| Počet komunikačných podmienok S | Počet stupňov voľnosti H | Kinematické označenie dvojice | Trieda kinematických párov | Názov páru | Kreslenie | Symbol |
| Ja | Päť pohyblivých guľových lietadiel |  |  |
|||
| II | Štyri pohyblivé valce |  |  |
|||
| III | Tri-pohyblivá rovina |  |  |
|||
| III | Tri pohyblivé sférické |  |  |
|||
| IV | Dva pohyblivé gule s prstom |  |  |
|||
| IV | Dva pohyblivé valcové |  |  |
|||
| V. | Jednorazová skrutka |  |  |
|||
| V. | Jednoposuvný rotačný |  |  |
|||
| V. | Jednorazový prekladový |  |  |
Nazýva sa systém väzieb tvoriacich navzájom kinematické páry kinematický reťazec.
Mechanizmus sa nazýva kinematický reťazec, v ktorom pre daný pohyb jedného alebo viacerých článkov, ktoré sa zvyčajne nazývajú vstupné alebo vedúce, vo vzťahu k niektorému z nich (napríklad ozubená tyč), všetky ostatné vykonávajú jedinečne určené pohyby.
Mechanizmus sa nazýva plochý, ak všetky body článkov, ktoré ho tvoria, popisujú trajektórie ležiace v rovnobežných rovinách.
Kinematický diagram mechanizmus je grafické znázornenie mechanizmu vyrobené v mierke pomocou symbolov odkazov a kinematických párov. Poskytuje kompletný obraz o štruktúre mechanizmu a rozmeroch väzieb potrebných pre kinematickú analýzu.
Štrukturálna schéma mechanizmus, na rozdiel od kinematickej schémy, je možné vykonať bez pozorovania mierky a dáva predstavu iba o štruktúre mechanizmu.
Počet stupňov voľnosti mechanizmu nazval počet nezávislých súradníc, ktoré určujú polohu všetkých odkazov vzhľadom na stojan. Každá z týchto súradníc sa volá zovšeobecnený.To znamená, že počet stupňov voľnosti mechanizmu sa rovná počtu zovšeobecnených súradníc.
Na stanovenie počtu stupňov voľnosti priestorových mechanizmov sa používa somovsko-malyševský štruktúrny vzorec:
Š \u003d 6n - 5p 1 - 4p 2 - 3p 3 - 2p 4 - 1p 5, (1,1)
kde: W je počet stupňov voľnosti mechanizmu;
n je počet pohyblivých odkazov;
p 1, p 2, p 3, p 4, p 5 - respektíve počet jedno-, dvoj-, troj-, štyroch a
päť pohyblivých kinematických párov;
6 - počet stupňov voľnosti jedného tela vo vesmíre;
5, 4, 3, 2, 1 - počet uložených podmienok pripojenia, resp
pre jeden, dva, tri, štyri a päť pohyblivých párov.
Na určenie počtu stupňov voľnosti plochého mechanizmu sa používa Čebyševov štruktúrny vzorec:
Š \u003d 3n - 2p 1, - 1p 2, (1,2)
kde: W je počet stupňov voľnosti plochého mechanizmu;
n je počet pohyblivých odkazov;
p 1 - počet jednomiestnych kinematických párov, ktoré sú v
roviny s nižšími kinematickými pármi;
p 2 - počet dvoch pohybujúcich sa kinematických párov, ktoré v rovine
sú najvyššie;
3 - počet stupňov voľnosti tela v rovine;
2 - počet spojení uložených na najnižšiu kinematiku
1 - počet odkazov položených na najvyšší kinematický pár.
Počet vstupných spojení mechanizmu je určený stupňom mobility. Po obdržaní je pri výpočte stupňa mobility rovného 0 alebo viac ako 1 potrebné skontrolovať, či má mechanizmus pasívne väzby alebo mimoriadne stupne voľnosti.
Nazývajú sa Somov-Malyshevov a Čebyševov vzorec štrukturálne,pretože spájajú počet stupňov voľnosti mechanizmu s počtom jeho väzieb a počtom a typom kinematických párov.
