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,
зубчатые передачи,
кулачковые механизмы,
поводковые механизмы (в том числе и мальтийские).
Структурные схемы простейших механизмов с высшими кп
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 механизмом называется механизм с высшей парой, ведущее звено которого выполнено в форме замкнутой криволинейной поверхности и называется кулачком (или кулаком).
Зубчатыми механизмами называются механизмы, звенья которых снабжены зубьями (зубчатый механизм можно определить как многократный кулачковый, рассматривая зацепление каждой пары зубьев, как зацепление двух кулачков). Рабочие поверхности зубьев должны быть выполнены так, чтобы обеспечивать передачу и преобразование движения по заданному закону за счет их зацепления.
Мальтийские механизмы относятся к шаговым механизмам и обеспечивают одностороннее прерывистое движение, применяются, например, в машинах-автоматах. Состоят из кривошипа с цевкой (роликом) и креста.
Условия, которым должны удовлетворять рабочие поверхности высших пар, формулируются в разделе теории механизмов - теории зацепления или теории высшей пары, это:
Наличие общей нормали, т.е. профили подбираются так, чтобы они имели общую нормаль – сопряженные профили. Усилие в ВКП передается по нормали, а вторая составляющая усилия создает скольжение профилей относительно друг друга.
Условием существования высшей кинематической пары является условие неразрывности контакта звеньев, которое заключается в том, что проекции скоростей звеньев в точке контакта на контактную нормаль к профилям должны быть равны. Это условие обеспечивается, если скорость относительного движения контактных точек лежит на касательной (в пространстве в касательной плоскости). При выполнении этого условия профили не отстают друг от друга (нарушение контакта приведет к исчезновению пары), и не внедряются друг в друга (что при принятом допущении об абсолютно жестких звеньях, невозможно).
Достоинства механизмов с вкп
Все механизмы с ВКП малозвенны, следовательно, позволяют уменьшать габариты машины в целом.
Механизмы с ВКП более точно воспроизводят передаточную функцию.
Обеспечивают большое разнообразие законов движения выходного звена.
Недостатки механизмов с вкп
Механизмы с ВКП должны иметь силовое или геометрическое замыкание (зубчатые колеса – геометрическое, кулачковый механизм - силовое).
Контактные усилия в ВКП гораздо выше, чем в НКП, что приводит к износу, т.е. 2 профиля теряют свою форму и как следствие, свое главное достоинство.