Кинематические цепи. Механизм

Кинематическая цепь - система звеньев, соединённых между собой кинематическими парами (рис. 2.1).

Рис. 2.1. Кинематические цепи

Виды кинематических цепей:

Замкнутые, в которых каждое звено входит в не менее чем две кинематические пары с другими звеньями (рис. 2.2).

Рис. 2.2.  Замкнутые кинематические цепи: а - кривошипно-ползунный механизм; б - зубчатая передача

а

б

                                                                                                       

Незамкнуты е,у которых имеются звенья, входящие только в одну кинематическую пару с другим звеном (звено 4 на рис. 2.3).

0

1

2

3

4

Рис. 2.3. Незамкнутая кинематическая цепь. Манипулятор

 

Плоские, у которых траектории движения точек всех звеньев находятся в параллельных между собою плоскостях (рис. 2.4).

Рис. 2.4. Плоские кинематические цепи: а - кривошипно-ползунный механизм; б - шарнирный четырёхзвенник; в - зубчатая передача

а

б

в

 

 

Пространственные,  содержащие звенья, траектории движения точек которых не лежат в параллельных между собою плоскостях (рис. 2.5).

 

Рис. 2.5. Пространственные кинематические цепи:    а - манипулятор; б - червячная передача

а

б

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

Все кинематические цепи, изображённые на рисунках 2.2 - 2.5, представляют собой механизмы.

Любой механизм - это кинематическая цепь, но не любая кинематическая цепь может являться механизмом. Например, цепь, образованная кольцевыми звеньями и изображённая на рис. 2.1, не будет являться механизмом в силу неопределённости движения её звеньев при заданном движении одного звена.

Механизмы содержат неподвижное звено и ряд подвижных.

Звенья механизмов:

Стойка – неподвижноезвено или звено, условно принимаемое за неподвижное, если механизм установлен на движущемся основании (звено 0 на рис. 2.6 и на рис. 2.7).

Входное звено – звено, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в определённые движения других звеньев (звено 1 на рис. 2.6). Входное звено получает движение от двигателя;

Выходное звено – звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм (звено 3 на рис. 2.6 и звено 5 на рис. 2.7). Выходное звено соединяется с рабочим органом машины.

Рис. 2.6. Кривошипно-ползунный механизм стойка

1 - входное звено (кривошип)

3 - выходное звено (ползун)

0 - стойка

2 - шатун

 

Кривошип   –  звено, образующее вращательную пару со стойкой и способное совершать вокруг неё полный оборот (звено 1 на рис. 2.6 и на рис. 2.7).

Шатун   –  звено не входящее в кинематические пары со стойкой (звено 2 на рис. 2.6 и звенья 2 и 4 на рис. 2.7).

Коромысло - звено, образующее вращательную пару со стойкой, но не способное совершать вокруг неё полный оборот (звено 3 на рис. 1.10).

Ползун – звено, совершающее поступательное движение относительно стойки (звено 3 на рис. 2.6 и звено 5 на рис. 2.7).

Рис. 2.7. Механизм качающегося конвейера

1 - кривошип

5 - ползун

3 - коромысло

2 - шатун

0 - стойка

4 - шатун

0 - стойка

0 - стойка

 

 

 

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.

Классификация механизмов

 

По конструктивному исполнению звеньев механизмы делятся на следующие виды.

Рычажные – содержащие только низшие кинематические пары (рис. 2.8).

Рис. 2.8. Рычажные механизмы: а - шарнирный четырёхзвенник; б - кулисный механизм

а

б

Зубчатые – содержащие зубчатые колёса (рис. 2.9).

Рис. 2.9. Многоступенчатая зубчатая передача

Кулачковые – содержащие высшую кинематическую пару (рис. 2.10).

Рис. 2.10. Кулачковый механизм

 

Механизмы с гибкими звеньями - содержащие звенья, не являющиеся твёрдыми телами(рис. 2.11);

Рис. 2.11. Ремённая передача

Рис. 2.12. Фрикционная передача

Фрикционные, в которых передача движения происходит за счёт сил трения (рис. 2.12).

                                                                                                                                           

Кроме перечисленных здесь основных видов механизмов в технике применяются также и другие различные их виды.

По функциональному назначению механизмы делятся на виды в зависимости от характера движения их входных и выходных звеньев, например, кривошипно-ползунный, кривошипно-коромысловый и т.д.