11. Классификация механизмов

Современные механизмы разделяют:

 на элементарные;

 простые;

 с постоянной структурой;

 с переменной структурой;

 с незамкнутыми кинематическими цепями;

 с замкнутыми кинематическими цепями;

 нестационарные;

 сложные;

 однотипные, многотипные;

 комбинированные.

Элементарный механизм – механизм, который нельзя более расчленить на части, способные самостоятельно преобразовывать движение.

Элементарный механизм представляет собой подвижное звено и стойку, объединенные между собой посредством кинематической пары (рис. 1.9).

Рис. 1.9. Схемы элементарных механизмов:

а – вращательный; б – цилиндрический; в – сферический;

0 – стойка; 1 – подвижное звено; А, В, С – соответственно

вращательная, цилиндрическая и сферическая  

кинематические пары

Простой механизм – механизм, состоящий из элементарного(ных) механизма(ов) с присоединенной к нему (им) одной структурной группой (ступенью).

Простыми механизмами являются шарнирный четырех- и пятизвенник, кулисный, кулачковый, зубчатый, мальтийский и т.п.

Механизм с постоянной структурой – механизм, кинематическая цепь которого в процессе функционирования структурно не изменяется.

Механизм с переменной структурой – механизм, кинематическая цепь которого в процессе функционирования структурно изменяется.

Механизм с незамкнутой кинематической цепью – механизм, который имеет в своем составе только незамкнутые кинематические цепи.

Механизм с замкнутой кинематической цепью – механизм, который имеет в своем составе только замкнутые кинематические цепи.

Стационарный механизм – простой механизм, присоединенный своими внешними кинематическими парами только к неподвижной стойке.

Нестационарный механизм – простой механизм, закрепленный своими внешними кинематическими парами на подвижных звеньях другого механизма.

Простые подвижные механизмы могут иметь как замкнутую, так и незамкнутую кинематическую цепь.

Сложный механизм – механизм, состоящий из элементарного(ых) механизма(ов), к которому(ым) присоединены две или более структурные группы (ступени).

Сложный однотипный механизм – механизм, в состав которого входят только элементарные механизмы и структурные группы, существующие в одном пространстве.

Многотипный сложный механизм – механизм, в состав которого входят элементарные механизмы и структурные группы, существующие в различных пространствах (поверхностях).

Комбинированный механизм – механизм, образованный в результате произвольного объединения рассмотренных выше механизмов.

12. Подвижность сложных и комбинированных механизмов

В результате объединения нескольких простых механизмов, которые могут существовать как в одном, так и в разных пространствах, между собой получаются так называемые сложные и комбинированные механизмы.

Рассмотрим способы образования этих механизмов. С целью упрощения последующего структурного анализа сложных (комбинированных) механизмов введем понятия звена присоединения и звена закрепления.

Звено присоединения – звено сложного механизма, которое входит одновременно в два или более простых механизма.

Звено закрепления – звено сложного механизма, являющееся одновременно подвижной стойкой простого(ых) механизма(ов), входящего(их) в его состав. Образование сложных механизмов (рис. 1.10) может происходить в результате:

 присоединения одного стационарного механизма к другому (рис. 1.10,а). В этом случае к стационарному кулисному механизму ABCE присоединен другой стационарный кривошипно-ползунный механизм EDFG. Общее для кулисного и кривошипно-ползунного механизмов звено 3 здесь будет звеном присоединения;

 присоединения к одному из подвижных звеньев стацио-нарного механизма другого подвижного механизма (рис. 1.10,б). Из рисунка видно, что к шатуну стационарного кривошипно-ползунного механизма ABGL прикреплен шарнирный четырехзвенник CDEF. Шатун 2 в этом случае будет звеном закрепления;

 присоединения к разным подвижным звеньям стационарного механизма другого подвижного механизма (рис. 1.10,в). Например, на кривошипе 1 и шатуне 2 кривошипно-ползунного механизма ACGL закреплен подвижный шарнирный четырехзвенник BDEF. В этом случае звенья 1 и 2 являются звеньями закрепления;

 закрепления к подвижным звеньям стационарного механизма подвижного механизма, у которого некоторые звенья могут быть присоединены к стойке или не присоединяться вообще никуда (рис. 1.10,г,е). В этом случае звенья 2 являются звеньями закрепления;

 закрепления на подвижных звеньях стационарного механизма нескольких взаимосвязанных между собой подвижных механизмов, звенья которых могут при этом как соединяться со стойкой (рис. 1.10,е), так и располагаться только на подвижных звеньях стационарного механизма (рис. 1.10,ж). В этом случае звенья 2 (рис. 1.10,е) и 1, 6 (рис. 1.10,ж) будут звеньями закрепления, а звенья 4 (рис. 1.10,е) и 3 (рис. 1.10,ж) будут звеньями присоединения;

 присоединения к простым механизмам структурных групп (рис. 1.10,з). В этом случае звенья 2 будут звеньями закрепления.

Объединение простых механизмов между собой происходит с помощью звеньев присоединения и закрепления. Выясним влияние этих звеньев на подвижность образовавшегося сложного механизма.

При объединении простых механизмов происходит слияние звеньев присоединения соединяемых механизмов между собой. Каждое такое соединение уменьшает подвижность сложного механизма, получившегося в результате слияния простых, на К – 1, где К – количество присоединенных к одному звену простых механизмов.

Звенья закрепления никак не влияют на подвижность сложного механизма.

Рис. 1. 10. Варианты образования сложных механизмов из простых:

1, 2, ...,8 – подвижные звенья; A, B, ..., N – кинематические пары

С учетом отмеченного подвижность сложных (комбинированных) механизмов W_см можно определить как сумму подвижностей W_i простых механизмов за вычетом суммы (К_j  – 1), т. е.

, (1.6)

где j – индекс (порядковый номер) общего звена; m – число звеньев присоединения в механизме; n – число простых механизмов; i –индекс (порядковый номер) простого механизма.