Основные определения и положения
Механизм - совокупность связанных между собой тел (звеньев), имеющих определенные движения. Механизм служит для передачи и преобразования движения.
Звено - одно тело или несколько жестко соединенных тел.
Кинематическая пара - подвижное соединение двух звеньев (рис. 2.1).
a) б) в)
а) вращательная; б), в) поступательная
Рисунок 2.1 — Кинематические пары плоских механизмов
В зависимости от числа наложенных связей пары подразделяют на классы. Класс пары определяется числом наложенных связей.
Совокупность кинематических пар называется кинематической цепью.
На рисунке 2.2 представлены звенья механизмов.
Неподвижное звено называется стойкой (рис. 2.2, ж). Звено 1, вращающееся вокруг неподвижной оси, называется кривошипом (рис. 2.2, а).
Звено 2, качающееся вокруг неподвижной оси, называется балансиром или коромыслом (рис. 2.2, б). Звено 3, совершающее сложное движение параллельно какой-либо плоскости, называется шатуном (рис. 2.2, в). Звено 4, движущееся возвратно-поступательно, называется ползуном (рис. 2.2, г). Звено 5, выполненное в виде рейки с пазом, называется кулисой, в пазу кулисы скользит камень 6 (рис. 2.2, д).
Звено, которому извне сообщается движение, называется ведущим. Остальные подвижные звенья называются ведомыми.
Структурное исследование механизма заключается в определении количества звеньев, кинематических пар и числа степеней свободы механизма.
Подвижность кинематической цепи определяют по отношению к стойке.
Для пространственного механизма число степеней свободы определяется формулой Сомова-Малышева:
W = 6n - 5p5 - 4p4 - 3p3 - 2p2 - 1p1 , (2.1)
где п - число подвижных звеньев;
p5 p4 p3 p2 p1 -число кинематических пар 5-го, 4-го, 3-го, 2-го и 1-го класса.
a) б) в)
д) е) ж)
а) кривошип, совершает вращательное движение; б) коромысло,
совершает качательное движение; в) шатун, совершает плоскопараллельное движение; г) ползун, совершает возвратно-поступательное движение; д) кулиса - подвижная направляющая (звено 5); е) кулачок - ведущее звено кулачкового механизма (звено 7);
ж) стойка - неподвижное звено Рисунок 2.2 - Звенья плоских механизмов
Основные разновидности плоских механизмов представлены на рисунке 2.3.
а) кривошипно-ползунный; б) кривошипно-коромысловый;
в), г) кривошипно-кулисный Рисунок 2.3 - Основные плоские механизмы
Для плоского механизма степень свободы определяется по формуле П.Л. Чебышева
2.2 Пример. Определение степени свободы плоского механизма
Определить число степеней свободы плоского механизма, изображенного на рисунке 2.4.
Рисунок 2.4 - Кривошипно-ползунный механизм
Решение
1. Определяем число звеньев: звено 1 - кривошип, 2 - шатун, 3 - ползун, 4 - стойка. Итого четыре звена, из них три (1, 2 и 3) подвижных, п = 3.
2. Определяем число кинематических пар. Звенья 1 и 4 соединяются вращательной парой пятого класса, точка А. Звенья 1 и 2 соединяются вращательной парой пятого класса, точка В. Звенья 2 и 3 соединяются вращательной парой пятого класса, точка С. Звено 3 и 4 соединяются поступательной парой пятого класса (ползун в направляющих), Таким образом, имеем четыре пары пятого класса, р5 = 4.
3. Определяем число степеней свободы механизма по формуле П.Л. Чебышева:
2.3 Контрольные вопросы
1. Что такое механизм, его назначение, из чего он состоит?
2. Что такое звено?
3. Что такое кинематическая пара?
4. Перечислить различные типы механизмов, звеньев и кинематических пар.
5. Как определяется класс кинематической пары?
6. Перечислить пары пятого класса.
7. Как определяется подвижность механизма?