Теоретическая часть. 1.1. Основные определения

1.1. Основные определения

Механизм – система твердых тел, называемых звеньями, предназна­ченная для преобразования движения одного или нескольких звеньев в тре­буемые движения других звеньев. Звено может состоять изодной или не­скольких жестко соединенных между собой деталей.

Стойка – неподвижное звено.

Входное звено – звено, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в требуемые движения других звеньев. На модели механизма оно определяется наличием ручки.

Выходное звено – звено, совершающее движение, для выполнения ко­торого предназначен механизм.

Кинематическая пара – соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение. Пары, в которых элементом со­прикосновения является точка или линия, называются высшими; пары с со­прикосновением звеньев по поверхности называются низшими. Низшие пары подразделяются на вращательные, поступательные, цилиндрические, винто­вые, сферические и плоскостные.

Класс кинематической пары определяется количеством наложенных связей, т. е.

S = 6 – Н,

где S – число связей (ограничений), наложенных парой на относительные движения звеньев; Н – число возможных относительных движений звеньев.

Кинематическая цепь – система звеньев, связанных между собой ки­нематическими парами.

1.2.Классификация механизмов

Механизмы подразделяются на:

- плоские и пространственные;

- трех, четырех, пяти, шести и многозвенные;

- рычажные, шарнирные, кулачковые, зубчатые, фрикционные, ременные, цепные и др.

Плоский механизм – механизм, подвижные звенья которого совершают плоское движение, параллельное одной и той же неподвижной плоскости. Все остальные механизмы, относятся к пространственным.

Рычажным называется механизм, звенья которого образуют только низшие кинематические пары.

Шарнирный механизм – частный случай рычажного, в котором звенья образуют только вращательные пары.

Зубчатым называют механизм, предназначенный для прямого преобра­зования параметров вращательного движения входного звена – зубчатого колеса, червяка в параметры движения выходного звена – зубчатого колеса, червячного колеса.

Зубчатым колесом называется вращающееся звено, имеющее замкну­тый зубчатый контур. Меньшее из двух зубчатых колес в паре называют шестерней.

Зубчатые механизмы подразделяют:

а) по расположению осей

- с параллельными осями зубчатых колес (цилиндрические),

- с пересекающимися осями (конические),

- с перекрещивающимися осями (червячные);

б) по направлению зубьев

- прямозубые,

- косозубые,

- шевронные,

- с криволинейным зубом.

Кулачковым называют механизм, в состав которого входит кулачок

- звено, имеющее элемент высшей пары, выполненный в виде поверхности переменной кривизны. Звено кулачкового механизма, совершающее поступа­тельное движение, называется толкателем.

Фрикционным называют механизм, передающий движение с помощью сил трения.

Механизмами с гибкой связью называются механизмы, в которых движение передается гибким звеном. К ним относятся цепные и ременные пе­редачи.

Цепная передача служит для передачи вращения между параллельными осями с помощью звездочек и перекинутой между ними бесконечной цепи.

Ременная передача передает вращательное движение с помощью беско­нечного приводного ремня, натянутого на шкивы.

1.3.Виды рычажных механизмов и их звенья

Шарнирный четырехзвенник – шарнирный четырехзвенный механизм.

Шарнирный четырехзвенник, в состав которого входят кривошип и ко­ромысло, называется кривошипно-коромысловым; два кривошипа, – двухкривошипным; два коромысла, – двухкоромысловым.

Рычажный четырехзвенный механизм, в состав которого входят криво­шип и ползун, называется кривошипно-ползунным, коромысло и ползун, – коромыслово-ползунным; кулиса, – кулисным.

Кривошип – вращающееся звено рычажного механизма, которое может совершать полный оборот вокруг неподвижной оси.

Коромысло – вращающееся звено рычажного механизма, которое мо­жет совершать неполный оборот вокруг неподвижной оси.

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

Ползун – звено рычажного механизма, образующее поступательную пару со стойкой.

Кулиса – звено рычажного механизма, вращающееся вокруг неподвиж­ной оси (или движущееся поступательно относительно стойки) и образующее с другим подвижным звеном – камнемкулисы поступательную пару.

1.4.Составление кинематической схемы и определение числа степеней подвижности механизма

При анализе механизма его изображают в виде кинематической схемы. Схема выполняется в соответствии с условными обозначениями, установлен­ными ГОСТ 2.770-68, выдержки из которого приведены в приложении 2.

Число степеней подвижности пространственного механизма определя­ется по формуле

W = 6n - 5р₅ - 4p₄ - 3p₃ - 2p₂ -p₁,

где n – число подвижных звеньев механизма; р_n — число кинематических пар соответственно пятого, четвертого, третьего, второго и первого классов.

Для определения числа степеней подвижности плоского механизма пользуются формулой П. Л. Чебышева

W = 3n -2p₅ – р₄.

Рис.1. Сложный шарнир

Степень подвижности механизма показывает, скольким звеньям надо задать движение, чтобы все остальные подвижные звенья начали двигать­ся определенным образом. В тех случаях, когда в механизме имеются сложные шарниры, соединяющие более двух звеньев (рис. 1), число кинематических пар принимается на еди­ницу меньше числа соединяемых звеньев.

Следует иметь в виду, что в механизмах могут встретиться пассивные связи и лишние степени свободы, не влияющие на движение звеньев меха­низма. На рис. 2,а изображена схема механизма параллелограмма, в котором звено 4 накладывает пассивную связь; на рис. 2,6 – схема кулачкового меха­низма, в котором за счет вращения вокруг своей оси ролика 2 появляется лишняя степень свободы.

Рис. 2. Пассивная связь и лишняя степень свободы