жидкости или газа. Жидкости или газы не считаются звеньями, новходят в состав механизма.

Все механизмы состоят из звеньев, которые представляют собой одну деталь, либо несколько неподвижно соединенных между собой деталей. В свою очередь звенья бывают подвижными или неподвижными. Неподвижное звено называют стойкой. За стойку принимают основание, раму, корпус, фундамент и все, что с ними неподвижно связано. Стойка в механизме только одна.

Подвижные звенья бывают входные (ведущие) и выходные (ведомые). Входным называют звено, к которому приложено движение извне, а выходным – звено, которое совершает требуемое движение, для выполнения которого служит данный механизм. Поверхности, линии, точки звена, по которым оно соприкасается с другим звеном, называют элементами звена [1, с. 18-21].

Группа Ассура 2-го вида

Построение планов скоростей и ускорений рассмотрим на примере кривошипно-ползунного механизма (рис. 3.9). Порядок построения, обозначения, формулы аналогичны рассмотренным выше, поэтому этот и последующий разделы даны в сокращенной форме, без повторения ранее изложенных правил.

Дано: кинематическая схема механизма; угловая скорость кривошипа .

Определить: скорость и ускорение точки В; угловую ско­рость и угловое ускорение звена АВ.

Механизм образован присоединением к ведущему звену груп­пы Ассура II класса 2-го вида. Выделим эту группу и построим для нее план скоростей (рис. 3.9, б). Скорость точки В определит­ся уравнением:

Известны величина и направление скорости точки А

;     .

Известны также направления скоростей   : ; .

Отрезок ра, изображающий скорость точки А на плане, выби­раем произвольным по величине. Масштабный коэффициент .

Через точку А проводим направление относительной скорости ; через полюс проводим направление абсолютной скорости точки В — горизонтальную прямую, па­раллельную х — х.

Рис. 3.9. Пример построения плана скоростей и ускорений структурной группы 2-го вида: а — план механизма; б — план скоростей; в — план ускорений

Определяем скорость точки В, измерив отрезок р b на плане и умножив его на масштабный коэффициент

.

Угловая скорость звена АВ

 .

Вектор относительной скорости показывает, что звено АВ  вращается против часовой стрелки (см. рис. 3.9).

План ускорений строим по уравнению:

где , вектор направлен от точки А к центру вращения – точке О.

   , вектор направлен от точки В к центру вращения – точке А.

Вектор касательного ускорения .

Векторабсолютного ускорения a_B направлен параллельно x - x.

Точка пересечения направлений двух последних векторов определяет абсолютное ускорение, а также направление и величину касательного ускорения. На плане ускорений, построенном с учетом масштабного коэффициента , правая часть уравнения изображена соот­ветствующими векторами , , . Результирующий вектор  изображает абсолютное ускорение точки В.

Угловое ускорение звена АВ  находим по касательной состав­ляющей

Направление углового ускорения находим, перенося вектор ка­сательной составляющей ускорения  в точку В механизма (см. рис. 3.9, в, а).

 

Группа Ассура 3-го вида

Построение планов скоростей и ускорений рассмотрим на при­мере кулисного механизма, который образован присоединением к механизму I класса группы Ассура II класса 3-го вида (рис. 3.10).

Дано: кинематическая схема механизма; угловая скорость кривошипа .

Определить: скорость и ускорение точек В' и D кулисы; угловую скорость и угловое ускорение кулисы.

Строим план скоростей (рис. 3.10, б) по векторному уравне­нию

где  — скорость точки В', принадлежащей кулисе;

   — скорость точки В конца кривошипа и кулисного камня;

   — относительная, скорость движения камня по кулисе.

 ;

перпендикулярна кулисе DC; параллельна DC.

Имеем одно векторное уравнение с двумя неизвестными: величиной V_В' и величиной V_В'В. Перпендикулярно радиусу вращения (длине кривошипа) АВ откладываем отрезок произвольной величины, изображающий известную скорость . Масштабный коэффи­циент плана скоростей .

