Лекция 1. Структурное исследование механизмов
Теория механизмов и машин занимается исследованием и разработкой механизмов и машин. Последние состоят из звеньев.
Звено механизма – это деталь или несколько жёстко связанных между собой деталей, которые двигаются, как одно целое.
Кривошипно-коромысловый механизм.
4 звено – это стойка, неподвижное звено. Звено, к которому сообщается движение, называется входным (ведущим), звено, совершающее движение для выполнения которого предназначен механизм – выходное звено. Порядок нумерации звеньев: выходное звено – 1, стойка – последний номер.
Кривошипно-ползунный механизм.
1 звено – кривошип; это звено, прикреплённое к стойке, совершает полный оборот вокруг неё.
2 звено – коромысло; это звено совершает колебательные движения относительно стойки.
3 звено – шатун; шарнирно связанно с неподвижными звеньями, и совершает плоскопараллельное движение (ползун, поршень).
4 звено – стойка.
Кулисный механизм.
3 звено – ползун; движется по подвижным или неподвижным направляющим.
1 – кривошип;
2 – камень кулисы (втулка) вместе с 3в 1 совершает полный оборот вокруг А (ω1 и ω2 одно и тоже), а также движется вдоль звена 3 приводя его во вращение;
3 – кулиса, неподвижная направляющая для камня.
Зубчатый механизм.
Зубчатое колесо – звено механизма, имеющее замкнутую систему зубьев, обеспечивающее непрерывное движение другого звена. Меньшее из зубчатых колёс (обычно ведущее) называется шестернёй, ведомое (обычно большее) – колесом.
Кулачковый механизм.
1 – кулачок (ведущее звено);
2 – ролик;
3 – толкатель (выходное);
4 – стойка;
Эксцентрик (кулачок) – это звено, рабочая поверхность которого, имеет переменную кривизну.
Кинематическая пара (КП) – это подвижное соединение двух контактирующих звеньев, ограничивающее их относительное движение.
Все кинематические пары на схеме обозначаются буквами латинского алфавита (A, B, C и т.д.).
Звенья, соединяясь друг с другом, образуют кинематические цепи.
Кинематическая цепь – это совокупность звеньев (подвижных) объединённых кинематическими парами.
Механизм – это устройство из твёрдых тел предназначенное для многократного воспроизводства заданного закона движения.
Чтобы привести в соответствие механические характеристики двигателя и рабочей машины между ними устанавливают передаточный механизм (фрикционные зубчатые и т.д. передачи). 
Машинный агрегат.
Двигатель – техническое устройство, преобразующее один вид энергии в другой (ДВС).
Трансформаторная машина – техническое устройство, потребляющее энергию извне и совершающее полезную работу (насосы, станки, прессы).
Машина – устройство, совершающее механическое движение, предназначенное для преобразования энергии, материалов, информации, и служащее для облегчения физического и умственного труда.
Кинематические пары делятся на:
- низшие кинематические пары;
- высшие кинематические пары.
Низшая кинематическая пара (НКП) – это та пара, где контакт осуществляется по поверхности или плоскости. 
Высшая кинематическая пара (ВКП) – это та пара, где контакт между звеньями осуществляется по линии или в точке.
Кинематические пары классифицируются по числу i степеней свободы одного звена в относительном движении (числу подвижностей) или по числу связей j – числу ограничений на относительное движение одного звена. Классификация КП по числу степеней свободы считается основной.
Под степенью свободы понимается возможность независимого перемещения твёрдого тела.
В пространстве свободно перемещающееся тело имеет шесть подвижностей: три вращательных подвижности относительно осей координат Bx, By, Bz и три поступательных подвижности вдоль осей координат Пx, Пy, Пz. Для звеньев, составляющих кинематическую пару, число степеней свободы (число подвижностей) в их движении всегда меньше шести. Ограничение, накладываемое кинематической парой на возможность относительного движения звеньев, называется связью.
При i=6 кинематическая пара не существует, два звена движутся независимо друг от друга. Когда j=6 кинематическая пара становится жёстким соединением двух деталей, т.е. одним звеном. Согласно классификационному признаку любая кинематическая пара может быть либо i – подвижной (1П, 2П, 3П, 4П, 5П), либо класса j (5С, 4С, 3С, 2С, 1С). Рассмотрим основные кинематические пары.
Деление кинематических пар по родам.
1. Р1 – пара первого рода (одноподвижная кинематическая пара). 1П, 5С, одно относительное движение при 5 связях.
2. Р2 – пара второго рода (двухподвижная КП). 2П, 4С, два относительных движения при 4 связях.
3. Р3 – пара третьего рода. 3П, 3С, три относительных движения при 3 связях.
4. Р4 – пара четвёртого рода. 4П, 2С, четыре независимости, две связи.
5. Р5 – пара пятого рода. 5П, 1С, пять подвижностей, одна связь.
Р4 и Р5 – высшие кинематические пары.
Степень свободы плоского механизма.
Плоский механизм – это механизм, траектория движения всех звеньев находится в одной плоскости, все оси параллельны друг другу и перпендикулярны плоскости.
W – число степеней свободы плоского механизма
n – общее число звеньев механизма
(n-1) – число подвижных звеньев механизма (без стойки)
3(n-1) – общее число подвижностей всех звеньев механизма (плоского)
В плоском механизме одноподвижная пара (Р1)(НКП) отнимает две подвижности, двухподвижная пара (ВКП)отнимает одну подвижность. В плоском механизме одноподвижные пары являются низшими, а двухподвижные – высшими. В первом случае контакт по поверхности или плоскости, во втором, по линии или в точке.
Формула Чебышева:
Рн – число низших КП.
Рв – число высших КП.
В этом механизме число подвижных звеньев n = 3, число низших кинематических пар – четыре; высшие кинематические пары отсутствуют.
,
Следовательно достаточно задать движение одного звена и движение остальных звеньев определится.