Кинематические пары и связи

Механические устройства (механизмы) и машины предназначены для преобразования движения и передачи энергии от двигателя к рабочему органу, осуществляющему заданный технологический процесс (например, к колесу трактора, плунжеру насоса и т. п.).

Машина в отличие от механизма всегда включает в себя источник энергии и рабочий орган. В общем машиностроении основными типами механизмов являются: зубчатые, винтовые, фрикционные, рычажные, кулачковые, механизмы с гибкой связью (ременные и цепные передачи).

В теории механизмов, они представляются схемами, на которых показано минимальное количество частей (звеньев), необходимых для уяснения принципа действия характера движения.

Механизмом называется система тел (звеньев), предназначенная для преобразования движения одного или нескольких звеньев в требуемые движения других звеньев — жестких или гибких тел.

Неподвижное звено называется стойкой. Звенья механизма, положения и скорости которых заданы, называют ведущими, а звенья механизмов, положения и перемещения которых однозначно зависят от положений ведущих звеньев, называются ведомыми.

Кинематической парой (КП) называется соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение. КП называют низшими, если контакт звеньев происходит по поверхности, и высшими, если соприкосновение звеньев происходит по линии или в точке. Низшие кинематические пары имеют меньший износ, большую нагрузочную способность и поэтому используются наиболее часто.

%/ %/

Рис. 8.1. Возможные движения свободного тела.

Каждое отдельно взятое звено может совершать в пространстве шесть движений: поступательные движения вдоль координатных осей и вращения вокруг тех же осей (рис. 8.1). Соединение звеньев в пары ограничивает возможное число их движений, так как КП накладывают связи на движение одного звена относительно другого. Число наложенных связей определяет класс кинематических пар (табл. 8.1).

Так, пары 1-го класса имеют одну связь и, следовательно, пять возможных движений; пары 2-го класса имеют две связи и четыре степени свободы; пары.

Таблица 8.1

Примеры кинематических пар

Класс пары, число связей.	Число подвижностей.	Кинематическая пара.

3-го класса — три связи и три степени свободы (сферическая и плоскостная пары); нары 4-го класса — четыре связи и два возможных движения; пары 5-го класса имеют одно движение и пять связей. Преимущественное применение получили кинематические пары 5-го и 4-го классов.

Различают КП 5-го класса: вращательные, поступательные и винтовые. Примером кинематических пар 5-го класса (низшие пары) могут служить соединения в пассиковом конвейере (рис. 8.2); пассик — ролик по дугам обхвата с углами а, и а₂, а также опоры роликов (в точках 0, и 0₂); примером кинематических пар 4-го класса (высшие пары) могут служить места контакта пластины с круглыми пассиками.

Рис. 8.2. Секция пассикового конвейера для межоперационного транспортирования пластин в гибких автоматизированных линиях производства ИС:

1 — пассики; 2 — пластина; 3 — ведущий ролик; 4 — ведомый ролик Для составления и чтения схем механизмов введены условные обозначения для различных кинематических пар и звеньев. В табл. 8.2 приведены некоторые условные обозначения кинематических пар и звеньев по ЕСКД, а в табл. 8.3 — наиболее употребительные в технической литературе условные обозначения элементов манипуляторов.