1.1.4 Образование плоских механизмов

Из формулы (1.2) находим, что простейший механизм имеет два звена (рисунок 1.10, а), одно из которых (0) обращено в стойку, а второе (1), оставшееся подвижным, является и ведущим и ведомым. Образование более сложных, многозвенных механизмов с W = 1, в которых происходило бы преобразование движения ведущего звена 1 в движение ведомого звена п (в двухзвенном механизме такого пре­образования нет), осуществляется подвижным присоединением к двухзвенному механизму так называемых структурных групп (одной или нескольких). Последние представляют собой кинематические цепи (звенья 2 и 3), присоединение которых свободными элементами звеньев к стойке 0 образует неподвижную (W = 0), статически определимую форму ABC (рисунок 1.10, б), а присоединение к разным звеньям механизма (рисунок 1.10, б) не изменяет его подвижности.

Рисунок 1.10

Поскольку после присоединения к стойке группа теряет подвижность, то число ее звеньев п' и число низших одноподвижных пар p'₅, считая и те, которые образовались в результате присоединения, должны удовлетворять условию:

Зп'- 2p'₅ = 0. (1.3)

Таким образом, простейшая группа состоит из двух звеньев 2 и 3 (рисунок 1.10, в), соединенных в пару В, имеющих по одному свободному элементу А и С. Такие группы называются двухповодковыми или диадами, а механизмы, в состав которых кроме ведущего звена и стойки входят диады, относят ко второму классу и называют диадными. По данному условию могут быть образованы и более сложные группы: трехповодковые, например состоящие из звеньев 2...5 (рисунок 1.10, г), и др.

Ограничиваясь изучением диадных механизмов, получивших в технике широкое распространение, рассмотрим их образование с помощью пяти разновидностей диад (рисунок 1.11, 1...5), полученных из диады первой модификации путем замены в ней одной или двух вращательных пар поступательными. (На практике наиболее часто применяются модификации 1, 2а, 3а, 5а.)

В процессе образования четырехзвенных механизмов (рисунок 1.12, а...и) диады присоединяются свободными элементами звеньев А и С к ведущему звену 1 и стойке 0. Более сложные, многозвенные меха­низмы (рисунок 1.13, а, б) могут быть образованы аналогично, присо­единением последующих диад к любым двум звеньям ранее полученного четырехзвенного механизма.

Рисунок 1.11

Обратим внимание на диаду, в которой все три пары являются поступательными (рисунок 1.14, а). Удовлетворяя условию (1.3) лишь формально, звенья этой группы после подвижного присоединения к стойке не теряют подвижности, а образуют плоский механизм с од­ной степенью свободы (рисунок 1.14, б). На звенья подобных механиз­мов наложено еще одно (четвертое) общее условие связи - их звенья лишены возможности вращаться вокруг осей, перпендикулярных плоскости движения, поэтому структурная формула таких механиз­мов имеет вид:

W = 2n-p₅. (1.4)

Плоские механизмы, на звенья которых наложено четыре общих связи и подчиняющиеся условию (1.4), составляют четвертое семей­ство. К ним относятся трехзвенные механизмы клинового типа (рисунок 1.14, б) и механизмы с винтовой парой (рисунок 1.14, в). В винто­вой паре независимым является только одно движение, поэтому ее относят к парам V класса (таблица 1.1, к).

Рисунок 1.12

Рисунок 1.13

Рисунок 1.14