8

Кинематические цепи подразделяют на плоские и пространственные. Плоская кинематическая цепь – это цепь, в которой точки звеньев совершают движение в одной или параллельных плоскостях. В последнем случае, кинематическая цепь будет пространственной. По своей сути, модель механизма – это кинематическая цепь, в которой одно из звеньев является неподвижным (системой отсчета), такое звено называется стойкой. Все другие звенья механизма являются подвижными. Среди звеньев механизма имеется по крайне мере одно звено, закон движения которого считается известным. Такое звено называется входным.

Среди подвижных звеньев механизма выделяют также выходное (выходные) звено (звенья). Выходным называется звено, совершающее движение, для выполнения некоторого технологического процесса, для которого и предназначен механизм.

1.2. Классификация кинематических пар

Кинематические пары классифицируют по числу независимых движений двух звеньев, образующих пару. Количество независимых координат, задание которых однозначно определяют положение одного звена относительно другого, называют число степенной свободы или степенью подвижности пары. Кинематическую пару, оставляющую S степеней свободы в относительном движении звеньев, называют S – подвижной.

Кинематические пары бывают одноподвижными, двухподвижными, трех-, четырех- и пятиподвижными. К одноповижным относят: вращательную (рис. 1.1, б; 1.2, б), поступательную (рис. 1.1, в), винтовую (рис. 1.1, г) пары.

Кинематические пары различают по характеру соприкосновения звеньев. Низшей называется кинематическая пара, в которой относительное движение двух звеньев может быть получено постоянным соприкосновением элементов по поверхности (сферической, цилиндрической, конической, плоскости и др.).

9

Рис.1.1

К примеру, цилиндрический шарнир (рис. 1.1, б), плоскость (1.1, в). Высшей называется кинематическая пара, в которой относительное движение двух звеньев может быть получено соприкосновением по линии или в точке (два зубца зубчатых передач передают движение от одного зубчатого колеса другому по линии зацепления, кулачок при вращении передает движение толкателю в кулачковых механизмах в точке). (Рис. 1.3, 1.4, 1.5).

Для того, чтобы элементы пары находились в постоянном контакте, они должны быть замкнуты геометрически (за счет конструктивной формы звеньев, например, как в цилиндрической и вращательной парах или силовым способом

(рис.1.3) (силой тяжести, пружиной и т.п.) [1], [7], [10], [12], [13].

1.3.Основные виды механизмов и их структурные схемы

Взависимости от геометрических поверхностей, образовавших кинематическую пару, механизмы делят на механизмы с низшими и высшими кинематическими парами. К последним относятся все те механизмы, у которых хот бы одна из кинематических пар является высшей (рис. 1.3, 1.4, 1.5).

10

Механизмы с низшими парами чаще всего называются рычажными. Рычажный механизм, содержащий только вращательные пары, называется шарнирным (рис. 1.2).

Рис. 1.2

Механизм можно изобразить в виде «скелета» структурной схемы, построенной с помощью условных обозначений звеньев и кинематических пар без учета их размеров, и кинематической схемой, где размеры звеньев учтены. На структурных и кинематических схемах звенья нумеруются арабскими цифрами, а кинематические пары обозначаются прописными латинскими буквами.

На рис 1.1, 1.2 показаны примеры структурных схем ряда рычажных механизмов. На рис. 1.1, а представлен механизм, который служит для преобразования вращательного движения звена 1 в поступательное движение звена 3 (и наоборот). За звеньями рычажных механизмов в зависимости от вида движения закрепились определенные названия. Звено 1, совершающее полный оборот вокруг неподвижной оси, называют кривошипом, а звено 3, которое

11

совершает прямолинейно-поступательное движение, называют ползуном (рис. 1.1, а). Механизм, в состав которого входят эти звенья, называется криво- шипно-ползунным. Звено 2, совершающее плоскопараллельное движение и образующее вращательные пары с подвижными звеньями, называют шатуном. Четвертым звеном этого механизма является стойка 4.

На рис. 1.2, а представлен механизм, называемый четерехзвенным шарнирным или кривошипно-коромысловым механизмом, поскольку звено 3, совершающее возвратно-вращательное движение (неполный оборот вокруг неподвижной оси С), называют коромыслом. Механизм, приведенный на рис. 1.2, в, называют кулисным, состоящим из кривошипа 1, кулисы – звено 3 (подвижная направляющая для звена 2) и звена 2, движущего поступательно по звену 3, которое называется кулисным камнем.

На рис. 1.3 представлена кинематическая схема кулачкового механизма, который состоит из стойки 3, кулачка 1 и толкателя 2. Звенья 1 и 2 образуют высшую кинематическую пару А, а звенья 1-3 вращательную С и 2-3 поступательную пару В. Механизм преобразует вращательное движение кулачка в поступательное движение толкателя.

Фрикционный механизм (рис. 1.4) состоит из стойки 3, двух цилиндрических роликов 1, 2, которые со стойкой образуют вращательные пары. Передача движения осуществляется при помощи сил трения между звеньями 1 и 2, образующими высшую кинематическую пару А. Замыкание фрикционной пары 1, 2 является силовым.

Зубчатый механизм (рис. 1.5) состоит из стойки 3, звеньев 1 и 2 – зубчатых колес, образующих высшую кинематическую пару А, звенья 1 и 2 образуют вращательные низшие пары со стойкой 3. Замыкание звеньев 1 и 2 является геометрическим.

Мальтийский механизм (рис. 1.6) состоит из стойки 3, кривошипа 1 (О1А) и мальтийского креста 2. Кривошип и мальтийский крест со стойкой образуют вращательные низшие пары, а цевка кривошипа с пазом мальтийского

12