Pri odvodzovaní týchto vzorcov sa vychádzalo z toho, že všetky superponované odkazy sú nezávislé, t. žiadny z nich nemožno získať ako dôsledok ostatných. V niektorých mechanizmoch nie je táto podmienka splnená, t.j. celkový počet superponovaných odkazov môže obsahovať určitý počet q nadbytočných (opakovaných, pasívnych) odkazov, ktoré duplikujú ďalšie odkazy bez toho, aby zmenili pohyblivosť mechanizmu, ale iba ich prevedú na staticky neurčitý systém. V takom prípade sa pri použití vzorcov Somov-Malyshev a Čebyšev musia tieto opakované odkazy odpočítať od počtu navrstvených odkazov:
W \u003d 6n - (5p 1 + 4p 2 + Zp 3 + 2p 4 + p 5 - q),
Š \u003d 3 n - (2p 1 + p2 - q),
odkiaľ q \u003d Z - 6n + 5p 1 + 4p 2 + 3p 3 + 2p 4 + p 5,
alebo q \u003d W - 3n + 2p 1 + p2.
Všeobecne sú v posledných rovniciach dve neznáme (W a q) a ich nájdenie je náročná úloha.
V niektorých prípadoch však W možno nájsť z geometrických úvah, ktoré umožňujú určiť q pomocou posledných rovníc.
Obrázok: 1.1 a) Posuvný kľukový mechanizmus s nadbytočným
väzby (keď osi závesov nie sú rovnobežné).
b) rovnaký mechanizmus bez nadbytočných pripojení (nahradený
kinematické páry B a C).
a mechanizmus sa zmení na priestorový. V tomto prípade dáva Somov-Malyshevov vzorec nasledujúci výsledok:
Š \u003d 6n - 5p 1, \u003d 6 3-5 4 \u003d -2,
tie. Ukázalo sa, že nejde o mechanizmus, ale o farmu, ktorá je staticky nedefinovaná. Počet redundantných pripojení bude (pretože v skutočnosti W \u003d l): q \u003d l - (- 2) \u003d 3.
Nadmerné obmedzenia by sa vo väčšine prípadov mali eliminovať zmenou pohyblivosti kinematických párov.
Napríklad pre uvažovaný mechanizmus (obr. 1.1, b) je potrebné vymeniť záves B za dva pohyblivé kinematické páry (p 2 \u003d 1) a záves C za tri pohyblivé (p 3 \u003d 1). , dostaneme:
q \u003d 1 - 6 3 + 5 2 + 4 1 + 3 1 \u003d 0,
tie. neexistujú žiadne nadbytočné spojenia a mechanizmus je staticky definovateľný.
Niekedy sú do mechanizmu zámerne zavádzané nadbytočné spojenia, napríklad kvôli zvýšeniu jeho tuhosti. Prevádzkovateľnosť takýchto mechanizmov je zabezpečená, keď sú splnené určité geometrické vzťahy. Ako príklad zvážte mechanizmus kĺbového rovnobežníka (obr. 1.2, a), v ktorom AB // CD, BC // AD; n \u003d 3, p 1 \u003d 4, W \u003d 1 a q \u003d 0.
 |
 |
Obrázok: 1.2. Kĺbový rovnobežník:
a) bez pasívnych pripojení,
b) s pasívnymi spojeniami
Na zvýšenie tuhosti mechanizmu (obr. 1.2, b) je zavedený ďalší odkaz EF a pri EF // BC nie sú zavedené žiadne nové geometrické spojenia, pohyb mechanizmu sa nemení a v skutočnosti je stále W \u003d 1, hoci podľa Čebyševovho vzorca máme: W \u003d 3 4 - 2 6 \u003d 0, t.j. formálne je mechanizmus staticky neurčitý. Ak však EF nie je rovnobežná s lietadlom, bude pohyb nemožný, t.j. W je v skutočnosti 0.
V súlade s myšlienkami L.V. Assura akýkoľvek mechanizmus je tvorený postupným pripojením k mechanickému systému s určitým pohybom (vstupné články a ozubené koleso) kinematických reťazcov, ktoré vyhovujú podmienke, že ich stupeň pohyblivosti je 0. Takéto reťazce zahŕňajú iba najnižšie kinematické páry 5. triedy , sa volajú skupiny Assur.
Skupinu Assur nie je možné rozložiť na menšie skupiny s nulovým stupňom mobility.
Skupiny Assur sú rozdelené do tried v závislosti od ich štruktúry.
