Глава III устройство и работа механизмов

Механизмы представляют собой устройства (искусственно со­зданные механические системы) для передачи или преобразова­ния движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел.

Твердые тела, входящие в состав механизма, называют звень­ями. Звеньями являются, например, шатуны, поршни, валы, под­шипники, приводные ремни.

Подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев, на­пример соединение вала и подшипника, винта и гайки, называют кинематической парой.

Надо знать условные обозначения звеньев механизмов и кине­матических пар на схемах, при помощи которых можно сравни­тельно быстро и легко изобразить устройство любого механизма или машины. В приложении приводится таблица принятых в СССР условных обозначений для кинематических схем.

Если звенья пары могут вращаться относительно друг дру­га, то такую кинематическую пару называют вра­щательной. Примерами вращательных пар являются колесо на оси, вал и подшипник.

Если одно звено кинематической пары движется прямолиней­но-поступательно, то пара называется поступатель­ной. Такую пару составляют, например, поршень и цилиндр двигателя внутреннего сгорания.

Соединение нескольких кинематических пар называется ки­нематической цепью. Она может содержать различное число звеньев (рис. 27). Например, у кулачкового механизма — три звена, у кривошипно-шатунного — четыре, изображенная на рисунке часть шарнирно-роликовой цепи имеет шесть звеньев; цепь у велосипеда имеет более ста звеньев.

Если некоторые звенья кинематической цепи входят лишь в одну пару, то цепь называется незамкнутой. Цепь, в которой каж­дое звено входит не менее чем в две пары, называется замкнутой.

Кинематические цепи делятся на плоские и пространствен­ные. У плоской цепи движение звеньев происходит в определенпых плоскостях, параллельных одной неподвижной плоскости (например, движение шатуна, поршня и кривошипа). Цепи, не удовлетворяющие этому требованию, называются простран­ственными.

Механизм представляет собой замкнутую кинематическую цепь, звенья которой совер­шают вполне определенные движения под дей­ствием приложенных сил. Одно из звеньев механизма бывает неподвижным (стойка).

Рис. 27. Кинематические цепи:

а — кулачковый механизм; б — кривошипно-шатунный механизм; в — шарнирная цепь.

Звенья механизма, которые задают движение другим звень­ям, называются ведущими или начальными. Все остальные звенья механизма, движения которых определяются движением ведущих звеньев, называются ведомыми. Напри­мер, у цепной передачи велосипеда ведущим звеном является зубчатая звездочка с шатунами, ведомыми — цепь и задняя звездочка, соединенная с колесом. Рама велосипеда является неподвижным звеном, т. е. стойкой.

В кривошипно-шатунном механизме двигателя внутреннего сгорания, имеющем четыре звена, ведущим звеном является поршень, ведомыми звеньями — шатун и кривошип, неподвиж­ным звеном — цилиндр.

Во время работы механизмов их звенья совершают разнооб­разные, нередко очень сложные движения. Например, у ручной швейной машины шток вместе с иглой движется возвратно-по­ступательно, челнок — качается, т. е. совершает колебательное движение. Машина будет правильно шить, давая ровный и проч­ный шов, лишь тогда, когда все ее звенья будут двигаться со­гласованно, проходя определенный путь с определенной ско­ростью.

В производстве и быту применяется огромное количество разнообразных механизмов. По своему назначению они разделяются на механизмы передающие и на механизмы, преобра­зующие различные виды движения. По устройству механизмы делятся на шарнирно-рычажные, зубчатые, винтовые, фрикци­онные, кулачковые и другие.

Любой механизм должен быть возможно более простым по устройству, прочным, износоустойчивым, дешевым в изготовле­нии, удобным в обслуживании и ремонте. Поэтому при проектировании механизмов стараются уменьшить количество звеньев, выбрать прочные и легкие материалы для их Изготовления, а также заменить, где возможно, поступательные пары враща­тельными, чтобы добиться большей равномерности движения и уменьшения износа деталей.

Нужно отметить, что звенья, входящие в состав механизма, могут быть не только жесткими, т. е. не изменяющими; своей формы, но и гибкими, например цепи, канаты, тросы, ремни. При этом, чтобы была сохранена определенность движения, та­кие гибкие звенья должны как можно меньше изменять свои размеры, т. е. быть практически нерастяжимыми и несжима­емыми.

В настоящее время перспективными являются механизмы, которые осуществляют преобразование движения посредством жидкости или газа.