1 что такое механизм звено кинематическая пара

Основные понятия и определения. К основным понятиям данной темы курса относятся: машина, механизм, звено, кинематическая пара, кинематическая цепь

К основным понятиям данной темы курса относятся: машина, механизм, звено, кинематическая пара, кинематическая цепь.

Механизмом называется устройство, предназначенное для преобразования движения одного или нескольких твердых тел в требуемые движения других твердых тел.

Твердое тело, входящее в состав механизма, называется звеном. Звено может состоять из одной или нескольких неподвижно соединенных деталей, движущихся как одно целое.

Подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев называется кинематической парой. Кинематические пары различают по характеру соприкосновения звеньев: пару называют низшей, если элементы звеньев соприкасаются по поверхности, и высшей, если только по линиям или в точках. Одно из преимуществ низших пар по сравнению с высшими – возможность передачи больших сил, поскольку контактная поверхность соприкасающихся звеньев низшей пары может быть весьма значительна. Применение высших пар позволяет уменьшить трение в машинах и получать нужные, самые разнообразные законы движения выходного звена механизма путем придания определенной формы звеньям, образующих высшую пару.

Кинематические пары классифицируют по числу условий связи S (по числу ограничений, накладываемых кинематической парой на относительные движения звеньев, образующих данную кинематическую пару). По значению S определяют класс кинематической пары. При S=0 пары не существует, а имеются два тела, движущихся независимо друг от друга; при S=6 кинематическая пара превращается в жесткое соединение двух деталей. Чаще всего в механизмах встречаются вращательные и поступательные кинематические пары 5-го класса

Совокупность звеньев, образующих между собой кинематические пары, называется кинематической цепью. Различают замкнутые и незамкнутые, плоские и пространственные кинематические цепи. В каждом механизме есть одно неподвижное (или принимаемое за неподвижное) звено, называемое стойкой. Различают входные и выходные звенья механизма. Входным называют звено, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в требуемые движения других звеньев. Выходным называют звено, совершающее движение, для выполнения которого предназначен механизм. По характеру движения звенья называют: кривошип – вращающееся звено рычажного механизма, которое может совершать полный оборот вокруг неподвижной оси; коромысло – вращающееся звено рычажного механизма, которое может совершать только неполный оборот вокруг неподвижной оси; шатун – звено рычажного механизма, образующего кинематические пары только с подвижными звеньями; ползун – звено рычажного механизма, образующего поступательную пару со стойкой; кулиса – звено рычажного механизма, вращающееся вокруг неподвижной оси и образующее с другим подвижным звеном поступательную пару.

Механизмы делятся на плоские и пространственные. Плоским называется механизм, точки звеньев которого движутся в одной или параллельных плоскостях.

К основным видам механизмов относятся: рычажные, кулачковые, зубчатые, фрикционные, цепные, ременные, гидравлические, пневматические и волновые.

Рычажными называют механизмы, в состав которых входят только низшие кинематические пары. Эти механизмы могут обеспечивать передачу значительных сил, т.к. в этих кинематических парах звенья соприкасаются по поверхностям. В виду ограниченного числа видов низших кинематических пар многие важные законы преобразования движения звеньев не могут быть получены с помощью рычажных механизмов. В этом плане большими возможностями обладают механизмы с высшими парами, которые, однако, менее износостойкие, чем низшие.

В системах управления широко применяются кулачковые механизмы. Кулачок – это звено, которому принадлежит элемент высшей пары. Разнообразие форм, которые можно придать кулачку, определяют большое разнообразие возможных преобразований движения. Одна из особенностей кулачковых механизмов состоит в том, что может быть обеспечено движение выходного звена с остановками за конечный промежуток времени при непрерывном движении входного.

При изображении механизма на чертеже различают его структурную (принципиальную) схему с применением условных обозначений звеньев и пар (без указания размеров звеньев) и кинематическую схему с размерами, необходимыми для кинематического расчета. На схемах звенья обозначают цифрами, а пары и различные точки звеньев – большими буквами латинского алфавита.