Vstupný odkaz, ktorý tvorí nižší kinematický pár so stojanom, sa nazýva mechanizmus prvej triedy (obrázok 1.3). Stupeň mobility tohto mechanizmu je 1.
Obr. 1.3. Prvotriedne mechanizmy
Stupeň mobility skupiny Assur je 0
Z tejto podmienky je možné určiť pomer medzi počtom nižších kinematických párov piatej triedy a počtom odkazov zahrnutých do skupiny Assur.
Je preto zrejmé, že počet odkazov v skupine musí byť párny a počet párov piatej triedy je vždy násobkom 3.
Skupiny Assur sú rozdelené do tried a objednávok. Keď sa spoja n \u003d 2 a p5 \u003d 3, vytvoria sa Assurove skupiny druhej triedy.
Skupiny sa navyše delia na objednávky. Poradie skupiny Assur je určené počtom prvkov (externých kinematických párov), s ktorými je skupina pripojená k mechanizmu.
Existuje 5 typov skupín Assur druhej triedy (tabuľka 1.3).
Trieda skupiny Assur nad druhou je určená počtom vnútorných kinematických párov, ktoré tvoria najkomplexnejší uzavretý obrys.
Kombináciou n \u003d 4 p 5 \u003d 6 sa vytvoria Assurove skupiny tretej a štvrtej triedy (tabuľka 1.3). Tieto skupiny sa nelíšia podľa druhov.
Všeobecná trieda mechanizmu je určená najvyššou triedou skupín Assur zahrnutých do tohto mechanizmu.
Vzorec pre štruktúru mechanizmu ukazuje poradie spojenia skupín Assur s mechanizmom prvej triedy.
Napríklad ak má vzorec pre štruktúru mechanizmu tvar
1 (1) 2 (2,3) 3 (4,5,6,7) ,
potom to znamená, že skupina Assur druhej triedy vrátane odkazov 2 a 3 a skupina Assur tretej triedy vrátane odkazov 4, 5, 6, 7 sú pripojené k mechanizmu prvej triedy (odkaz 1 s stojan). Najvyššou triedou skupiny, ktorá je súčasťou mechanizmu, je tretia trieda. Preto máme mechanizmus tretej triedy.
Kinematický pár je pohyblivé spojenie dvoch kontaktných článkov, ktoré im poskytuje určitý relatívny pohyb. Prvky kinematického páru sa nazývajú množina povrchov čiar alebo bodov, pozdĺž ktorých dochádza k pohyblivému spojeniu dvoch odkazov a ktoré tvoria kinematický pár. Aby dvojica existovala, musia byť prvky odkazov v nej neustále v kontakte T.
Zdieľajte svoju prácu na sociálnych sieťach
Ak vám táto práca nevyhovovala, v dolnej časti stránky je zoznam podobných prác. Môžete tiež použiť tlačidlo vyhľadávania
Prednáška N 2
Nech už je strojový mechanizmus akýkoľvek, vždy sa skladá iba z článkov a kinematických párov.
Podmienky komunikácie kladené na pohyblivé články v mechanizmoch, v teórii strojov a mechanizmov Je zvykom nazývať kinematické páry.
Kinematický pársa nazýva pohyblivé spojenie dvoch kontaktných článkov, ktoré im poskytuje určitý relatívny pohyb.
Tabuľka 2.1 ukazuje mená, obrázky, symboly najbežnejších kinematických párov v praxi, ako aj ich klasifikáciu.
Ak sú odkazy spojené do kinematickej dvojice, môžu sa navzájom dotýkať pozdĺž plôch, čiar a bodov.
Prvky kinematického párunazývaná množina povrchov, čiar alebo bodov, pozdĺž ktorých je pohyblivé spojenie dvoch článkov a ktoré tvoria kinematický pár. V závislosti od typu kontaktu prvkov kinematických párov existujúvyššie a nižšie kinematické páry.
Kinematické páry tvorené líniovými alebo bodovými prvkami sa nazývajúvyššie.
Kinematické páry tvorené povrchovými prvkami sa nazývajúpodradný.
Aby dvojica existovala, musia byť prvky odkazov v nej zahrnutých v neustálom kontakte, t.j. byť stiahnutý. Uzavretie kinematických párov môže byťgeometricky alebo mocensky, Napríklad pomocou vlastnej hmoty, pružín atď.
