3. Классификация кинематических пар

Совокупность поверхностей, линий и отдельных точек звена, по которым оно может соприкасаться с другим звеном, образуя кинематическую пару, называется элементом кинематической пары.

Кинематические пары делятся на низшие и высшие.

Таблица 1

Wr	Sr	Название пары	Рисунок	Условное обозначение
1	5	Поступательная
1	5	Вращательная
1	5	Винтовая
2	4	Цилиндрическая
2	4	Сферическая с пальцем
3	3	Сферическая
3	3	Плоскостная
4	5	Цилиндр-плоскость
5	1	Шар-плоскость

Низшей называется кинематическая пара, в которой относительное движение двух звеньев может быть получено постоянным соприкосновением ее элементов по поверхности.

Высшей называется кинематическая пара, в которой относительное движение двух звеньев может быть получено соприкосновением ее элементов только линиями или точками.

Введем обозначения:

Н – число степеней свободы в относительном движении двух звеньев, образующих кинематическую пару;

S – число уравнений геометрических связей, налагаемых на относительное движение указанных звеньев.

Всегда выполняется равенство: Н+S=6.

Число S уравнений связей принимается за номер класса кинематической пары, а в зависимости от числа пары подразделяются на одно-, двух-, трех-, четырех- и пятиподвижные.

Так, если Н = 1 и соответственно S = 5, то данная пара является одноподвижной и относится к пятому классу.

В зависимости от характера относительного движения двух звеньев, кинематические пары могут быть различного вида. В табл.1 приведены девять видов кинематических пар вместе с соответствующими значениями Н и S, а также условными графическими обозначениями пар. Пары вида «цилиндр – плоскость» и «шар – плоскость» относятся к высшим, а семь предыдущих пар в табл.1 – к низшим. Для шести первых видов пар (см. табл.1) введем буквенные обозначения: П (поступательная), В (вращательная), Ви (винтовая), Ц (цилиндрическая), С_п (сферическая с пальцем) и С (сферическая).

4. Классификация механизмов и виды звеньев

Механизмы делятся на плоские и пространственные.

Механизм называется плоским, когда все точки его подвижных звеньев движутся во взаимно параллельных плоскостях. В других случаях механизм называют пространственным.

Среди всего многообразия механизмов выделяют следующие группы механизмов: рычажные, кулачковые, зубчатые, фрикционные, с гибкими связями (ременная передача, цепная передача) и др.

Звенья рычажных механизмов образуют друг с другом пары вида П, В, Ви, Ц, С_п или С, причем в плоских рычажных механизмах встречаются только одноподвижные пары - П и В.

За звеньями механизмов в зависимости от характера их движения закрепились определенные названия.

Кривошип – звено, которое образует вращательную пару со стойкой и может совершать полный оборот вокруг оси этой пары.

Коромысло – звено, которое образует вращательную пару со стойкой и может совершать только неполный оборот вокруг оси этой пары. С подвижным звеном кривошип и коромысло образуют, как правило, вращательную пару.

Ползун – звено, образующее поступательную пару со стойкой и движущееся прямолинейно - поступательно.

Шатун – звено, образующее кинематические пары только с подвижными звеньями.

Кулиса – звено, вращающееся вокруг неподвижной оси и образующее с другим подвижным звеном поступательную пару.

Кулачок – звено, которому принадлежит элемент высшей пары, выполненный в виде поверхности или кривой переменной кривизны.

Зубчатое звено – звено, имеющее выступы (зубья) для передачи движения посредством взаимодействия с выступами другого звена (тоже зубчатого). Вращающееся зубчатое звено называется зубчатым колесом.

В дальнейшем будем рассматривать плоские рычажные механизмы. Некоторые схемы плоских рычажных механизмов показаны на рис.1, рис.2 и рис.13.

В шестизвенном механизме первого типа (см. рис.1) входное звено 1 является кривошипом, звенья 3 и 5 – коромыслами, а звенья 2 и 4 – шатунами. В четырехзвенном механизме второго типа (рис.2) звено 1 – кулиса, 2 – шатун, 3 – коромысло. В четырехзвенном механизме первого типа (рис.13) входное звено 1 – ползун, звено 2 – шатун, а звено 3 — коромысло.