Класифікація кінематичних пар

Кожен механізм складається з ланок. З’єднання двох дотичних ланок, яке дозволяє їх відносний рух, називається кінематичною парою.

Вільне тверде тіло у просторі має шість ступенів свободи (рис. 1.2.). Будь-яке обмеження вільного пересування тіла називається зв’язком. При створенні кінематичних пар відбувається з накладанням на рух обох ланок певної кількості умов зв’язку.

Рис. 1.2. Вільне тверде тіло у Декартової системі координат

Між двома ланками може існувати тільки одне рухоме з’єднання або кінематична пара, незважаючи на контакт цих ланок в декількох місцях. Слід також відмітити, що в разі стикання в одному місці декількох ланок, вони створюють поміж собою загальну кількість пар, що на одиницю менша кількості ланок, яки збігаються у цьому місці.

Поверхні, лінії, або точки, якими одна ланка торкається іншої, називають елементами кінематичних пар.

Кінематичні пари класифікують за чотирма ознаками.

1. За числом зв’язків, тобто певних обмежень (умов зв’язку), які кінематична пара накладає на відносний рух ланок, пари ділять на п’ять класів.

2. За видом елементів контакту ланок у парі вони поділяються на вищі та нижчі. До нижчих належать пари, у яких ланки стикаються по поверхні. Вищими називаються пари, у яких елементами контакту є точки або лінії.

3. За характером відносного руху ланок пари можуть бути пласкими і просторовими.

4. За характером замикання кінематичні пари поділяють на пари з силовим (за рахунок сил ваги, пружності, тиску рідини, газу тощо) та геометричним (за рахунок конструктивних форм ланки) замиканням..

У залежності від розташування та видів руху ланок механізми поділяють на просторові та плоскі. Механізм зветься плоским, якщо його рухомі ланки рухаються паралельно однієї площині. У будь-якому іншому випадку механізм є просторовим. До складу більшості суднових машинних агрегатів та технологічного обладнання входять плоскі механізми.

У плоских механізмах можуть бути тільки вищі кінематичні пари четвертого та нижчі – п’ятого класів. Найбільше застосування у плоских механізмах, отримали обертальні кінематичні пари V класу.

Обертальна пара (рис. 1.3, а, б) – однорухома, допускає лише один відносний обертовий рух однієї ланки навколо іншої, тобто число ступенів свободи Н =1; на відносний рух ланки накладено S = 6– H =5 умов зв’язку (в’язей). Отже, це кінематична пара п’ятого класу. Елементи обертальної пари – це циліндричні поверхні (ланки 1 та 2 дотикаються по циліндричній поверхні); пара замкнена геометрично.

а б в г

Рис. 1.3. Позначення нижчих кінематичних пар на схемах плоских механізмів

Поступальна пара (рис. 1.3, в, г) – однорухлива, допускає лише прямолінійний поступальний відносний рух ланок, тобто Н =1 – S = 5; отже, це також кінематична пара V класу з геометричним замиканням. Відомим прикладом конструктивного виконання такої кінематичної пари є пара поршень – циліндр двигуна внутрішнього згоряння, поршневої помпи, компресора тощо.

У вищих кінематичних парах плоских механізмів загальна кількість зв’язків , тому ці пари належать до четвертого класу. За характером руху вони звуться двохрухомими кінематичними парами. Як витікає з рисунку, подібна кінематична пара може бути утвореною двома кривими, що контактують поміж собою у точці дотику А (рис. 1.4, а). Відносний рух ланок цієї пари можливий у двох напрямках: лінійному вздовж дотичної t ¾ t і обертовому навколо точки А.

Прикладами конструктивного виконання вищих кінематичних пар можуть бути контакти зубчастих коліс (рис. 1.4, б), штовхача з кулачком (рис. 1.4, в), тощо.

а б в

Рис. 1.4. Позначення вищих кінематичних пар на схемах плоских механізмів

Системи ланок, які з’єднані між собою кінематичними парами, називають кінематичними ланцюгами.

Дата добавления: 2015-10-13