Pevnosť, odolnosť proti opotrebeniu a životnosť kinematických párov závisia od ich typu a vyhotovenia. Nižšie páry sú odolnejšie ako vyššie. Vysvetľuje to skutočnosť, že v spodných pároch dochádza ku kontaktu medzi prvkami dvojíc pozdĺž povrchu, a preto pri rovnakom zaťažení v ňom vznikajú nižšie špecifické tlaky ako vo vyššom. Opotrebenie, ak sú rovnaké veci, je úmerné špecifickému tlaku, a preto sa nižšie výpary opotrebúvajú pomalšie ako vyššie. Preto, aby sa znížilo opotrebenie strojov, je lepšie použiť nižšie páry, použitie vyšších kinematických párov však môže významne zjednodušiť konštrukčné diagramy strojov, čo zmenšuje ich rozmery a zjednodušuje konštrukciu. Preto je správna voľba kinematických párov náročnou inžinierskou úlohou.
Kinematické páry sú tiež rozdelené napočet stupňov voľnosti(mobilita), ktoré poskytuje odkazom spojeným cez ňu alebo pozdĺž nejpočet podmienok dlhopisu(trieda párov), vynútený párom na relatívny pohyb pripojených článkov. Pri použití tejto klasifikácie dostanú vývojári strojov informácie o možných relatívnych pohyboch článkov a povahe interakcie silových faktorov medzi prvkami dvojice.
Vo všeobecnom prípade odkaz zdarmaM - rozmerný priestor, dovoľujúciP typy jednoduchých pohybov, má množstvo stupňov voľnosti! (H) alebo W - pohyblivé.
Pokiaľ je teda odkaz v trojrozmernom priestore, ktorý umožňuje šesť typov najjednoduchších pohybov - tri rotačné a tri translačné okolo a pozdĺž osíX, V, Z , potom hovoria, že má šesť stupňov voľnosti alebo šesť všeobecných súradníc alebo šesť pohyblivých. Ak je odkaz v dvojrozmernom priestore, ktorý umožňuje tri typy najjednoduchších pohybov - jeden rotujúci okoloZ a dva translačné pozdĺž osíX a Y , potom povedia, že má tri stupne voľnosti alebo tri zovšeobecnené súradnice, alebo je tri pohyblivé atď.
Tabuľka 2.1
Keď sú odkazy spojené pomocou kinematických párov, sú zbavené stupňov voľnosti. To znamená, že kinematické páry ukladajú spojeným spojom čísloS.
V závislosti od počtu stupňov voľnosti, ktoré majú v relatívnom pohybe väzby spojené do kinematického páru, sa určuje pohyblivosť páru (W \u003d H ). Ak H je počet stupňov voľnosti väzieb kinematického páru v relatívnom pohybe,do mobilita páru sa určuje takto:
kde P - pohyblivosť priestoru, v ktorom uvažovaná dvojica existuje;S - počet prepojení vytvorených dvojicou.
Je potrebné poznamenať, že mobilita páruŽ definované v (2.1) závisí nie od typu priestoru, v ktorom sa realizuje, ale iba od konštrukcie.
Napríklad rotačný (translačný) pár (pozri tabuľku 2.1), v šesť- aj v trojpohyblivom priestore, zostane stále v jednom pohybe, v prvom prípade bude na neho uložených 5 väzieb a v druhom prípade - 2 väzby, a teda budeme mať:
pre šesť pohyblivý priestor:
pre tri pohyblivé priestory:
Ako vidíte, pohyblivosť kinematických párov nezávisí od charakteristík priestoru, čo je výhodou tejto klasifikácie. Naopak, časté rozdelenie kinematických párov do tried trpí skutočnosťou, že trieda páru závisí od charakteristík priestoru, čo znamená, že ten istý pár v rôznych priestoroch má inú triedu. To je z praktických dôvodov nepohodlné, čo znamená, že takáto klasifikácia kinematických párov je iracionálna, takže je lepšie ju nepoužívať.
Môžete si zvoliť taký tvar prvkov dvojice, aby pri jednom nezávislom elementárnom pohybe vznikol druhý - závislý (derivát). Príkladom takéhoto kinematického páru je špirálovitý (tabuľka 2. 1) . U tejto dvojice rotačný pohyb skrutky (matice) spôsobuje jej (jej) translačný pohyb pozdĺž osi. Takýto pár by sa mal klasifikovať ako pohyblivý, pretože sa v ňom realizuje iba jeden nezávislý najjednoduchší pohyb.
