1.2.5. Классификация кинематических пар по способу замыкания

По способу замыкания (обеспечения контакта звеньев пары) различают кинематические пары с силовым и геометрическим замыканиями.

Силовое замыкание происходит за счёт действия сил веса или силы упругости пружины (рис. 8); геометрическое – за счёт конструкции рабочих поверхностей пары (рис. 9).

Рис. 8. Силовое замыкание кинематической пары

Рис. 9. Геометрическое замыкание кинематической пары

1.3. Основные виды механизмов

Принята следующая классификация механизмов:

а) по виду преобразования движения:

• редукторы (угловая скорость ведущего звена больше угловой скорости ведомого звена);

• мультипликаторы (угловая скорость ведущего звена меньше угловой скорости ведомого звена);

• муфты (угловая скорость ведущего звена равна угловой скорости ведомого звена).

б) по движению и расположению звеньев в пространстве:

• пространственные (все звенья движутся в разных, непараллельных плоскостях);

• плоские (все звенья движутся в одной плоскости).

в) по числу степеней подвижности механизма:

• с одной степенью подвижности;

• с несколькими степенями подвижности (интегральные – суммирующие, дифференциальные – разделяющие).

г) по виду кинематических пар:

• с низшими кинематическими парами (все кинематические пары механизма – низшие);

• с высшими кинематическими парами (хотя бы одна кинематическая пара – высшая).

д) по способу передачи и преобразования движения:

• фрикционные (сцепления);

• с зацеплением;

• волновые (создание волновой деформации).

е) по конструктивному исполнению и движению звеньев:

• рычажные;

• зубчатые;

• кулачковые;

• планетарные.

2. Структурный анализ механизмов

2.1. Определение степени подвижности плоского механизма

В нашем курсе мы будем рассматривать структурный анализ на примере плоских механизмов.

В плоском механизме все звенья движутся в одной плоскости, все оси параллельны друг другу и перпендикулярны плоскости механизма.

На плоский механизм наложены три условия связи: в нем из шести независимых движений (рис. 2) возможны только три: поступательное вдоль осей X и Y и вращательное относительно оси Z. При этом звенья могут двигаться только в плоскости XOY. Число степеней свободы кинематической цепи, образующей плоский механизм – 3 n.

В плоском механизме возможно наличие кинематических пар только 5-го и 4-го класса. Соединение звеньев парами 5-го класса в плоском механизме накладывает 2 связи, парами 4-го класса – 1 связь. Степень подвижности плоского механизма определяется соотношением:

W = 3n – 2p₅ – p₄ , (2.1)

где W – степень подвижности кинематической цепи (число степеней свободы);

n – число подвижных звеньев;

p₅ – число пар 5 класса;

p₄ – число пар 4 класса.

Это соотношение впервые было выведено в 1869 г. П.Л. Чебышевым и названо структурной формулой плоских механизмов.

На рис. 10, а представлен механизм со степенью подвижности W = 1, на рис. 10, б – механизм со степенью подвижности W = 2.

^{а) б)}

W = 3 3 – 2 4 = 1 W = 3 4 – 2 5 = 2

Рис. 10. Определение степени подвижности механизмов