Структура механизмов

Звено - твердое тело, входящее в состав механизма; звено может состоять из нескольких деталей, не имеющих между собой относительного движения.

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

Элемент кинематическая пары - совокупность поверхностей, линий и отдельных точек звена, по которым оно может соприкасаться с другим звеном, образуя кинематическую пару.

Классификация кинематических пар

1. по числу связей, накладываемых на относительное движение звеньев (или по числу степеней свободы в их относительном движении) пары делят на классы; так, пара 1-го класса является пятиподвижной, 2-го – четырехподвижной и т.д.

2. по характеру контакта звеньев различают пары низшие (требуемое относительное движение звеньев может быть получено постоянным соприкасанием их элементов по поверхности) и высшие (требуемое относительное движение можно получить только соприкасанием их элементов по линиям и в точках);

3. по области относительного движения звеньев пары могут быть плоскими (траектории всех точек в относительном движении звеньев – плоские кривые) и пространственными.

Плоская одноподвижная пара может быть либо вращательной (шарниром), либо поступательной; пространственная пара может быть, например, винтовой (одноподвижная), цилиндрической (двухподвижная), сферической (двух- и трехподвижная) и т.д.

Механизм, звенья которого образуют только вращательные, поступательные, цилиндрические и сферические пары называют рычажным.

Виды звеньев:

стойка - звено, принимаемое за неподвижное;

кривошип – вращающееся звено рычажного механизма, которое может совершать полный оборот вокруг неподвижной оси;

коромысло – вращающееся звено рычажного механизма, которое может совершать только неполный оборот вокруг неподвижной оси;

шатун – звено рычажного механизма, образующее кинемати-ческие пары только с подвижными звеньями;

кулиса – звено рычажного механизма, вращающееся вокруг неподвижной оси и образующее с другим подвижным звеном поступательную пару;

ползун - звено рычажного механизма, образующее поступательную пару со стойкой;

кулачок - звено, имеющее элемент высшей пары, выполненный в виде поверхности переменной кривизны;

зубчатое колесо - звено с замкнутой системой зубьев, обеспечивающее непрерывное движение другого зубчатого колеса или рейки.

Систему звеньев, связанных между собой кинематическими парами, называют кинематической цепью.

Классификация кинематических цепей

1. по области движения звеньев цепи бывают плоские (траектории движения точек всех звеньев - плоские кривые, лежащие в параллельных плоскостях) и пространственные;

2. по признаку наличия разветвлений различают цепи простые (каждое звено цепи входит не более, чем в две кинематических пары) и сложные или разветвленные (некоторые звенья входят в три, или более пары); в разветвленных цепях могут присутствовать так называемые кратные (двойные, тройные и т.д.) шарниры;

3. по признаку наличия в кинематических цепях замкнутых контуров цепи могут быть замкнутыми и незамкнутыми; в замкнутой цепи каждое звено входит не менее чем в две кинематические пары.

Некоторые дополнительные определения

обобщенная координата механизма – каждая из независимых между собой координат, определяющих положение всех звеньев механизма относительно стойки;

Число степеней свободы (степень подвижности) механизма – число независимых вариаций обобщенных координат механизма;

начальное звено – звено, которому приписывается одна или несколько обобщенных координат механизма;

входное звено – звено, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в требуемые движения других звеньев;

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