Избыточные (повторяющиеся) связи и местные подвижности в механизмах

Наряду с движениями и условиями связей, которые в механизме влияют на закон преобразования движения, могут существовать такие связи и движения,

Рисунок 1.8 Рисунок 1.9

которые не влияют на этот закон. Такие связи называются избыточными, а движения – местными подвижностями,или лишними степенями свободы. Одна избыточная связь уменьшает расчётную подвижность на единицу, а одна местная подвижность увеличивает её на единицу. На рис. 1.8 показан механизм шарнирного параллелограмма, у которого противоположные стороны попарно равны (отсюда его название). Расчёт подвижности этого механизма даёт

W_расч. = 3∙n – 2∙p₅ = 3∙4 – 2∙6 = 0,

что означает полное отсутствие движения звеньев, т. е. это не механизм, а ферма.

Фактически же очевидно, что движение звеньев здесь возможно при ведущем, например звене 1, т. е. фактическая подвижность

W_факт.= 1.

Звенья 2 и 4 выполняют одну и ту же функцию, передавая движение на звено 3, разделяя надвое общий силовой поток, снижая нагрузку, приходящуюся на каждое из них. С точки зрения структуры одно из этих звеньев (например, звено 4) можно считать избыточной связью.

Рисунок 1.8 Рисунок 1.9

Если подсчитать подвижность кулачкового механизма (рис. 1.9), то окажется, что его W_расч. = 2, т.е. в этом механизме должно быть два ведущих звена, что невозможно, так как W _факт= 1. Местной подвижностью здесь является вращение ролика 2 относительно толкателя 3. Так как это движение не участвует в преобразовании движения в механизме, то оно является лишней степенью свободы. В данном случае это движение необходимо для замены трения скольжения трением качения, что является более выгодным с точки зрения потерь на трение (повышение КПД).

При выполнении структурного анализа механизмов избыточные связи и местные подвижности должны быть исключены.

Вопросы для самопроверки