Механизмы с высшими кинематическими парами и их классификация.

К механизмам с высшими КП относятся любые механизмы, в состав которых входит хотя бы одна высшая пара. Простейший типовой механизм с высшей парой состоит из двух подвижных звеньев, образующих между собой высшую кинематическую пару, а со стойкой низшие (вращательные или поступательные) пары. К простейшим механизмам с высшей парой относятся:

• фрикционные передачи (рис. 14.1 в),

• зубчатые передачи (рис. 14.1 б),

• кулачковые механизмы (рис. 14.1 а),

• поводковые механизмы (в том числе и мальтийские - рис. 14.1 г).

Структурные схемы простейших механизмов с высшими кп.

Рис. 14.1

 Фрикционными механизмами или передачами сцепления называются механизмы с высшей парой, в которых передача движения в высшей паре осуществляется за счет сил сцепления или трения в зоне контакта.

Кулачковым называется механизм с высшей парой, ведущее звено которого выполнено в форме замкнутой криволинейной поверхности и называется кулачком (или кулаком).

Мальтийским называется механизм, выходное звено которого выполнено в виде диска, на котором расположено несколько пазов. Эти механизмы называют шаговыми, так как они преобразуют непрерывное вращение входного звена в одностороннее прерывистое движение выходного звена.

Зубчатыми механизмами или передачами называются механизмы с высшими кинематическими парами, в состав которых входят зубчатые колеса, рейки или секторы - звенья, снабженные профилированными выступами или зубьями.

Рабочие поверхности зубьев должны быть выполнены так, чтобы обеспечивать передачу и преобразование движения по заданному закону за счет их зацепления. Условие, которому должны удовлетворять профили зубьев для сохранения постоянного передаточного отношения, определяется основной теоремой зацепления (теорема Виллиса):

Основная теорема зацепления.

Основная теорема зацепления: (теорема Виллиса): чтобы профили были сопряженными, общая нормаль к профилям в точке их касания за время контакта должна проходить через полюс зацепления, положение которого на линии центров зависит от заданного закона изменения передаточного отношения звеньев. Полюс зацепление делит линию центров на части, обратно пропорциональные угловым скоростям.

Передаточное отношение – это отношение скорости входного звена к скорости выходного звена.

.

Рис. 14.2

Для профилей П₁ и П₂ зубчатых колес с постоянным передаточным отношением полюс зацепления занимает постоянное положение, а окружности, проведенные радиусами r_w1 = О₁Р и r_w2 = О₂Р, являются центроидами и называются начальными. В этом движении профили зубчатых колес, удовлетворяющие основной теореме зацепления, являются сопряженными, т.е. выбранному профилю одного колеса соответствует вполне определенный профиль другого колеса.

Лучше всего этому условию удовлетворяют профили зубьев, очерченные эвольвентами окружностей.

Скорость скольжения сопряженных профилей

Рис. 14.3

Скорость скольжения профилей в высшей КП равна произведению скорости относительного вращения на расстояние от контактной точки до полюса зацепления.

где верхний знак относится к внешнему зацеплению, нижний - к внутреннему.

Зацепление считается * внешним (рис. 14.2 ), если полюс делит линию центров внутренним образом (внутри отрезка О₁О₂₎ и направления угловых скоростей звеньев противоположны; * внутренним (рис.14.3), если полюс делит линию центров внешним образом (внутри отрезка О₁О₂₎ и направления угловых скоростей одинаковы.

Из формулы видно, что скорость скольжения во внутреннем зацеплении много меньше, чем во внешнем.