Через точку b   проводим направление относительной скорости (параллельно кулисе DC); через полюс — направление абсолютной скорости точки В'   (перпендикулярно кулисе). Точка пересечения определяет скорость точки В' кулисы

Рис. 3.10. Пример построения плана скоростей и ускорений структурной группы 3-го вида: а — план механизма; б — план скоростей; в — план ускорений.

 

Скорость точки D находим по принципу подобия: строим на плане скоростей отрезок pd, пропорциональный длине кулисы CD

 .

Абсолютная скорость точки D определяется отрезком pd с учетом масштабного коэффициента .

Угловая скорость кулисы определится из соотношения

Направление угловой скорости находим, мысленно перенося вектор относительной скорости с плана скоростей в соответствующую точку механизма. Кулиса вращается по часовой стрелке (см. рис. 3.10, а, б).

План ускорений строим по векторному уравнению

где  - нормальное ускорение переносного движения (ускорение точки В конца кривошипа и кулисного камня). Вектор нормального ускорения направлен параллельно АВ от точки В к точке А. Откладываем в этом направлении отрезок произвольной величи­ны (рис. 3.10, в) и определяем масштабный коэффициент плана ускорений

Второй член уравнения — Кориолисово ускорение, вычисляем его по формуле:

,

где    (см. рис. 3.10, б).

Направление Кориолисова ускорения определяем поворотом век­тора относительной скорости (bb' — на плане скоростей) на 90° в направлении угловой скорости кулисы . Из точки b (рис. 3.10, б) откладываем
в масштабе величину Кориолисова ускорения

Через точку k проводим параллельно С D направление релятивного ускорения. Величина этого ускорения неизвестна, поэтому требуется составить еще одно векторное уравнение. Кулиса вращается нерав­номерно, поэтому ускорение точки В во вращательном движении вокруг точки С складывается из нормального и касательного

где , так как С — неподвижная точка, и ее ускорение изображается на плане нулевым отрезком (совпадает с полюсом).

  ;  вектор направлен параллельно ВʹС.

Откладываем в направлении от В' к С отрезок, изображающий нормальную составляющую ускорения (см. рис. 3.10, в):

.

Через точку n проводим направление касательного ускорения (перпендикулярно кулисе). Получаем точку пересечения b', которая определяет ускорение точки В' кулисы

Ускорение точки D находим по принципу подобия

;  .

Угловое ускорение кулисы определяем по касательной состав­ляющей , которая на плане ускорений изображается отрезком

Направление углового ускорения находим, перенося вектор  
(рис. 3.10, в) в точку В' кулисы (рис. 3.10, а). Угловое ускорение направлено против часовой стрелки.

 

3.6. Аналоги скоростей и ускорений

Во многих случаях при проектировании машин и механизмов законы движения звеньев в функции времени можно определить только на последующих стадиях проектирования, обычно после динамического анализа с учетом приложенных сил [2, с. 61].

В таких случаях движение звеньев определяется в два этапа: сначала устанавливаются зависимости кинематических параметров в функции обобщенной координаты (угла поворота ведущего звена), а затем определяется закон изменения обобщенной координаты во времени. Для выполнения подобных расчетов вводятся понятия аналогов скоростей и ускорений.

Аналогом скорости какой-либо точки называется первая производная радиус-вектора этой точки по обобщенной координате. Для поступательного движения перемещение точки можно считать равным радиус-вектору. Тогда аналог скорости согласно определению

                                        (3.37)

где - обобщенная координата (угол поворота звена 1);

 - перемещение точки i -ro звена.

Скорость данной точки , поэтому

                                                       (3.38)

Учитывая формулу (3.37), получаем связь между истинной ско­ростью и ее аналогом:

                                                     (3.39)

где - угловая скорость начального звена.   

Физический смысл аналога скорости - это скорость той же точки при ; единица измерения аналога скорости - метр.

Аналогом ускорения точки называется вторая производ­ная радиус-вектора точки по обобщенной координате.

Чтобы установить связь ускорения с аналогом ускорения продифференцируем (3.39) по времени

                       (3.40)

Окончательно получим

                                (3.41)

где - ускорение точки i -го звена;

- аналог ускорения той же точки;

 - угловое ускорение начального звена.

