Звенья и кинематические пары

Теория машин и механизмов

Структурные элементы механизмов

Механизмы представляют собой совокупность тел или частей механизма, движущихся как единое целое. Каждое такое тело называется звеном. Звено может быть выполнено без сборочных операций, и тогда оно называется простым. С применением сборочных операций называется сложным. Простые звенья называются деталями. Звенья различают:

1. По конструктивным признакам (зубчатые колеса, поршень, вал).

2. По возможности деформации (жесткое, гибкое звено).

3. По характеру движения (звено, совершающее полное оборотное движение, называется кривошипом. При неполно-оборотном вращении звена оно называется коромыслом, звено, а движущееся возвратно-поступательно, называется ползуном).

Формирование механизма, т.е. объединение его частей в единое целое осуществляется с помощью кинематических пар (соединений, сопряжений), двух соприкасающихся звеньев, допускающих их относительное движение.

Конструктивно любая пара есть подвижное сопряжение соединяемых частей звеньев, в котором силовой поток от одного звена к другому передается за счет геометрического замыкания (запирания с помощью дополнительной детали оси или силового замыкания, прижатия силами упругости или тяжести).

Соединительные части пары контактируют между собой в ненагруженном состоянии в точке, по линии, по поверхности. Кинематические пары передают нагрузку и движение по характеру соприкосновения элементов пары между собой. Пары подразделяются на:

1. Низшие (звенья между собой контактируют по поверхности).

2. Высшие (звенья между собой контактируют по линии или точке).

Звенья и кинематические пары

Высшие кинематические пары имеют меньше потерь на трение, зато низшие обладают большей нагрузочной способностью. По числу наложенных усилий связей (С) или степеней подвижности (Н) на относительное движение звеньев, кинематические пары делятся на классы (по предложению Артоболевского). Для свободного тела в пространстве число степеней подвижности равно 6, а С и Н связаны соотношением Н=6 – С, где С изменяется от 1 до 5. При С=6 кинематическая пара становится жестким соединением (звеном). А при С=0 кинематическая пара не существует, а 2 звена движутся в пространстве независимо друг от друга. При С=1 кинематическая пары имеют 5 степеней подвижности(5-ти подвижные). При С=2 имеют 4 степени подвижности.

Наиболее распространены кинематические пары 5-го класса (одноподвижные). К ним относятся:

· Поступательная

· Вращательная

· Винтовая

Роль вращательной пары может использовать и более сложная конструкция - шарикоподшипник, роликоподшипник. В винтовой паре между поступательным перемещением L и углом поворота φ существует зависимость: L=Р φ/ 2π; Р – шаг резьбы.