Kinematické spojenia.
Kinematické páry zobrazené v tabuľke. 2.1 sú jednoduché a kompaktné. Realizujú takmer všetky najjednoduchšie relatívne pohyby odkazov potrebné na vytvorenie mechanizmov. Pri vytváraní strojov a mechanizmov sa však zriedka používajú. Je to spôsobené tým, že v miestach dotyku článkov tvoriacich pár zvyčajne vznikajú veľké trecie sily. To vedie k výraznému opotrebovaniu prvkov páru, čo znamená k jeho zničeniu. Preto je najjednoduchší dvojčlánkový kinematický reťazec kinematického páru často nahradený dlhšími kinematickými reťazcami, ktoré spoločne implementujú rovnaký relatívny pohyb článkov ako nahradený kinematický pár.
Kinematický reťazec určený na nahradenie kinematického páru sa nazýva kinematické spojenie.
Uveďme príklady kinematických reťazcov pre najbežnejšie v praxi rotačné, translačné, skrutkové, sférické a rovinné-rovinné kinematické páry.
Od stola. 2.1 je zrejmé, že najjednoduchším analógom rotačnej kinematickej dvojice je ložisko s valivými prvkami. Rovnako vodiace kladky nahrádzajú prekladový pár atď.
Kinematické spojenia sú v prevádzke pohodlnejšie a spoľahlivejšie, odolávajú oveľa väčším silám (momentom) a umožňujú mechanizmom pracovať pri vysokých relatívnych rýchlostiach spojov.
Hlavné typy mechanizmov.
Mechanizmus Možno to považovať za zvláštny prípad kinematického reťazca, v ktorom sa najmenej jeden článok zmení na stojan a pohyb zvyšných článkov je daný daným pohybom vstupných článkov.
Charakteristickými znakmi kinematického reťazca predstavujúceho mechanizmus sú mobilita a istota pohybu jeho článkov vzhľadom na stojan.
Mechanizmus môže mať niekoľko vstupných a jeden výstupný odkaz, v tomto prípade sa to nazýva mechanizmus sčítania a naopak, jeden vstup a niekoľko výstupov, potom sa to nazýva rozlišovací mechanizmus.
Podľa účelu sú mechanizmy rozdelené nasprievodcovia a prevodovka.
Prevodový mechanizmussa nazýva zariadenie určené na reprodukciu daného funkčného vzťahu medzi pohybmi vstupného a výstupného spojenia.
Vodiaci mechanizmus sa nazýva mechanizmus, v ktorom sa trajektória určitého bodu spoja, ktorá vytvára kinematické páry iba s pohyblivými spojmi, zhoduje s danou krivkou.
Zvážme hlavné typy mechanizmov, ktoré našli široké uplatnenie v technológii.
Mechanizmy, ktorých väzby tvoria iba najnižšie kinematické páry, sa nazývajúpáková páka... Tieto mechanizmy sú široko používané kvôli skutočnosti, že sú odolné, spoľahlivé a ľahko ovládateľné. Hlavným predstaviteľom takýchto mechanizmov je štvorčlánkový záves (obrázok 2.1).
Názvy mechanizmov sú zvyčajne určené názvami ich vstupných a výstupných odkazov alebo charakteristickým odkazom, ktorý je ich súčasťou.
V závislosti od pohybových zákonov vstupného a výstupného spojenia sa tento mechanizmus dá nazvať kľukový vahadlo, dvojitý kľuk, dvojitý vahadlo, vahadlo.
Kĺbový štvorčlánkový systém sa používa pri konštrukcii obrábacích strojov, výrobe nástrojov, ako aj pri poľnohospodárskych, potravinárskych, snežných a iných strojoch.
Ak napríklad vymieňate rotačný pár v štvorčlánkovom záveseD , na translačnom, potom dostaneme známy mechanizmus kľuky a posuvu (obr. 2.2).
Obrázok: 2.2. Rôzne typy kľukovo-posuvných mechanizmov:
1 - kľuka 2 - ojnica; 3 - posúvač
Mechanizmus kľuky-posuvu (šmyk-kľuky) je široko používaný v kompresoroch, čerpadlách, spaľovacích motoroch a iných strojoch.
Výmena rotujúceho páru v kĺbovom štvorčlánkuZO na translačnom dostaneme výkyvný mechanizmus (obr. 2.3).
