Совокупность деталей, связанных между собой неподвижно, и образующих одну жесткую систему тел, называется звеном механизма. Совокупность неподвижных деталей в механизме образует одну жесткую неподвижную систему тел, которая называется стойкой. Соответственно, каждый механизм имеет как минимум одну стойку и несколько подвижных звеньев, двигающихся относительно стойки и друг относительно друга.
Подвижное соединение двух звеньев называется кинематической парой. Различают следующие виды кинематических пар: плоские и пространственные, низшие и высшие, вращательные и поступательные.
У низших пар звенья соприкасаются своими элементами по поверхности (по плоскости), у высших по линии (в точке).
Чтобы механизм функционировал, звенья кинематической пары должны постоянно соприкасаться, т.е. пары должны быть замкнутыми. Замыкание пары может быть кинематическим и силовым. Кинематическое замыкание обеспечивается конструктивной формой элементов пары. Силовое замыкание обеспечивается путем использования силы веса, давления пружины и т.д.
Свободное тело имеет в пространстве 6 степеней свободы (3 поступательных и 3 вращательных). На плоскости тело имеет 3 степени свободы (2 поступательных и 1 вращательную). Схема представлена на рис. 1.
Z
Y
| Условиями связи называют такие ограничения, наложенные на движение тела, каждое из которых поглощает одну степень свободы. По числу условий связи, налагаемых кинематической парой на относительное движение, все пары в пространстве делят на 5 классов, а на плоскости – на Условия пространственного движения представлены в табл. 7.1, плоского – а табл. 7.2. | ||||||||||||||||||||||||||||||||
| Рис. 1 Степени свободы механизма в пространстве |
X
Таблица 1. Условия пространственного движения.
| Класс пары | Число наложенных связей | Число оставшихся степеней своболы | Примеры |
| Шар на плоскости | |||
| Шар в трубе того же диаметра | |||
| Шар в шаре того же диаметра (шаровой шарнир) | |||
| Цилиндр в цилиндре того же диаметра (пространственная поступательная пара) | |||
| Плоский шарнир. Плоская поступательная пара |
Таблица 2 Условия плоского движения
| Класс пары | Число наложенных связей | Число оставшихся степеней свободы | Примеры |
| Плоская кулачковая пара | |||
| Плоский шарнир. Плоская поступательная пара |
Для свободного тела справедливо: S = 6 - H
Для тела, расположенного на плоскости: S =3 - H
S - число наложенных условий связи;
H - число оставшихся степеней свободы тела.
Система звеньев, связанных между собой кинематическими парами, называется кинематической цепью. Кинематическая цепь представляет собой основу любого механизма. Кинематические цепи предназначены для изучения структуры механизма и его функционирования. При этом не учитывают конструктивные особенности конкретного механизма, а на чертеже показывают условные обозначения звеньев и кинематические особенности механизма:
- способы соединения звеньев между собой;
- размеры звеньев, определяющие геометрию их движения.
Изображение механизма с учетом данных особенностей называют кинематической схемой. Различают следующие виды кинематических цепей:
- плоские и пространственные;
- простые и сложные (в простой цепи каждое звено входит не более, чем в две кинематические пары с другими звеньями; в сложной цепи имеется по крайней мере одно звено, входящее более, чем в две пары);
- замкнутые и открытые (в замкнутой цепи все звенья образуют один или несколько замкнутых контуров).
 | |||
 | |||
а б
Рис. 2 Простая замкнутая (а) и сложная открытая (б) кинематическая цепь