1.Основні поняття теорії механізмів і машин.

ТММ – це наукова дисципліна, яка вивчає різноманітні властивості механізмів і машин (структурні, кінематичні, динамічні), а також методи проектування їх схем.

Машина — це комплекс пристроїв, елементи яких здійснюють механічні рухи і при цьому має місце перетворення енергії з одного виду в інший, зміна форми і об’єму об’єкту, перетворення інформації з метою заміни або полегшення фізичної чи розумової праці людини.

В залежності від свого призначення розрізняють енергетичні, транспортні, технологічні, контрольно-керуючі, математичні (логічні), кібернетичні машини.

Механізм — система взаємопов'язаних тіл, що призначена для циклічного перетворення руху одного або декількох вхідних ланок у потрібний рух вихідних ланок. Механізм складає основу більшості машин і застосовується в різноманітних технічних об'єктах.

Тверді тіла, з яких складається механізм, називаються ланками.

Вхідна ланка – це така ланка, рух якої наперед відомий, і цей рух перетворюється в потрібний рух вихідної ланки.

Вихідна ланка – це така ланка механізму, рух якої ми отримуємо в результаті перетворення руху вхідної ланки.

Рухома ланка механізму – це сукупність деталей, які з’єднані між собою жорстко, і які під час роботи механізму рухаються як одне ціле.

Нерухома ланка механізму – це сукупність всіх деталей, які нерухомо зв’язані з корпусом механізмів.

Рухоме зєднання будь-яких двох ланок механізму називається кінематичною парою.

2.Кінематичні пари і їх класифікація.

Кінематична пара — рухоме зєднаня двох ланок механізму.Точку, лінію або поверхню якими дотикаються дві ланки, утворюючи кінематичну пару, називають елементами кінематичної пари. Будь-який рух вільного тіла в просторі можна зобразити як результат додавання шести незалежних рухів – трьох поступальних паралельно осям координат. При з’єднані двох ланок кінематичною парою, вони втрачають від одного до п’яти відносних простих рухів. Утрачені рухи називають в’язями. У відповідності з класифікацією академіка І.І. Артоболєвського такі кінематичні пари поділяють на п’ять класів. Клас кінематичної пари визначається числом в’язей, що накладаються на відносний рух ланок. Кількість в’язей підраховується за формулою:

S=6-H,

де Н – число відносних незалежних рухів.

В залежності від виду елементів кінематичні пари поділяються на нижчі й вищі. Якщо елементом кінематичної пари є точка або лінія, то її відносять до групи вищих кінематичних пар. У нижчих кінематичних парах елементом є поверхня.

3. Число ступенів вільності механізмів.

Зєднані між собою кінематичними парами ланки називають кінематичним ланцюгом. Розрізняють замкнуті, незамкнуті і

складні кінематичні ланцюги. У замкнутих кінематичних ланцюгах кожна ланка входить не менше ніж у дві кінематичні пари, утворюючи замкнуті контури. В незамкнутих кінематичних ланцюгах є ланки, що входять тільки в одну кінематичну пару і не утворюють замкнутих контурів. Складні ланцюги складаються з замкнутих і незамкнутих контурів. Ланки, які входять в одну кінематичну пару, називають повідками і мають елементи зовнішніх кінематичних пар, якими вони приєднуються до інших кінематичних ланцюгів. Кожний кінематичний ланцюг має одну нерухому ланку – стояк. Обовязковою ознакою кінематичного ланцюга є його рухомість. У протилежному випадку керувати ланцюгом неможливо. Оцінка рухомості кінематичного ланцюга відносно нерухомої системи координат здійснюється за значеннями незалежних параметрів, які називають узагальненими координатами. Узагальненими координатами механізму називають незалежні між собою координати, які визначають положення всіх ланок механізму відносно стояка. Кінематичний ланцюг входить до складу кожного механізму утвореного з твердих тіл.

Число ступенів вільності механізму – це число простих незалежних рухів, які необхідно задати одній або декільком ланкам механізму для того, щоб рух механізму став закономірним. У складних механізмах визначення ступеня вільності візуально неможливе. Це можна встановити такими міркуваннями. Якщо механізм утворений кінематичним ланцюгом із n рухомих ланок, то для опису їх положення в просторовій системі координаті, без врахування характеру зєднання ланок необхідно 6n координат. Оскільки кожна кінематична пара накладає на відносний рух ланок число обмежень – 5,4,3,2,1, яке визначається її класом, то, у загальному випадку, ступінь вільності визначається, як різниця між числом координат і числом накладених в’язей.

W=6n-5p₅-4p₄-3p₃-2p₂-p₁,

де p₁,p₂,p₃,p₄,p₅ – число кінематичних пар відповідних класів.

Якщо переміщення ланок механізму відбувається в одній або декількох паралельних між собою площинах, то такий механізм називають плоским. Для утворення плоских механізмів достатньо включити в кінематичний ланцюг кінематичні пари 5-го і 4-го класів, які накладають на рух у площині відповідно два й одне обмеження, а для опису руху рухомих ланок кінематичного ланцюга в площині 3n координат. Структурна формула тоді набуває вигляду:

W=3n-2p₅-p₄.