При вращательном движении звена вводятся понятия анало­гов угловых скоростей и ускорений.

Аналогом угловой скорости называется первая про­изводная от угла поворота по обобщенной координате механизма

 ,                                        (3.42)

 Где  - угол поворота i -го звена.

Угловая скорость звена связана с ее аналогом соотношением:

                                                 (3.43)

Аналогом углового ускорения называется вторая производная от угла поворота звена по обобщенной координате механизма. Дифференцируя (3.43) по времени, получим

                                     (3.44)

Из формул (3.43) и (3.44) видно, что аналоги угловых скоро­стей и угловых ускорений являются безразмерными величинами.

3.7. Графическое дифференцирование и интегрирование как
метод кинематического анализа

Графическое изображение изменения основных кинематических параметров механизма за полный цикл движения называется кинематической диаграммой.

Если одна из кинематических функций задана в форме графика или в виде таблицы значений, то найти производную или интеграл от этой функции непосредственно в аналитической форме невозможно. В этом случае используют методы графического дифференцирования и интегрирования.

Основное достоинство данного метода, как и у большинства графических методов, - это наглядность и простота; недостаток - невысокая точность по сравнению с аналитическими методами. Метод основан на геометрическом смысле производной, которая представляет собой тангенс угла наклона касательной в данной точке кривой к оси абсцисс.

Обычно кривую заменяют ломаной линией и принимают следующее допущение: угол наклона касательных в точках, расположенных посередине каждого участка кривой, равен углу наклона соответствующей хорды. Это вносит некоторую погрешность, но она не суммируется, что обеспечивает приемлемую точность метода [2, с. 110].

На рис. 3.11 изображена кинематическая диаграмма перемещений точки в масштабе. Пусть за бесконечно малый промежуток времени Δt перемещение точки увеличилось на ΔS. Тогда скорость точки на этом участке определится из выражения   

                                 (3.45)

 

Рис. 3.11. К определению кинематических параметров методом кинематических диаграмм.

 

Из чертежа (см. рис. 3.11) следует, что ΔS/Δt =tgα, а с учетом принятого допущения это и есть первая производная (в пределе хорда превратится в касательную). Поэтому

                         (3.46)

Проведем из точки Р, расположенной влево от оси абсцисс на произвольном расстоянии Н, прямую, параллельную хорде ab, до пересечения с осью ординат. Эта прямая отсекает на оси ординат отрезок ОА, длина которого определяется из треугольника АОР

                                         (3.47)

Разделив (3.46) на (3.47), получим

                                     (3.48)

Правая часть уравнения содержит только постоянные величи­ны, следовательно, она является также величиной постоянной и представляет собой масштабный  коэффициент  скоро­сти.

                             (3.49)

Таким образом, отрезок ОА, отсекаемый лучом РА на оси ординат, изображает скорость на бесконечно малом участке Δt в масштабе скоростей μ _V.

 

3.8. Метод кинематических диаграмм

Бердюгина О.В., Эльяш Н.Н.

 

ТЕОРИЯ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН

 

Учебное пособие

 

Екатеринбург

2017

 

Бердюгина О.В.,  Эльяш Н.Н.

«Теория механизмов и машин»: учебное пособие для студентов направления обучения ««Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов», Бердюгина О.В., Эльяш Н.Н., Екатеринбург: Изд-во УрГАУ, 2018. - 60с.

 

 

Одобрено на заседании кафедры ТТМ протокол №2 от 17января 2018г.

 

 

© ФГБОУ ВПО «Уральский государственный аграрный университет», 2018

© Бердюгина О.В., Эльяш Н.Н.

