Кинематические пары и кинематические цепи

Для групп 151, 152, 153

Раздел «Детали машин»

Основные понятия деталей машин

Детали машин – научная дисциплина, в которой рассматриваются основные детали и узлы общего назначения, встречающиеся в различных механизмах, установках и машинах, которые также применяются и авиации.

Целью курса «Детали машин» является изучение устройства, принципа работы, вопросов расчета деталей машин и механизмов общего назначения.

Машину характеризуют следующие признаки:
- преобразование энергии в механическую работу или преобразование механической работы в другой вид энергии;
- определенность движения всех ее частей при заданном движении одной части;
- искусственность происхождения в результате труда человека.

Машина - механизм или сочетание механизмов, которые служат для облегчения или замены физического или умственного труда человека и повышения его производительности.

Машина – механизм или сочетание механизмов, которые служат для преобразования одного вида энергии в другой или для выполнения полезной работы.

В зависимости от назначения различают

- машины энергетические преобразуют один вид энергии в другой,

- машины рабочие (орудия) изменяют форму, свойства, состояние, положения предмета и информации.

Энергетические машины подразделяются на:

- машины – двигатели    преобразуют энергию любого вида (электрическую, тепловую) в механическую энергию.

- машины – генераторы преобразуют механическую энергию в другой вид энергии.

Рабочие машины бывают:

- технологические изменяют форму и размеры заготовок,

- подъемно-транспортные перемещают грузы, людей,

- вычислительные преобразуют информацию.

Все машины состоят из деталей, которые объединены в узлы (сборочные единицы).

Деталью принято называть элемент конструкции, изготовленный из материала одной марки без применения сборочных операций (например, болт, гайка, вал и т. д.)

Совокупность деталей, соединенных на предприятии-изготовителе сборочными операциями (завинчиванием, сваркой) и предназначенных для совместной работы, называют сборочной единицей (узлом).

Узел - сборочная единица, имеющая вполне определенное функциональное назначение.

Характерными примерами узлов являются (по мере нарастания сложности) подшипник, узел опоры, редуктор и т. и.

Механизм –устройство (искусственно созданная система тел), предназначенное для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел.

Сборочные единицы и детали можно разделить на элементы общего назначения (болты, гайки, зубчатые колеса, валы и др.) и элементы специального назначения, которые используются в специальных типах машин (шнек, поршень, цилиндр и др.)

Кинематические пары и кинематические цепи

Наблюдая за работой любой машины, можно лишь удивляться определенности и целесообразности движения каждого звена. Это достигается за счет ограничения свободы движения того или иного узла во всех направлениях кроме заданного.

Ползун 3 кривошипно-ползунного механизма движется лишь поступательно, поскольку движение во всех направлениях ограничено стойкой.

 

Таким образом, гарантией определенности движения является ограничение ряда степеней свободы.

Кинематической парой называется соединение двух соприкасающихся тел, обеспечивающее их относительную подвижность.

Например, поршень и цилиндр, вал и подшипник и др.

Тела, составляющие кинематическую пару, называются звеньями.

В каждой паре совместно работающих звеньев различают ведущее и ведомое звено.

Звенья цепи, которые приводятся в движение извне, называются ведущими.

Звенья цепи, совершающие под действием ведущих преобразованное движение, называются ведомыми

Входным звеном называют звено, которому сообщается движение, преобразуемое в движения других звеньев.

Выходным звеном называют звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм.

Между входным и выходным звеньями могут распологаться промежуточные звенья.

Звено, принимаемое за неподвижное, называется стойкой.

По характеру соприкосновения элементов кинематические пары делятся на два основных класса: низшие и высшие.

У низших кинематических пар соприкосновение звеньев происходит по поверхностям, а у высших — по линиям или точкам.

Низшие кинематические пары:

а — цилиндр 1 и поршень со штоком 2;

 

2) Высшие кинематические пары:
1) колесо и рельс — соприкосновение по линии

Система подвижно соединенных звеньев, состоящая из ряда кинематических пар, называется кинематической цепью.

В основе всякого механизма лежит кинематическая цепь.

Механизм – кинематическая цепь, используемая для передачи движения с необходимым его преобразованием от ведущих звеньев к ведомым.