Кинематические пары

Кинематическая пара - соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение.

Кинематические пары классифицируются по числу условий связи (S), налагаемых парой на относительные движения звеньев. Условия связи уменьшают число степеней свободы (Н) звеньев в их относительном движении.

По числу связей, наложенных кинематической парой на относительное движение ее звеньев, все кинематические пары делятся на пять классов. Свободное тело (звено) в пространстве обладает шестью степенями свободы.

Кинематическая пара, представляющая собой шар на плоскости. Не нарушая соединение звеньев, шар можно вращать вокруг осей х, у, z и перемещать его вдоль осей х и у. Поэтому Н=5. Невозможно движение шара вдоль оси z , т.е. S=I. Исходя из равенства S=I, это кинематическая пара 1-го класса.

Пара "цилиндр на плоскости", является парой 2-го класса, где Н=4, S=2 (невозможны движения вдоль оси z и вокруг оси у).

Ниже показана пара 5-го класса (Н=I, S=5): с возможностью поступательного движения одного звена относительно другого вдоль оси х,

Совокупность поверхностей, линий, точек, по которым одно звено может соприкасаться с другим звеном, называется элементом кинематической пары.

По характеру соприкосновения кинематические пары подразделяются на высшие и низшие пары.

Высшая пара - кинематическая пара, элементом которой является линия или точка.

Низшая пара - кинематическая пара, элементом которой является

поверхность.

К низшим парам принадлежат: вращательная поступательная, винтовая, цилиндрическая, сферическая и плоскостная.

По виду замыкания кинематические пары разделяют на кинематические пары с силовым и геометрическим замыканием.

Силовое замыкание обеспечивает постоянное соприкосновение звеньев, образующих кинематическую пару, под действием силы веса, силы упругости пружины и т.п.

Геометрическое замыкание обеспечивает постоянное соприкосновение звеньев, соответствующими геометрическими формами элементов кинематической пары .

По предложению акад. И.И. Артоболевского кинематические пары делят на классы.

Для свободного тела в пространстве число степеней подвижности равно шести, тогда H = 6 – S, где S – число наложенных условий связи, изменяющееся от 1 до 5. При S = 6 кинематическая пара становится жестким звеном, а при S = 0 кинематической пары не существует.

При S = 1 кинематические пары имеют пять степеней подвижности и относятся к первому классу, при S= 2 – четыре степени подвижности и относятся ко второму классу. Наибольшее распространение получили кинематические пары 5 класса (одноподвижные). К ним относятся поступательная, вращательная и винтовая пары.

Основные кинематические пары

Наименование	Число степеней свободы	Число связей (номер класса)
поступательная	1	5
вращательная	1	5
цилиндрическая	2	4
сферическая	3	3
плоскостная	3	3
цилиндр - плоскость	4	2
Шар - плоскость	5	1