Na p a c .2.3, do vahadlového mechanizmu sa získa zo štvorčlánkového závesu nahradením rotačných párov v ňomMôcť urobiť do prekladovej.
Kyvné mechanizmy sa v hobľovacích strojoch často používajú kvôli ich inherentnej asymetrii pracovnej a voľnobežnej rýchlosti. Spravidla majú dlhý pracovný zdvih a rýchly, ktorý poskytuje návrat frézy do pôvodnej polohy, voľnobehu.
Obrázok: 2.3. Rôzne typy vahadlových mechanizmov:
1 - kľuka; 2 - kameň; 3 - opona.
V robotike sú hojne využívané závesné mechanizmy (obr. 2.4).
Charakteristikou týchto mechanizmov je, že majú veľký počet stupňov voľnosti, čo znamená, že majú veľa pohonov. Koordinovaná činnosť pohonov vstupných článkov zaisťuje pohyb chapadla po racionálnej dráhe a na dané miesto v okolitom priestore.
Sú široko používané v technológiáchvačkové mechanizmy... Pomocou vačkových mechanizmov je konštruktívne najjednoduchšie dosiahnuť takmer akýkoľvek pohyb poháňaného článku podľa daného zákona,
V súčasnosti existuje veľké množstvo odrôd vačkových mechanizmov, z ktorých niektoré sú znázornené na obr. 2.5.
Potrebný zákon pohybu výstupného článku vačkového mechanizmu sa dosiahne poskytnutím vhodného tvaru vstupnému článku (vačke). Vačka môže rotovať (obr. 2.5,a, b ), translačný (obr. 2.5,c, d ) alebo zložitý pohyb. Výstupný odkaz, ak vykonáva translačný pohyb (Obrázok 2.5,a, v ), sa nazýva posunovač, a ak je kývavý (obr. 2.5,r ) - jarmo. Na zníženie trecích strát vo vyššej kinematickej dvojiciIN použite prídavný spojovací valec (obr. 2.5,d).
Vačkové mechanizmy sa používajú ako v pracovných strojoch, tak v rôznych druhoch príkazových zariadení.
Veľmi často sa v kovoobrábacích strojoch, lisoch, rôznych prístrojoch a meracích prístrojoch používajú skrutkové mechanizmy, najjednoduchšie z nich je znázornené na obr. 2.6:
Obrázok: 2.6 Skrutkovací mechanizmus:
1 - skrutka; 2 - matica; A, B, C - kinematické páry
Skrutkové mechanizmy sa zvyčajne používajú tam, kde je potrebné prevádzať rotačný pohyb na vzájomne závislý translačný pohyb alebo naopak. Vzájomná závislosť pohybov je stanovená správnym výberom geometrických parametrov páru skrutiekIN.
Klin mechanizmy (obrázok 2.7) sa používajú v rôznych druhoch upínacích zariadení a prípravkov, v ktorých sa vyžaduje vytvorenie veľkej sily na výstupe s obmedzenými silami pôsobiacimi na vstup. Charakteristickou črtou týchto mechanizmov je jednoduchosť a spoľahlivosť konštrukcie.
Mechanizmy, v ktorých sa uskutočňuje prenos pohybu medzi kontaktnými telesami v dôsledku trecích síl, sa nazývajú trecie. Najjednoduchšie trojriadkové trecie mechanizmy sú znázornené na obr. 2.8
Obrázok: 2.7 Klinový mechanizmus:
1, 2 - odkazy; L, B, S - kinematické hody.
Obrázok: 2.8 Trecie mechanizmy:
a - trecí mechanizmus s rovnobežnými osami;b - trecí mechanizmus s pretínajúcimi sa osami;v - trecí mechanizmus s ozubením a pastorkom; 1 - vstupný valec (koleso);
2 - výstupný valec (koleso); 2 "- koľajnica
Vzhľadom k tomu, že odkazy1 a 2 pritlačené k sebe, pozdĺž línie dotyku medzi nimi, vzniká trecia sila, ktorá unáša poháňaný článok2 .
Trecie prevody sú široko používané v zariadeniach, mechanizmoch páskových pohonov, variátoroch (mechanizmy s plynulou reguláciou rýchlosti).
