Кинематические пары. Схемы механизмов

Кинематическая пара – подвижное соединение двух звеньев. Из теоретической механики известно, что твердое тело (рис. 3) в трехмерном пространстве имеет шесть степеней свободы: три поступательных и три вращательных.

 
  Кинематические пары. Схемы механизмов - student2.ru

Если одно звено соприкасается с другим звеном, то, относительно этого звена оно лишается одной или нескольких степеней свободы. В подвижном соединении одно звено относительно другого может иметь максимум пять степеней свободы, минимум – одну степень свободы. В теории механизмов, вместо принятого в теоретической механике словосочетания «степень свободы», часто используют термин «подвижность» Можно сказать, что в соединении двух звеньев, каждое из этих звеньев накладывает на другое определенное число ограничений относительного перемещения – так называемых связей. Класс кинематической пары определяется числом независимых связей, накладываемых одним звеном на другое в их подвижном соединении. Таким образом, кинематические пары подразделяются на пять классов, а подвижность кинематической пары определяется формулой:

Кинематические пары. Схемы механизмов - student2.ru , Кинематические пары. Схемы механизмов - student2.ru ,

где Sr – класс кинематической пары. Обозначение «r» в формуле указывает на то, что речь идет о связях и подвижностях одного звена относительно другого (лат. Relativus - относительный).

Кинематическая пара называется высшей, если контакт звеньев осуществляется по линии или в точке.

Кинематическая пара называется низшей, если звенья соприкасаются по поверхности.

 
  Кинематические пары. Схемы механизмов - student2.ru

Пример 1

Кинематическая пара шар-плоскость (рис. 4,а) имеет первый класс, так как контакт шара и плоскости в точке A дает только одну связь (Sr = 1). Подвижность пары Кинематические пары. Схемы механизмов - student2.ru . Данная кинематическая пара является высшей.

Пример 2

Поступательная кинематическая пара (рис. 4,б) имеет пятый класс ( Кинематические пары. Схемы механизмов - student2.ru ) и является одноподвижной. Контакт звеньев в данной кинематической паре осуществляется по поверхностям, поэтому пара – низшая.

В таблице 1 приведены графические и буквенные обозначения кинематических пар, которые используются при составлении схем механизмов.

Таблица 1

Наименование пары Обозначение Sr Wr Высшая или низшая
Буквенное Графическое
  Поступательная   П Кинематические пары. Схемы механизмов - student2.ru           низшая
  Вращательная   В Кинематические пары. Схемы механизмов - student2.ru           низшая
  Винтовая     Ви   Кинематические пары. Схемы механизмов - student2.ru       низшая
  Цилиндрическая     Ц Кинематические пары. Схемы механизмов - student2.ru         низшая
  Сферическая     С Кинематические пары. Схемы механизмов - student2.ru         низшая
  Сферическая с пальцем     Сп Кинематические пары. Схемы механизмов - student2.ru         низшая
  Плоскостная     Пл Кинематические пары. Схемы механизмов - student2.ru       низшая
  Цилиндр – плоскость     Ц - Пл Кинематические пары. Схемы механизмов - student2.ru         высшая
  Шар – плоскость     Ш – Пл Кинематические пары. Схемы механизмов - student2.ru       высшая

Структурная схема дает представление о структуре механизма (его звеньях и кинематических парах), на ней также указываются направления движений входных и выходных звеньев. Звенья на схеме нумеруются арабскими цифрами, причем стойка всегда обозначается цифрой «0». Проектирование механизма начинается с разработки его структурной схемы.

Кинематическая схема является более информативной: она содержит также сведения об основных геометрических размерах звеньев и выполняется в масштабе. Разработка кинематической схемы механизма осуществляется на основе его структурной схемы.

Наши рекомендации