Основные определения. Самым мелким элементом механизмов в ТММ является звено – это деталь или группа деталей, соединенных между собой неподвижно

Самым мелким элементом механизмов в ТММ является звено – это деталь или группа деталей, соединенных между собой неподвижно, то есть звено представляет собой одно твердое тело. На рис. В.1а представлен пример четырехзвенного механизма, где 1 – кривошип, 2 – шатун, 3 – ползун, 4 – стойка.

Звенья образуют друг с другом подвижные соединения. Подвижное соединение двух звеньев называется кинематической парой. В примере на рис. В.1а звенья образуют четыре кинематические пары: 1-я – кривошип со стойкой (вращательная), 2-я – кривошип с шатуном (вращательная), 3-я – шатун с ползуном (вращательная), 4-я – ползун со стойкой (поступательная).

Кинематические пары классифицируют по двум признакам [1, 9, 14, 18].

1. По количеству ограничений, накладываемых кинематической парой на относительное движение звеньев, входящих в кинематическую пару. По этой классификации класс кинематической пары и равен количеству ограничений, накладываемых кинематической парой на относительное движение звеньев. Поскольку свободное тело в пространстве имеет 6 степеней свободы, то в принципе существует 5 классов кинематических пар. Однако практическое применение имеют, как правило, лишь пары 5, 4 и 3 класса.

2. По характеру контакта звеньев в кинематической паре. По этой классификации кинематические пары делятся на:

а) Низшие – такие, контакт в которых происходит по поверхности.

б) Высшие – такие, контакт в которых происходит по линии или в точке.

Здесь необходимо уточнить, что при классификации кинематических пар приняты следующие допущения:

а) Форма контактирующих поверхностей идеальна.

б) В кинематических парах отсутствуют зазоры.

На рис. 1.1 представлены примеры. На рис 1.1а – кинематическая пара 5 класса, низшая. Она отнимает 5 степеней свободы, оставляя только одну – вращательную. Контакт между звеньями происходит по цилиндрической поверхности.

На рис 1.1б – кинематическая пара 4 класса, низшая. Она отнимает 4 степеней свободы, оставляя две – одну вращательную и одну поступательную. Контакт между звеньями происходит по цилиндрической поверхности.

На рис 1.1в – кинематическая пара 4 класса, высшая (зубчатое зацепление). Она отнимает 4 степеней свободы, оставляя две – возможность вращения колес и скольжения контактирующих поверхностей. Контакт между звеньями происходит по линии.

На рис 1.1г – кинематическая пара 3 класса, низшая (шаровой шарнир). Она отнимает все 3 поступательные степени свободы, оставляя три вращательных. Контакт между звеньями происходит по сферической поверхности.

Следующая структурная единица это кинематическая цепь – связная совокупность звеньев, образующих кинематические пары. Кинематические цепи в зависимости от расположения звеньев могут быть:

а) Плоские, т.е. такие, все движения звеньев которых происходят в одной или параллельных плоскостях (рис. 1.2а).

б) Пространственные (рис. 1.2 б).

Кроме того, они могут быть:

а) Замкнутые (рис. 1.2а).

б) Разомкнутые (рис. 1.2 б).

Теперь можно дать структурное определение механизма: механизмом называется кинематическая цепь, одно звено которой считается неподвижным. То есть механизм образуется из кинематической цепи закреплением одного из звеньев (рис. 1.2в,г,д). Это неподвижное звено называют стойкой и относительно него рассматриваются движения остальных звеньев.