Фрикционные механизмы

Здесь движение от входного звена(ведущего) передается к выходном(ведомому), за счет сил трения возникающих в контакте этих звеньев. Самая проста передача 2.4 А. Она состоит из двух цилиндрических катков 1 и 2 и неподвижной стойки 3. Один каток прижимается к другому за счет сил упругости пружины. Вариаторы являются фрикционными механизмами (рис 2.4 Б), они обеспечивают главное изменение угловой скорости ведомого звена 2, при равномерном вращении звена «1». Звено «1» перемещается вдоль оси. Вариаторы можно назвать бесступенчатыми передачами. На рис 2.4 В изображен фрикционный механизм с гибкими звеньями (ремни, канаты, нити).

Зубчатые механизмы

Они образованы зацеплением двух зубчатых колес. Передача нагрузки идет за счет воздействия зубьев друг на друга (силовое замыкание – зацепление зубьев). В отличии от фрикционной здесь исключено проскальзывание звеньев. При передачи вращения между подвижными осями, механизмы называют планетарными (2.5 Б). Здесь ось колеса «3» (колесо «3» называется сателлитом), соединенная с водилом «2» с осью колеса «1», совершает вращательное движение. Колесо «1» главное, колесо «3» называют сателлитом.

Волновые передачи

По сути х можно было бы назвать планетарными с гибким сателлитом. В волновых передачах поток мощности распределяется по зонам зацепления с большим количеством зубьев по сравнению с другими зубчатыми механизмами. Ролики генератора волн «2» деформируют, колесо «1»при сборке и вводят его в зубья зацепления зубьями жесткого колеса по большой оси эллипса и выводят из зацепления по малой оси. Движение здесь передается за счет так называемой бегущей волны деформации гибкого колеса. Число зубьев гибкого колеса меньше чем у жесткого.

Мальтийский (крестовидный) механизм

Состоит из трех звеньев. Звено 1 несет на себе зевку, центр А которой удален от оси вращения на расстояние R. А замок B очерчен сектором с радиусом R₀. Звено «2» называемое крестом, имеет несколько прорезей (на рис 4) и такое же число замков D, очерченных этим же радиусом R_0. Неподвижное звено «3» имеет подшипники с центрами в точках O и С. Звено «1» вращается равномерно, а звено «2» то вращается, то останавливается. Когда замки B и D соприкасаются по окружности, то звено «2» не подвижно. При дальнейшем вращении звена «1» цевка входит в прорезь звена «2» и крест «2» вращается в направлении противоположном направлению движения звена «1». И крест остается неподвижным до тех пор пока цепка не зайдет в следующую прорезь.

Гидравлические механизмы

Гидравлическими и механическими называют такими механизмами в которых преобразование движения идет за счет твердых и жидких или твердых и газообразных тел. На рисунке под цифрой «1» поршень, под цифрой «2» распределитель, поршень приводится в движение распределителем «2». Ц цилиндр «5» поступает жидкость и с распределителя за сет попеременного включения электромагнита «3» и «4». В гидравлических устройствах присутствуют насос «6», бак «7» и клапан «8».

Структурные формулы кинематических цепей и механизмов

Структурными формулами называются закономерности, связывающие число степеней свободы Н кинематической цепи механизма с числом звеньев и числом и видом его кинематических пар. Если принять что число степеней свободы совпадает с числом обобщенных координат, то для определения H достаточно найти общее число координат определяющих положение всех звеньев и число уравнений связывающих эти координаты. Разность между этими числами дает число независимых координат, если все уравнения связи независимы. Если такие звенья k, то общее число степеней подвижности равно 6k. Соединение звеньев в кинематической цепи определяет связи на движение звеньев. Ограничения движение зависит от класса кинематической пары. Если число пар каждого класса обозначить как P_n, где n – номер класса, то в самом общем случае кинематической цепи будет: P₁ – первого класса, P₂ – второго класса и т.п. Следовательно из 6k степеней подвижности, которые есть у свободных звеньев следует исключить те степени подвижности, которые ограничиваются кинематическими парами. Тогда число степеней подвижности пространственной кинематической цепи будет равно:

H=6k-5p₅-4p₄-3p₃-2p₂-p₁ (1)

Если одно из звеньев кинематической цепи не подвижно (стойка), то степень подвижности кинематической цепи (число степеней подвижности относительно звена, принятого за неподвижное, и

W=6n-5p₅-4p₄-3p₃-2p₂-p₁ (2)

Если звенья механизма движутся в одной плоскости, то механизм называется плоским и структурная формула для общего вида таких механизмов принимает вид в виде уравнения «3»

W=3n-2p₅- p₄ (3)

Формула была предложена Чебышевым в 1869 году. Формулы (2) и (3) получены из предложения что все уравнения связи независимы, но это условие выполняется не всегда. В общее число наложенных связей может войти q избыточных (повторных) связей, которые не уменьшают количество подвижности механизма, обращая его в статически-неопределимую систему. И тогда формула принимает вид:

W=6n-5p₅-4p₄-3p₃-2p₂-p₁+q (4)

W=3n-2p₅-p₄+q (5)

При q=0 механизм представляет статически-определимую систему, и сборка его происходит без деформации звеньев (самоустанавливающийся механизм). Сборка и движение такого механизма происходят при деформации его звеньев. В реальном механизме между элементами кинематических пар имеются зазоры. При движении механизма его звенья могут деформироваться – это причина шума при работе механизма. Поэтому при проектировании:

1. Закладывают точность изготовления деталей и монтажа деталей.

2. При проектировании предусматривают жесткость корпусных деталей для исключения перекоса осей вращения кинематических пар и параллельного смещения осей, шарниров или направляющих. Иначе возможно защемление или интенсивного изнашивания.

Все механизмы, в том числе и плоские, при анализе и синтеза структуры должны рассматриваться как пространственные.

В плоском четырехзвенном механизме (рис 2.9 А)

Все кинематические пары 5 класса являются одноподвижные. Если оси шарниров A, B,C, D строго параллельны между собой, то по формуле (3) степень подвижности. Степень подвижности будет равна:

W=3n-2p₅=3x3-2x4=1-6x3+5x4=3

Если точный механизм рассматривать как пространственный, то при W=1 число избыточных связей будет:

Q=W-6n+5p5=1-6x3+5x4

Устраняют их изменение подвижности отдельных кинематических пар. Если шарнир B заменить кинематической парой 3 класса, а шарнир C заменить сферической парой с пальцем (4 класс), то избыточные связи в механизме будут отсутствовать и W=1.

Рисунок 2.11 иллюстрирует замену высшей кинематической пары плоских механизмов звеном входящем в 2 низшие кинематические пары 5 класса. Механизм с низкими кинематическими парами называется заменяющий.