Источник

1 что такое механизм звено кинематическая пара

Кинематические пары (КП) классифицируются по следующим признакам:

Классификация КП по числу подвижностей и по числу связей приведена в таблице 2.1.

Классификация кинематических пар по числу связей и по подвижности.

Примечание: Стрелки у координатных осей показывают возможные угловые и линейные относительные перемещения звеньев. Если стрелка перечеркнута, то данное движение в КП запрещено (т.е. на данное относительное движение наложена связь).

Понятие о структурном синтезе и анализе.

Основные понятия структурного синтеза и анализа.

Основные структурные формулы.

Для расчета избыточных связей, согласно второму определению, используется следующая зависимость:

Пример структурного анализа механизма.

Функциональная схема на уровне типовых механизмов.

т. е. как пространственный данный механизм не имеет подвижности, так как число связей в нем существенно (на пять) превышает суммарную подвижность всех его звеньев. Однако от рассмотренного ранее плоского варианта пространственный механизм ничем не отличается, то есть он имеет две подвижности основную и местную. Как отмечено, выше связи, не изменяющие подвижности механизма, являются пассивными или избыточными. Для нашего механизма чилсло избыточных связей:

Структурная классификация механизмов по Ассуру Л.В.

Для решения задач синтеза и анализа сложных рычажных механизмов профессором Петербургского университета Ассуром Л.В. была предложена оригинальная структурная классификация. По этой классификации механизмы не имеющие избыточных связей и местных подвижностей состоят из первичных механизмов и структурных групп Ассура (см. рис. 2.6).

Под первичным механизмом понимают механизм, состоящий из двух звеньев (одно из которых неподвижное) образующих кинематическую пару с одной W пм =1 или несколькими W пм = 1 подвижностями. Примеры первичных механизмов даны на рис. 2.7.

Структурной группой Ассура (или гуппой нулевой подвижности) называется кинематическая цепь, образованная только подвижными звеньями механизма, подвижность которой (на плоскости и в пространстве) равна нулю ( W гр = 0).

Дальнейшее развитие эта структурная классификация получила в работе [6], где была распространена на механизмы с высшими кинематическими парами.

После таких изменений классов КП подвижность механизма

Контрольные вопросы к лекции 2.

Источник

Звенья и кинематические пары

Лекция 1

ВВЕДЕНИЕ

Теория механизмов и машин есть наука, изучающая строение, кинематику и динамику механизмов в связи с их анализом и синтезом.

Машина есть устройство, предназначенное для преобразования энергии, материалов, информации в целях замены или облегчения физического или умственного труда. С точки зрения выполняемых машиной функций их можно разделить на следующие классы:

a) энергетические машины;

c) информационные машины;

d) кибернетические машины.

Энергетической машиной называется машина, предназначенная для преобразования любого вида энергии в механическую (и наоборот), в первом случае она носит название машины-двигателя, во втором – машины-генератора.

Рабочей машиннойназывается машина, предназначенная для преобразования материалов. Рабочие машины подразделяются на транспортные и технологические. Транспортной машиной называется рабочая машина, в которой преобразование материала состоит только в изменении положения основного перемещаемого объекта. Технологической машиной называется рабочая машина, в которой преобразование материала состоит в изменении формы, свойств и состояния материала или обрабатываемого объекта (на пример металлообрабатывающие станки, прессы и т.д.).

Информационной машиной называется машина для получения и преобразования информации (на пример телефонные аппараты).

Кибернетической машиной называется машина, заменяющая или имитирующая различные механические, физиологические или биологические процессы, присущие человеку и живой природе, и обладающая элементами искусственного интеллекта (на пример компьютерная техника).

Машинным агрегатом называется совокупность механизмов двигателя, передаточных механизмов и механизмов рабочей машины.

Механизмом называется система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел (на пример зубчатые, рычажные, кулачковые механизмы и др.).

