Механизм — это искусственно созданная система тел, предназначенная для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемые движения других тел.
Звено механизма — каждое из тел, входящих в состав механизма, состоящее часто из комплекса неподвижно сочлененных между собой деталей.
Звенья механизма бывают:
Среди звеньев механизма всегда выделяют входные и выходные звенья (при этом остальные звенья называются соединительными).
Входные звенья — звенья механизма, которым сообщается движение, преобразуемое в требуемое движение других звеньев механизма.
Выходные звенья — звенья механизма, совершающие требуемое движение, для которого предназначен механизм.
Ведущее звено — звено, для которого сумма элементарных работ всех внешних сил, приложенных к нему, является положительной.
Ведомое звено — звено, для которого сумма элементарных работ всех внешних сил, приложенных к нему, является отрицательной.
Положение и перемещение ведомого звена однозначно зависит от положения и перемещения ведущего звена (звеньев).
В большинстве случаев входное звено является и ведущим.
Кинематическая пара — это соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение.
Элемент кинематической пары — точка, линия или поверхность одного звена, входящая в соприкосновение с другим звеном.
Кинематические пары механизмов классифицируют:
1) По количеству условий связи в относительном движении звеньев (по Малышеву А.П.).
Пространственные кинематические пары можно разделить на 5 классов:
2) По числу оставшихся степеней свободы (по Добровольскому В.В.):
При определении рода кинематической пары необходимо установить число независимых относительных движений, и тогда найденное число и будет номером рода кинематической пары.
В плоском механизме возможно существование только кинематических пар I и II рода (т.е. 5 и 4 класса).
3) По характеру соприкосновения элементов кинематические пары (КП) подразделяются на:
— низшие (элементы кинематических пар представляют собой взаимно облегающие поверхности или отдельные их части).
Особенность: обратимость движения (т.е. характер относительной траектории, независимо от того, на каком из звеньев выбирается точка, один и тот же, а если две точки разных звеньев взяты на одинаковом расстоянии от центра, то их траектории совпадают).
Преимущество: способность элементов кинематической пары воспринимать и передавать значительные силы при меньшем износе.
— высшие (элементы кинематических пар касаются в точке или по линии).
Относительным движением звеньев, соединенных высшей КП, может быть:
Особенность: высшие КП не обладают обратимостью движения (если катить окружность по прямой, то любая из точек окружности опишет при этом циклоиду, а если катить по окружности прямую, то каждая из точек прямой перемещается по эвольвенте круга).
Преимущество: возможность воспроизводить достаточно сложные относительные движения.
4) Различают также кинематические пары с односторонней или с двусторонней связью.
Для того, чтобы элементы КП находились в постоянном соприкосновении, КП должны быть замкнуты. Замыкание кинематической пары может быть:
Кинематическая цепь — это совокупность некоторого количества звеньев, соединенных при помощи кинематических пар последовательно или разветвлено.
Кинематическая цепь (КЦ) может быть:
1) Простой или сложной. В простой КЦ каждое из звеньев образует подвижное соединение с двумя звеньями. В сложную КЦ включены сложные звенья, соединяющиеся более чем с двумя другими звеньями.
2) Открытой или замкнутой. В открытой (т.е. незамкнутой) КЦ есть звенья, входящие только в одну кинематическую пару.
3) Плоской или пространственной. В плоской кинематической цепи точки всех звеньев могут перемещаться в параллельных плоскостях.
В пространственной кинематической цепи точки описывают либо пространственные кривые, расположенные в различных плоскостях, либо плоские кривые, расположенные в различных непараллельных плоскостях.
Относительная подвижность соединяемых звеньев может быть обеспечена введением не кинематической пары, а кинематического соединения, в котором между подвижно сочленяемыми звеньями вводятся промежуточные тела. Примеры кинематического соединения: шариковые и роликовые подшипники, шарико-винтовая передача, роликовые направляющие. Относительная подвижность звеньев, связываемых кинематическим соединением, в зависимости от его вида, совпадает с подвижностью какой-либо из простых кинематических пар. Кинематические соединения относят к соответствующему классу на тех же основаниях, что и кинематические пары.
Число степеней свободы кинематической цепи относительно звена, принятого за неподвижное, определяется по формуле Сомова–Малышева. Её можно записать в одном из двух видов: «через род кинематической пары» или «через класс кинематической пары»:
W = 6n – 5PI – 4PII – 3PIII – 2PIV– PV
или, что то же,
W = 6n – 5p5 – 4p4 – 3p3 – 2p2 – p1
где:
n – число подвижных звеньев кинематической цепи;
Pi – количество кинематических пар i-го рода (т.е. PI – количество одноподвижных пар, PII – количество двухподвижных пар, PIII – количество трехподвижных пар, PIV – количество четырехподвижных пар, PV – количество пятиподвижных пар);
pi — количество кинематических пар i-го класса (т.е. р5 – количество КП 5 класса, где 5 степеней свободы уничтожены, а одна остается (пара — одноподвижная); р4 – количество КП 4 класса, где четыре степени свободы уничтожены, а две остаются (пара — двухподвижная) и т.д.).
