Кинематические звенья, пары и цепи

Категория:
Машиноведение


Кинематические звенья, пары и цепи

Детали машин, подвижно или неподвижно соединенные между собой, называются звеньями. Два звена, образующие подвижное соединение, например винт и гайка, поршень и цилиндр, сцепленные зубчатые колеса, называются кинематической парой.

Если одно звено может поворачиваться или вращаться по отношению к другому, то такую кинематическую пару называют шарнирной или вращательной.

Неподвижное звено (стойка) обозначается штриховкой.

Если одно из звеньев может перемещаться поступательно по отношению к другому, то такую кинематическую пару называют поступательной, например поршень, скользящий внутри цилиндра, или суппорт на станине токарного станка. На рисунке 1 показано изображение поступательных пар на кинематических схемах, когда оба звена подвижны (а) и когда одно звено неподвижно (б), т. е. является стойкой.

В приведенных примерах допускается только один вид движения: или вращение без поступательного перемещения, или поступательное движение без вращения или поворота. Если пара обладает только одной возможностью движения, то считают, что она обладает одной степенью свободы.

Нередко звенья в механизмах имеют и вращательное и поступательное движения, т. е. обладают двумя степенями свободы,, Например, муфта, насаженная на вал без шпонки, может не только скользить вдоль вала, но и вращаться на нем.

Рассматривая взаимосвязь винта и гайки, мы устанавливаем, что гайка, поворачиваясь вокруг винта, перемещается вдоль него. Однако эта пара имеет только одну степень свободы, так как оба движения являются зависимыми и строго взаимосвязаны: при каждом обороте гайка перемещается вдоль винта по резьбе на величину шага винта. Винтовая пара показана на рис. 2, в.

Рис. 1. Вращательные пары.

Рис. 2. Поступательные пары:
а — подвижные звенья; б — одно звено неподвижно; в — винтовая пара.

В рассмотренных нами кинематических парах звенья соприкасались своими поверхностями: во вращательных — по поверхности цилиндра или шара, в поступательных — по плоскостям. Кинематические пары, звенья которых соприкасаются своими поверхностями, называются низшими парами. Пары, звенья которых соприкасаются в точке или по линии, называются высшими.

Если одно из звеньев кинематической пары может быть смещено или сдвинуто относительно другого, то такие кинематические пары называются открытыми. Например, вал в открытом подшипнике, кроме вращения (основное движение), может перемещаться в сторону.

Закрытыми называются кинематические пары, допускающие только основное движение и исключающие какое-либо другое. Примером закрытой пары служит вал с буртиком, вращающийся в закрытом подшипнике. Благодаря буртику, упирающемуся в подшипник, исключается продольное смещение вала в подшипнике и допускается только основное движение — вращение.

Кинематические пары делятся также на плоские и пространственные.

Рис. 3. Открытая пара.

У плоской пары звенья перемещаются например движение шатуна, поршня в определенной плоскости, и кривошипа. У пространственной пары движения звеньев не ограничены плоскостями, например шарики в подшипниках, винт и гайка.

Таким образом, кинематические пары могут иметь несколько различных характеристик. Так, например, пара двух рычагов, соединенных обыкновенным шарниром, является низшей, плоской и закрытой кинематической парой. Пара кулачок — толкатель является высшей, плоской или пространственной и открытой.

Кинематические пары соединяются между собой в механизмах и машинах. Соединение нескольких кинематических пар называется кинематической цепью.

Кинематическая цепь может содержать различное число звеньев. Например, у кулачкового механизматри звена, у кривошипно-шатунного — четыре, изображенная часть шарнирно-роликовой цепи имеет шесть звеньев; цепь велосипеда содержит более ста звеньев.

Рис. 4. Кинематические цепи:

Если некоторые звенья цепи входят в одну лишь пару, то кинетическая цепь называется незамкнутой. Цепь, в которой каждое звено входит не менее чем в две пары, называется замкнутой.


Читать далее:



Статьи по теме:


Реклама:




Главная → Справочник → Статьи → БлогФорум