Пассивные звенья и кинематические пары

Пассивные звенья, входящие в механизм не оказывают влияния на относительные движения других звеньев, но вносят лишние степени подвижности, или накладывают избыточные связи. При структурном исследовании механизма необходимо их выявлять.

Пример 1: Определим степень подвижности кулачкового механизма рис. 2.2.

Рис. 2.2.

Решение: Кулачковый механизм (рис. 2.2., а) – плоский, трехзвенный (n = 3): звено 0 - стойка; звено 1 - кулачок, совершает вращательное движение; звено 2 – толкатель (выходное), совершает возвратно-поступательное движение.

Стойка принята за нулевое звено. Звенья соединены между собой тремя кинематическими парами (на структурной схеме они обозначены буквами латинского алфавита). Характеристику кинематических пар приводим в табл. 2.2.

Определяем степень подвижности механизма по формуле Чебышева П.Л. с учетом того, что n = 3; р ₅ = 2; р ₄ = 1

W = 3× (3 - 1) - 2 × 2 - 1 × 1 = 1

С целью уменьшения сопротивления движению на толкатель устанавливают ролик – звено 2’ (рис. 2.2, б). Характеристику кинематических пар приводим в табл. 2.3.

Таблица 2.2.

Обозначение	Наименование	Какими звеньями образована	Класс	Характеристика
О 1	Вращательная	Кулачок 1 - стойка 0		Плоская, низшая
А	Кулачковая	Кулачок 1 - толкатель 2		Плоская, высшая
В	Поступательная	Толкатель 3 - стойка 0		Плоская, низшая

Определяем степень подвижности механизма по формуле Чебышева П.Л. с учетом того, что n = 4; р ₅ = 3; р ₄ = 1

W = 3× (4 - 1) - 2 × 3 - 1 × 1 = 2

Таким образом, ролик – пассивное звено, установка которого привела к лишней степени подвижности механизма.

Таблица 2.3

Обозначение	Наименование	Какими звеньями образована	Класс	Характеристика
О 1	Вращательная	Кулачок 1 - стойка 0		Плоская, низшая
А	Кулачковая	Кулачок 1 - ролик 2’		Плоская, высшая
А ’	Вращательная	Ролик 2’ - толкатель 3		Плоская, низшая
В	Поступательная	Толкатель 3 - стойка 0		Плоская, низшая

Пример 2: Определим степень подвижности механизма щёковой камнедробилки рис. 2.3.

Рис. 2.3.

Решение: Шарнирный механизм (рис. 2.3, а) – плоский, четырёхзвенный (n = 4): звено 0 - стойка; звено 1 - кривошип, совершает вращательное движение; звено 2 – шатун, совершает сложное плоско-параллельное движение; звено 3 – коромысло (выходное), совершает неполно-оборотное вращательное движение.

Стойка принята за нулевое звено. Звенья соединены между собой четырьмя кинематическими парами (на структурной схеме они обозначены буквами латинского алфавита). Характеристику кинематических пар приводим в табл. 2.4.

Определяем степень подвижности механизма по формуле Чебышева П.Л. с учетом того, что n = 4; р ₅ = 4; р ₄ = 0

W = 3× (4 - 1) - 2 × 4 - 1 × 0 = 1

С целью увеличения жесткости конструкции устанавливают дополнительное звено 4 (врезая шарниры С и D) (рис. 2.3, б). Характеристику кинематических пар приводим в табл. 2.5.

Таблица 2.4.

Обозначение	Наименование	Какими звеньями образована	Класс	Характеристика
О 1	Вращательная	Кривошип 1 - стойка 0		Плоская, низшая
А	Вращательная	Кривошип 1 - шатун 2		Плоская, низшая
В	Вращательная	Шатун 2 – коромысло 3		Плоская, низшая
О 3	Вращательная	Коромысло 3 - стойка 0		Плоская, низшая

Определяем степень подвижности механизма по формуле Чебышева П.Л. с учетом того, что n = 5; р ₅ = 6; р ₄ = 0

W = 3× (5 - 1) - 2 × 6 - 1 × 0 = 0

Таким образом, шатун 4 – пассивное звено, установка которого привела к избыточной связи механизма.

Таблица 2.5

Обозначение	Наименование	Какими звеньями образована	Класс	Характеристика
О 1	Вращательная	Кривошип 1 - стойка 0		Плоская, низшая
А	Вращательная	Кривошип 1 - шатун 2		Плоская, низшая
С	Вращательная	Кривошип 1 - шатун 4		Плоская, низшая
В	Вращательная	Шатун 2 – коромысло 3		Плоская, низшая
D	Вращательная	Шатун 2 – шатун 4		Плоская, низшая
О 3	Вращательная	Коромысло 3 - стойка 0		Плоская, низшая