Структурные элементы механизмов

Ме­ханизм представляет собой связанную систему тел - частей механизма, движу­щихся как единое целое. Каждое такое тело называют звеном.

В зависимости от конструкции звено может быть простым, т.е. выполненным без применения сборочных операций, или сложным (составным). В таком случае простое звено и отдельные элементы сложного звена называют деталями.

Кривошип - звено, совершаю­щее полнооборотное вращение вокруг не­подвижной оси.

Коро­мысло -при неполнооборотном вращении.

Ползун - звено, движущееся возвратно-по­ступательно.

Шатун – звено, совершающее плоскопараллельные движения.

Формирование механизма, т.е. соединение отдельных его частей, осуществляется с помощью кинематиче­ских пар (таблица 1)- соединений (со­пряжений) двух соприкасающихся звень­ев, допускающих их относительное дви­жение.

Конструктивно любая пара представ­ляет собой подвижное сопряжение соеди­нительных частей звеньев, в котором «си­ловой поток» от одного звена к другому передается за счет геометрического замы­кания (запирания, например, с помощью дополнительной детали — оси) или сило­вого замыкания (прижатия силами упру­гости, тяжести, рабочими нагрузками и т.д.).

Соединительные части звеньев контак­тируют друг с другом в ненагруженном состоянии в точке, по линии, по поверх­ности - элементах контак­та звеньев.

По характеру соприкосновения эле­ментов пары подразделяют на низшие (звенья между собой контактируют по поверхности) и высшие (звенья контакти­руют по линиям или в точках).

Вы­сшие пары имеют меньшие потери на тре­ние и компактную конструкцию.

Таблица 2.1 – Классификация кинематических пар

Низшие пары обладают большей нагрузочной способностью.

По числу наложенных условий связи Н (или степеней подвижности S) на отно­сительные движения звеньев кинематиче­ские пары по предложению акад. И.И. Артоболевского делят на классы.

Для свободного тела в пространстве число степеней подвижности равно 6, а Н и S связаны соотношением: Н = S - 5, где S изменяется от 1 до 5. При S = 6 кинематическая пара становится жестким соединением (звеном), а при S = 0 кинематической пары не существу­ет, а два звена движутся независимо друг от друга в пространстве.

При S = 1 кинематические пары име­ют пять степеней подвижности (пятиподвижные), при S = 2 - четыре степени подвижности (четырехподвижные) и т.д.

Рис. 2.1. Кинематические цепи:

а — замкнутая простая; б — разомкнутая простая;

в — замкнутая сложная; г — разомкну­тая сложная

Система звень­ев, соединенных с помощью кинематических пар, называется кинематической цепью (рис. 2.1, а - г).

В зависимости от строения различают замкнутые и незамкнутые кинематические цепи. В замкнутой кинематической цепи (рис. 2.1, а, в)каждое звено входит не менее чем в две кинематические пары, в незамкнутой (открытой) цепи (рис. 2.1, б, г)имеются звенья, входящие лишь в одну кинематическую пару (например, механизм весов).

Таким образом, механизм - это кине­матическая цепь, в которой при заданном движении одного или нескольких звеньев относительно любого из них все остальные звенья движутся определенным образом.

Звено, относительно которого оцениваются параметры движения (пере­мещения, скорости и др.), называют стой­кой (корпусом, рамой, станиной и т.п.). Обычно в качестве стойки берут непод­вижное звено, а в транспортных машинах (автомобилях, самолетах и т.д.) стойкой считают раму, корпус, которые движутся относительно земли.

В зависимости от положения в цепи различают входное и выходное звенья. Входным называют зве­но, которому сообщается движение от двигателя, выходным — звено, реализую­щее движение, для выполнения которого и предназначен механизм. Механизмы могут иметь несколько входных и выход­ных звеньев. Обычно число входных звеньев равно числу степеней подвижности механизма.

Кинематические цепи также условно делят на плоские и пространственные (при движении звеньев в про­странстве), на простые (рис. 2.1, а, б)и сложные (рис. 2.1, в, г). Простой назы­вают кинематическую цепь, у которой каждое звено входит в соединение с дру­гим звеном с помощью одной или двух кинематических пар. В противном случае цепь называют сложной.