 

СОДЕРЖАНИЕ

 

ВВЕДЕНИЕ	6
1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ МЕХАНИЗМОВ	7
1.1. Основные понятия и определения	7
1.2. Кинематические пары, их классификация	8
1.3. Кинематическая цепь. Структурная формула кинематической цепи.	12
1.4. Замена высших кинематических пар низшими	14
1.5. Избыточные связи и лишние степени свободы	18
Вопросы для самоконтроля	20
2. СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ ПЛОСКИХ МЕХАНИЗМОВ	21
2.1. Задачи структурного анализа. Принцип Асура.	21
2.2. Группы Ассура, их классификация	22
2.3. Основные виды плоских рычажных механизмов	25
Вопросы для самоконтроля	26
3. КИНЕМАТИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ ПЛОСКИХ МЕХАНИЗМОВ	27
3.1. Задачи и методы кинематического анализа	27
3.2. Планы положений плоских механизмов	28
3.3. Планы скоростей плоских механизмов	30
3.4. Планы ускорений плоских механизмов	35
3.5. Определение скоростей и ускорений структурных групп	41
3.5.1. Группа Ассура 1-го вида	41
3.5.2. Группа Ассура 2-го вида	46
3.5.3. Группа Ассура 3-го вида	48
3.6. Аналоги скорстей и ускорений	51
3.7. Графическое дифференцирование и интегрирование как метод кинематического анализа	53
3.8. Метод кинематических диаграмм	55
3.8.1. Последовательность графического дифференцирования диаграмм	55
3.8.2. Последовательность графического интегрирования диаграмм	57
Вопросы для самоконтроля	58
4. СИЛОВОЙ АНАЛИЗ ПЛОСКИХ МЕХАНИЗМОВ	59
4.1. Задачи и методы силового анализа	59
4.2. Характеристика сил, действующих на звенья механизма	60
4.3. Условие статической определимости кинематической цепи	62
4.4. Силовой расчет структурных групп	64
4.4.1. Группа 1-го вида	64
4.4.2. Группа 2-го вида	67
4.4.3. Группа 3-го вида	70
4.5. Силовой расчет начального звена	73
4.6. Определение уравновешивающей силы методом Жуковского	75
Вопросы для самоконтроля	78
5. ДИНАМИКА МЕХАНИЗМОВ	79
5.1.Основная задача динамики	79
5.2. Режимы движения механизмов, их энергетическая характеристика.	79
5.3. Приведение сил и масс. Одномассовая динамическая модель	83
5.4. Графоаналитическое решение основного уравнения движения.	87
5.5. Определение закона движения начального звена.	90
5.6. Определение параметров маховика по допускаемому коэффициенту неравномерности движения	93
Вопросы для самоконтроля	99
ЗАКЛЮЧЕНИЕ	100
БИБЛИОГРАФИЧЕСКИЙ СПИСОК	101

 

 

ВВЕДЕНИЕ

Пособие предназначено для изучения курса «Теория механизмов и машин» (ТММ). Может быть также полезным при изучении дисциплины «Техническая механика». Курс ТММ является переходным от общетехнических дисциплин к специальным и служит развитию у студентов практических навыков исследования и проектирования различных механизмов; что позволяет расширить технический кругозор и подготовить будущего специалиста к решению разнообразных инженерных задач.

 В книге рассмотрены вопросы структурного, кинематического и динамического анализа. Материал изложен таким образом, что он побуждает студента в процессе выполнения курсовой работы, расчетно-графических работ либо контрольных работ, использовать теоретический материал как средство решения практических задач, что способствует реализации активных методов обучения. В конце каждой главы приведены вопросы для самоконтроля.

Курс "Теория механизмов и машин" (ТММ) представляет собой один из важнейших разделов технической механики и является базовой наукой для изучения специальных учебных дисциплин машиностроительного профиля. 

Основные задачи курса: научить студентов методам исследования механизмов и машин, умению технически грамотно выполнять расчеты и владеть методами проектирования механизмов. Компетенции, формирующиеся у студентов при выполнении курсовых проектов, ориентированы на применение полученных теоретических знаний, что позволяет осуществить взаимосвязи абстрактного и конкретного мышления, обеспечивает системно-деятельностный подход. Практика самостоятельного обоснования и принятия решений при проектировании создает необходимую базу для саморазвития личности. 

