Совокупность подробностей, связанных между собой без движений, и образующих одну твёрдую совокупность тел, именуется звеном механизма. Совокупность неподвижных подробностей в механизме образует одну твёрдую неподвижную совокупность тел, которая именуется стойкой. Соответственно, любой механизм имеет как минимум одну стойку и пара подвижных звеньев, двигающихся довольно стойки и относительно друг друга.
Подвижное соединение двух звеньев именуется кинематической парой. Различают следующие виды кинематических пар: плоские и пространственные, низшие и высшие, вращательные и поступательные.
У низших пар звенья соприкасаются собственными элементами по поверхности (по плоскости), у высших по линии (в точке).
Дабы механизм функционировал, звенья кинематической пары должны всегда соприкасаться, т.е. пары должны быть замкнутыми. Замыкание пары возможно кинематическим и силовым. Кинематическое замыкание обеспечивается конструктивной формой элементов пары. Силовое замыкание обеспечивается методом применения силы веса, давления пружины и т.д.
Свободное тело имеет в пространстве 6 степеней свободы (3 поступательных и 3 вращательных). На плоскости тело имеет 3 степени свободы (2 поступательных и 1 вращательную). Схема представлена на рис. 1.
Z
Y
Таблица 1. Условия пространственного перемещения.
Класс пары | Число наложенных связей | Число оставшихся степеней своболы | Примеры |
Шар на плоскости | |||
Шар в трубе того же диаметра | |||
Шар в шаре того же диаметра (шаровой шарнир) | |||
Цилиндр в цилиндре того же диаметра (пространственная поступательная пара) | |||
Плоский шарнир. Плоская поступательная пара |
Таблица 2 Условия плоского перемещения
Класс пары | Число наложенных связей | Число оставшихся степеней свободы | Примеры |
Плоская кулачковая пара | |||
Плоский шарнир. Плоская поступательная пара |
Для свободного тела справедливо: S = 6 — H
Для тела, расположенного на плоскости: S =3 — H
S — число наложенных условий связи;
H — число оставшихся степеней свободы тела.
Совокупность звеньев, связанных между собой кинематическими парами, именуется кинематической цепью. Кинематическая цепь является основой любого механизма. Кинематические цепи предназначены для его структуры функционирования и изучения механизма. Наряду с этим не учитывают конструктивные изюминки конкретного механизма, а на чертеже показывают условные кинематические особенности и обозначения звеньев механизма:
— методы соединения звеньев между собой;
— размеры звеньев, определяющие геометрию их перемещения.
Изображение механизма с учетом данных изюминок именуют кинематической схемой. Различают следующие виды кинематических цепей:
— плоские и пространственные;
— простые и сложные (в несложной цепи каждое звено входит не более, чем в две кинематические пары с другими звеньями; в сложной цепи имеется по крайней мере одно звено, входящее более, чем в две пары);
— замкнутые и открытые (в замкнутой цепи все звенья образуют один либо пара замкнутых контуров).
а б
Рис. 2 Несложная замкнутая (а) и сложная открытая (б) кинематическая цепь