Шарнирный механизм

Шарнирный механизм – механизм, имеющий в своей конструкции один или несколько шарниров в виде звеньев – вращательных пар. Шарнирные механизмы подразделяются на:

1) двухзвенные (самые простые);

2) трехзвенные;

3) четырехзвенные.

Четырехзвенные шарнирные механизмы в механических системах применяются очень часто, к ним относятся:

1) кривошипно-коромысловый механизм;

2) двухкривошипный механизм;

3) двухкоромысловый механизм.

В состав кривошипно-коромыслового механизма входят: кривошип (вращающееся звено шарнирного механизма) и коромысло. Кривошипно-коромысловый механизм предназначен для преобразования вращательного движения кривошипа в качательное движение коромысла или наоборот, качательного движения коромысла во вращательное движение кривошипа. Двухкривошипный механизм представляет собой шарнирный четырехзвенный механизм, в который входят два кривошипа. Данный механизм служит для передачи и преобразования вращательного движения. При вращении первого кривошипа движение через шатун передается второму кривошипу, при этом за один оборот первого кривошипа второй кривошип совершает также один оборот. Кроме того, углу поворота данного кривошипа соответствует угол поворота другого кривошипа. Двухкоромысловый механизм функционирует как шарнирный четырехзвенный механизм, в состав которого входят два коромысла. Такой механизм служит для преобразования качательного движения одного коромысла в качательное движение другого коромысла. Первое коромысло взаимодействует со вторым коромыслом посредством шатуна, при этом каждому значению угла поворота первого коромысла (кроме крайних положений этого коромысла) соответствуют два значения угла поворота второго коромысла, и наоборот – каждому значению (кроме крайних положений второго коромысла) соответствуют два значения угла поворота. Функция положения двухкоромыслового механизма имеет замкнутую форму и может быть реализована только при задании определенного направления при переходе звеньев через «мертвые» точки.

Шатун

Шатун – звено рычажного механизма, образующее кинематические пары только с подвижными звеньями. Шатун выполняют в виде одной или нескольких жестко соединенных между собой деталей. Обычно шатун имеет отверстия, цапфы, направляющие – элементы кинематических пар, посредством которых он взаимодействует с другими звеньями. Шатун может быть соединен с тремя подвижными звеньями посредством двух вращательных пар. Кроме того, возможны и другие сочетания элементов кинематических пар, например, в коромыслово-кулисном мханизме коромысло и кулиса взаимодействуют посредством шатуна. Такой механизм служит для преобразования качательного движения входного звена (коромысла или кулисы) в качательное движение входного звена (другой кулисы или коромысла). Другой пример применения двух шатунов – механизм косилки сельскохозяйственной машины. В данном примере через первый шатун, рычаг и второй шатун движение звеньев от привода преобразуется в возвратно-поступательное движение ножа, срезающего траву.

Шатун также является важной составной частью кривошипно-ползунного механизма, в котором он шарнирно соединен с ползуном и кривошипом. В процессе работы такого механизма крайние точки хода ползуна получаются в том случае, когда центры шарниров кривошипа и шатуна располагаются на одной линии.

В кулачково-мальтийском механизме шатун является важным подвижным элементом, имеющим зацепление посредством цевки с выходным звеном.

В указанном механизме шатун движется относительно кулисы возвратнопоступательно вследствие его взаимодействия с неподвижным кулачком. Применяют кулачково-мальтийский механизм в станках-автоматах и автоматических линиях.