Кинематическая цепь

Кинематическая цепь – это сочетание звеньев, соединенных в кинематические пары. Имеется определенная классификация кинематических цепей – цепи могут быть простыми и сложными, замкнутыми (закрытыми) и разомкнутыми (открытыми), пространственными и плоскими. 

Ранее считалось, что механизм может быть сформирован только на основе замкнутой цепи. Однако с развитием робототехники в качестве механизмов стали широко применяться разомкнутые (открытые) цепи. Поэтому данная классификация в некоторой степени утратила свое первоначальное значение.

Механизм

Механизмом называется кинематическая цепь, имеющая стойку (т.е. звено, принятое за неподвижное), в которой движение одного или нескольких звеньев полностью определяет характер движения остальных звеньев этой цепи.

Другими словами, - это кинематическая цепь, обладающая определенностью движения всех звеньев. Только одним звеньям дается принудительное движение (определенным образом задаются их законы  движения, например, подсоединением к двигателю), а другие получают движение от этих звеньев. В итоге механизм можно трактовать как механическую систему тел, предназначенную для преобразования, движения одного или нескольких тел в требуемое движение других тел. 

Звенья, законы движения которых заданы, называются входными. 

Звенья, законы которых надо определить, называются выходными. Количество входных звеньев определяется числом степеней свободы кинематической цепи, положенной в основу данного механизма.

Понятия входное и выходное (вход и выход) – это кинематическая характеристика. Не надо путать с понятиями – ведущее звено и ведомое звено. Ведущим звеном называется звено, к которому подводится мощность; ведомое звено – звено, с которого снимается мощность (для выполнения полезной работы). 

Таким образом, понятия ведущее и ведомое звено – это силовая (энергетическая) характеристика. Однако в подавляющем большинстве случаев входное звено одновременно является и ведущим, выходное звено – ведомым.

Кинематические цепи. Систему звеньев, связанных между собой  кинематическими парами, называют кинематической цепью. Если звенья совершают движение в одной плоскости, кинематическаяцепь будет плоской, в противном случае – пространственной.

В зависимости от строения кинематическая цепь может быть замкнутой и разомкнутой, простой и сложной. В замкнутой кинематической цепи (рис.3.1а, в) каждое звено входит не менее чем в две кинематические пары, в разомкнутой цепи (рис. 3.1б, г) имеются звенья, входящие лишь в одну кинематическую пару.

Простой (рис. 3.1а, б) называют кинематическую цепь, у которой каждое звено входит в соединение с другим звеном с помощью одной или двух кинематических пар. В противном случае цепь называют сложной (рис.3.1 в, г).

 

Рис.  3.1

 Любой механизм можно рассматривать в виде совокупности неподвижного звена и подвижных звеньев. Подвижные звенья соединяются между собой или с неподвижным звеном таким образом, что всегда есть возможность движения одного звена относительно другого.

Кинематической парой называется соединение двух звеньев, допускающее их относительное движение. Элементом кинематической пары является совокупность линий, поверхностей или отдельных точек звена, по которым происходит соприкосновение двух звеньев, образующих кинематическую пару.

Кинематическая пара (англ. kinematic pair) — это соединение двух звеньев, обеспечивающее определённое относительное движение.

Для всех кинематических пар необходим постоянный контакт между их элементами, это достигается либо с помощью определённых усилий, либо приданием элементам определённой геометрической формы.