Основными разделами данного учебного пособия являются анализ (исследование) механизмов и их синтез (проектирование) схем механизмов. В процессе изучения дисциплины студент должен не только получить теоретические знания, но и развить навыки в их приложении к решению практических задач, приобрести опыт работы с учебной и специальной литературой, а также приобрести основы для научно-исследовательской работы. Особенность предлагаемого пособия состоит в реализации междисциплинарных связей, что обусловливает мотивацию на изучение других общетехнических дисциплин, предусмотренных учебными планами.

Вследствие различий в учебных планах специальностей и уровней квалификации, возможны разные формы самостоятельной работы студентов (курсовой проект, расчетно-графические работы, контрольные работы). Поэтому данное пособие составлено с учетом выполнения студентами любой из форм самостоятельной работы, ориентируясь на модульный принцип, соответственно профилю подготовки и требуемому уровню компетенций.

 1. ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ О СТРОЕНИИ МЕХАНИЗМОВ

1.1. Основные понятия и определения

 

Машиной называется устройство, предназначенное для преобразования энергии, материалов или информации с целью облегчения или исключения труда человека. Соответственно, машины бывают энергетические, технологические и транспортные, информационные.

Механизмом называется система твердых тел, служащих для преобразования одних видов движения в другие.

В настоящее время известно 8 видов механизмов, которые классифицируются по принципу передачи движения:

1) плоские механизмы, у которых движение всех точек про­исходит в одной плоскости или в параллельных плоскостях;

2) пространственные механизмы, у которых движение точек происходит в разных плоскостях (пересекающихся);

3) кулачковые механизмы, в состав которых входит кулачок — звено переменного профиля;

4) зубчатые механизмы, у которых движение передается по взаимоогибаемым кривым. Эти механизмы могут быть как плос­кими, так и пространственными;

5) фрикционные механизмы, у которых движение передается за счет сил трения (фрикционные муфты, вариаторы);

6) механизмы с гибкими связями, у которых движение пере­дается с помощью ремней, цепей, канатов на большие расстояния;

7) волновая передача, которая основана на деформации звень­ев (диафрагмы или гибкого колеса);

8) гидравлические или пневматические механизмы, в которых преобразование движения твердых тел происходит посредством жидкости или газа. Жидкости или газы не считаются звеньями, новходят в состав механизма.

Все механизмы состоят из звеньев, которые представляют собой одну деталь, либо несколько неподвижно соединенных между собой деталей. В свою очередь звенья бывают подвижными или неподвижными. Неподвижное звено называют стойкой. За стойку принимают основание, раму, корпус, фундамент и все, что с ними неподвижно связано. Стойка в механизме только одна.

Подвижные звенья бывают входные (ведущие) и выходные (ведомые). Входным называют звено, к которому приложено движение извне, а выходным – звено, которое совершает требуемое движение, для выполнения которого служит данный механизм. Поверхности, линии, точки звена, по которым оно соприкасается с другим звеном, называют элементами звена [1, с. 18-21].

Кинематические пары, их классификация

 

Рис. 1.1. Возможные движения в пространстве звена, не связанного

                 кинематической парой с другим звеном.

Подвижные звенья соединяются между собой либо со стойкой; при этом на движение накладывается определенное количество связей (ограничений движению). Подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев называется кинематической парой.

Как известно, любое звено, не связанное с другим звеном, в пространстве имеет шесть степеней свободы (шесть независимых движений), показанных на рисунке 1.1.

Если соединить два звена между собой, то, в зависимости от вида соединения, может быть ограничено 1, 2, 3, 4 или 5 движений. Если ограничить все 6 движений, то получим одно неподвижное звено, и кинематическая пара перестанет существовать. Если звенья не соприкасаются, то кинематической пары также не существует, а есть только свободные звенья.

Рис 1.2. Примеры кинематических пар 1-го, 2-го, 3-го, 4-го, 5-го классов.

 

Шар на плоскости

Таблица 1. Классификация кинематических пар.

 

Продолжение табл. 1

Таким образом, для существования кинематической пары необходимы три условия:

- наличие двух звеньев;

- контакт между звеньями;

- возможность относительного движения звеньев.