Для плоского механизма эта формула принимает вид
W = 3n – 2PI – PII
где:
РI — количество одноподвижных пар,
РII — количество двухподвижных пар;
или, что то же,
W = 3n – 2p5 – p4
p5 — количество кинематических пар 5 класса (т.е. одноподвижных),
р4 — количество кинематических пар 4 класса (т.е. двухподвижных).
Кинематическая цепь i-го семейства (i = 0; 1; 2; 3; 4) — кинематическая цепь, на движение всех звеньев которой накладывается i ограничений.
Основные виды механизмов с низшими парами:
Четырехзвенный шарнирный механизм (шарнирный четырехзвенник) служит для преобразования одного вида вращательного движения в другое. Подвижные звенья этого механизма имеют следующие названия: кривошип, коромысло, ползун и шатун.
Кривошип — звено, которое может совершать полный оборот вокруг неподвижной оси. Если длина кривошипа мала, то его часто выполняют в виде эксцентрика – диска, насаженного на вал с эксцентриситетом, равным длине кривошипа.
Коромысло — звено, которое совершает неполный оборот вокруг неподвижной оси.
Ползун — звено, образующее поступательную пару со стойкой.
Шатун — звено, которое не образует кинематических пар со стойкой; совершает сложное движение.
Примером четырехзвенного рычажного механизма может служить кулисный механизм (двухкривошипный кулисный механизм или кривошипно-коромысловый). Разновидности кулисных механизмов следующие:
Среди звеньев кулисного механизма выделяют «кулису» и «кулисный камень».
Кулиса — подвижное звено рычажного механизма, образующее поступательную пару с другим подвижным звеном — камнем.
Кулисный камень выполняют:
Основные виды механизмов с высшими парами:
Обобщенные координаты механизма — это независимые между собой координаты (линейные или угловые), определяющие положение всех звеньев механизма относительно стойки.
За обобщенные координаты механизма можно взять любые координаты звеньев.
Начальное звено — звено, которому приписывается одна или неколько обобщенных координат механизма.
Определение положений всех звеньев механизма начинается с определения положений начальных звеньев.
Начальное звено не обязательно совпадает с входным звеном (если при этом упрощается анализ механизма).
Если все связи в кинематических парах геометрические (т.е. налагают ограничения только на положения точек звеньев), число степеней свободы механизма (число возможных перемещений) равно числу обобщенных координат механизма.
Избыточные связи — повторяющиеся связи, которые можно удалить, сохранив при этом заданное число степеней свободы.
Избыточные связи могут возникать:
Избыточные связи бывают:
Как определить количество дней отдыха при работе сутки через трое (смена продолжается целые сутки, т.е. 24 часа), положенное работнику, если установлен суммированный учет рабочего времени с учетным периодом один год и по итогам года у работников всегда возникает переработка | Вопрос и Ответ
Ответ: Количество дней отдыха должно определяться делением количества часов переработки на 24 часа, исходя из того, что продолжительность смены составляет 24 часа. При этом
Как определяется продолжительность работы (смены) в ночное время | Вопрос и Ответ
Ответ: Продолжительность работы (смены) в ночное время сокращается на один час от продолжительности ежедневной работы, указанной в трудовом договоре или правилах внутреннего
Как определить склонение существительного | Вопрос и Ответ
Склонение имён существительных Склонение — это изменение имён существительных (и других именных частей речи) по падежам и числам. В русском языке
Как определить свой духовный уровень по методике «Сахаджа Йога» | Вопрос и Ответ
С помощью этого теста можно определить, насколько человек близок к следующей ступени эволюции - «человек духовный» Для более достоверного результата понадобятся два
Как определить плоскостопие | Вопрос и Ответ
Плоскостопие – одна из самых распространенных болезней прошлого столетия, в этом столетии, увы, не пошла на убыль. То, что теперь с усмешкой воспринимают, как диагноз для отвода от военной
Как определить род существительных, обозначающих названия парных предметов (рельс или рельса, гольф или гольфа) | Вопрос и Ответ
Род имён существительных 1. Какова система родов имён существительных в русском языке? Все существительные русского языка в форме единственного числа можно отнести
Как определить качество алкогольных жидкостей | Вопрос и Ответ
Тестируем водку Качество водки зависит от чистоты спирта, использованного для ее производства. Если под рукой есть спирт с гарантированной чистотой, то можно проверить качество купленной водки
Как определять группы крови с помощью цоликлонов | Вопрос и Ответ
Цоликлон - это солевой раствор моноклональных антител к антигенам эритроцитов человека. Моноклональные антитела используют для определения группы крови. Для их получения применяют
Как определяется умножение натуральных чисел | Вопрос и Ответ
Натуральными называют числа, используемые при счете (нумерации, перечислении) предметов. То есть, это целые положительные числа. Отрицательные и нецелые числа — к натуральным не
Как определить сердцебиение плода | Вопрос и Ответ
Определить сердцебиение плода стало возможным благодаря нескольким методам, например, с помощью обычного акушерского стетоскопа, аппарата ультразвукового исследования, а также при проведении