Кинематические цепи, образование механизма

Система звеньев, соединённых с помощью кинематических пар, называется кинематической цепью.

В зависимости от строения различают открытые и замкнутые цепи. В открытой цепи имеются звенья, входящие лишь в одну кинематическую пару (рис.10, а ). В замкнутой цепи (рис.10, б) каждое звено входит не менее чем в две кинематические пары.

Рис.10

Механизм можно получить из кинематической цепи, если одно из звеньев сделать неподвижным относительно всех других звеньев, входящих в состав данной цепи. Это звено называют стойкой (корпус, станина, рама).

В механизме имеются входные и выходные звенья. Входному звену сообщается движение от двигателя. Выходное звено реализует движение, для которого предназначен механизм.

Механизмы могут иметь несколько входных или выходных звеньев. Например, дифференциал автомобиля при одном входном звене, получающем движение от двигателя, имеет два выходных звена, приводящих в движение колёса.

ОСНОВНЫЕ ВИДЫ МЕХАНИЗМОВ

В данных методических указаниях рассматриваются только жесткозвенные механизмы, в которых размеры звеньев в процессе работы не меняются ( если не учитывать упругие деформации).

Исходя из кинематических, конструктивных и функциональных свойств их подразделяют на рычажные, кулачковые, фрикционные, зубчатые и винтовые.

РЫЧАЖНЫЕ МЕХАНИЗМЫ

Эти механизмы образованы соединением звеньев с помощью вращательных (рис.1) и поступательных (рис.2) низших кинематических пар.

Далее приводятся схемы наиболее распространённых плоских рычажных четырёхзвенных механизмов. Более сложные механизмы могут быть получены путём присоединения к ним групп звеньев с помощью кинематических пар.

КРИВОШИПНО-ПОЛЗУННЫЙ МЕХАНИЗМ

Этот механизм может быть образован из замкнутой кинематической цепи (рис.10, б), если сделать неподвижным звено 4.

Рис.11

За наиболее часто применяемыми звеньями закреплены специальные названия:

1. кривошип, совершает вращательное движение;

2. шатун, совершает сложно-плоское движение, не имеет неподвижных точек. Он передаёт движение от входных (ведущих) звеньев к выходным (ведомым).

3. ползун, совершает возвратно-поступательное движение в неподвижных направляющих стойки 4.

Расстояние е называется эксцентриситетом. В частном случае, когда е=0, механизм называется центральным.

Эта схема наиболее распространена, так как используется в двигателях внутреннего сгорания.

При вычерчивании схемы механизма необходимо обеспечить возможность проворачивания кривошипа. Для этого должно быть выполнено условие: АВ > (ОА + е). С целью улучшения условий передачи сил длину шатуна назначают в 3-4 раза больше (ОА + е).

Кулисные механизмы

Механизм может быть образован из замкнутой кинематической цепи (рис.10, б), если сделать неподвижным звено 1 (рис.12).

Звено 3 в таком механизме называется кулисой. Она образует низшую поступательную кинематическую пару со звеном 2, которое, в данном случае, называется кулисным камнем.

Если ОА < ОК, то кулиса совершает качательное движение, если ОА > ОК-вращателльное.

Рис.12

При замене вращательной пары 3 - 4 на поступательную получим кулисный механизм с поступательно движущейся кулисой (рис.13).

Рис.13

Если в кинематической цепи (рис.10, б) неподвижным сделать звено 2, то получается другой вариант (рис.14) кулисного механизма с качающейся кулисой 3.

Рис.14