С точки зрения их функционального назначения механизмы машины обычно делятся на следующие виды:

a) механизмы двигателей и преобразователей;

b) передаточные механизмы;

c) исполнительные механизмы;

d) механизмы управления, контроля и регулирования;

e) механизмы подачи, транспортировки, питания.

Механизмы двигателей осуществляют преобразование различных видов энергии в механическую работу. Механизмы преобразователей (генераторов) осуществляют преобразование механической работы в другие виды энергии. К механизмам двигателей относятся механизмы двигателей внутреннего сгорания, паровых машин, электродвигателей, турбин и др. К механизмам преобразователей относятся механизмы насосов, компрессоров, гидроприводов и др.

Передаточные механизмы (привод) имеют своей задачей передачу движения от двигателя к технологической машине или исполнительным механизмам. Так как вал двигателя обычно имеет более высокую частоту вращения, чем основной вал технологической машины, задачей передаточных механизмов является уменьшение частоты вращения вала двигателя до уровня частоты вращения основного вала технологической машины.

Исполнительными механизмами называются те механизмы, которые непосредственно воздействуют на обрабатываемую среду или объект. В их задачу входит изменение формы, состояния, положения и свойств обрабатываемых среды и объекта.

Тема 2: «СТРУКТУРНЫЙ АНАЛИЗ И КЛАССИФИКАЦИЯ

МЕХАНИЗМОВ»

Звенья и кинематические пары

Всякий механизм состоит из звеньев и кинематических пар. Звеньями называются подвижно соединенные части механизма. Звено представляет собой деталь или группу деталей механизма, которые образуют одну жесткую систему тел. Звенья бывают подвижными и неподвижными. Неподвижные звенья называются стойками. У любого механизма имеется лишь одно неподвижное звено, подвижных же звеньев может быть много. Звено, совершающее полный, оборот называется кривошипом (1 – кривошип рис. 2.1), плоскопараллельное движение – шатуном (2 – шатун рис. 2.1 а и б), качательное движение (перемещение на неполный оборот) – коромыслом (3 – коромысло рис. 2. а),

Рис. 2.1. Схемы рычажных механизмов:

а) шарнирный четырехзвенник; б) кривошипно-ползунный механизм

поступательное движение – ползуном (или для двигателей, насосов и компрессоров – поршнем) (3 – поршень рис. 2.1 б).

Кинематической парой называется соединение двух соприкасающихся звеньев, обеспечивающее определенное относительное движение. Все кинематические пары делятся по двум признакам.

Первый признак – по характеру соприкосновения кинематические пары делятся на высшие и низшие. К низшим парам относят кинематические пары, у которых звенья соприкасаются между собой по поверхностях (рис. 2.2 а) (поршень и цилиндр, вал и подшипник). К высшим – у которых звенья соприкасаются друг с другом в точках или по линиям (рис. 2.2 б) (зубья зубчатой передачи, толкатель и кулачок).

Рис. 2.2. Кинематические пары: а) низшая; б) высшая

Второй признак – все кинематические пары делятся на классы (см. табл. 2.1). По виду относительного независимого движения различают пять классов кинематических пар. Класс кинематической пары определяется числом условий связи (ограничений) S, налагаемых на относительное движение звеньев

,

где H – число степеней свободы звеньев кинематической пары.

Кинематическая цепь

Звенья, соединенные между собой кинематическими парами, образуют кинематическую цепь. Кинематические цепи могут быть простыми (рис. 2.3 a) и сложными (рис. 2.3 б), замкнутыми (рис. 2.3 в) и незамкнутыми (рис. 2.3 a). Различают пространственные и плоские кинематические цепи.

Простой кинематической цепью называется такая цепь, у которой каждое звено входит не более чем в две кинематические пары. Сложной кинематической цепью называется цепь, в которой имеется хотя одно звено, входящее более чем в две кинематические пары.

Замкнутой кинематической цепью называется кинематическая цепь, звенья которой образуют замкнутые контуры. Незамкнутой кинематической цепью называется кинематическая цепь, звенья которой не образуют замкнутых контуров.

Источник