Na prenos rotačného pohybu podľa daného zákona medzi hriadeľmi s rovnobežnými, pretínajúcimi sa a pretínajúcimi sa osami sa používajú rôzne typy prevodovmechanizmy ... Pomocou ozubených kolies je možné prenášať pohyb medzi hriadeľmi pomocoupevné nápravya s pohybujúce sa v priestore.
Prevodové mechanizmy sa používajú na zmenu frekvencie a smeru otáčania výstupného článku, súčtu alebo oddelenia pohybov.
Na obr. 2.9 sú uvedení hlavní predstavitelia prevodových stupňov s pevnými nápravami.
Obrázok 2.9. Prevodovky s pevnými nápravami:
a - valcovitý;b - kužeľovitý; na konci; g - ozubnica a pastorok;
1 - prevodový stupeň; 2 - ozubené koleso; 2 * koľajnica
Je volané menšie z dvoch záberových stupňovvýstroj a ďalšie - ozubené koleso.
Regál je špeciálny prípad výstroja s polomerom zakrivenia rovným nekonečnu.
Ak má ozubené koleso ozubené kolesá s pohyblivými osami, potom sa nazývajú planétové (obr. 2.10):
Planétové prevody v porovnaní s prevodmi s pevnou nápravou umožňujú prenos väčších výkonov a prevodových pomerov pri menšom počte prevodových stupňov. Taktiež sa často používajú pri vytváraní mechanizmov sčítania a diferenciácie.
Prenos pohybov medzi krížiacimi sa osami sa vykonáva pomocou závitovkového prevodu (obr. 2.11).
Šnekové koleso sa získa z ozubeného prevodu so skrutkou a maticou pozdĺžnym rezaním matice a dvojitým krútením vo vzájomne kolmých rovinách. Šnekový prevod má vlastnosť samovoľného brzdenia a umožňuje realizovať veľké prevodové pomery v jednom stupni.
Obrázok: 2.11. Šnekový prevod:
1 - červ, 2 - závitovkové koleso.
Súčasťou prerušovaného prevodového mechanizmu je aj maltský priečny mechanizmus. Na obr. Z-L "2. ukazuje mechanizmus štvorlistého" maltézskeho kríža ".
Mechanizmus „maltského kríža“ prevádza nepretržitú rotáciu vedúcej rovnomernej kľuky 1 s hrotom3 do prerušovanej rotácie „kríža“2, tryska 3 vstupuje do radiálnej drážky "kríža" bez nárazu2 a otočí ho do rohu, kdez je počet slotov.
Na vykonávanie pohybu iba v jednom smere sa používajú západky. Obrázok 2.13 zobrazuje západkový mechanizmus pozostávajúci z vahadla 1, západkového kolesa 3 a západiek 3 a 4.
Pri kývaní vahadlom1 hojdajúci sa pes3 dodáva rotácii rohatkové koleso2 iba keď sa vahadlo pohybuje proti smeru hodinových ručičiek. Na držanie kolesa2 zo spontánneho otáčania v smere hodinových ručičiek, keď sa vahadlo pohybuje proti času, sa použije západka zámku4 .
Maltské a západkové mechanizmy sa často používajú v obrábacích strojoch a zariadeniach,
Ak je potrebné prenášať mechanickú energiu na relatívne veľkú vzdialenosť z jedného bodu v priestore do druhého, používajú sa mechanizmy s pružnými článkami.
Opasky, laná, reťaze, nite, stuhy, gule atď. Sa používajú ako pružné články prenášajúce pohyb z jedného rovnomerného mechanizmu na druhý,
Na obr. 2.14 zobrazuje blokovú schému najjednoduchšieho mechanizmu s flexibilným odkazom.
Prevodovky s pružnými článkami sa široko používajú v strojárstve, prístrojovom vybavení a iných priemyselných odvetviach.
Vyššie boli zvážené najtypickejšie najjednoduchšie mechanizmy. mechanizmy sú uvedené aj v špeciálnej literatúre, svedectvách a referenčných knihách, napríklad ako napr.
Štrukturálne vzorce mechanizmov.
V štruktúre (štruktúre) rôznych mechanizmov, ktoré spájajú počet stupňov voľnosti, existujú všeobecné vzorceŽ mechanizmus s počtom odkazov a počtom a typom ich kinematických párov. Tieto vzorce sa nazývajú štrukturálne vzorce mechanizmov.
Pre priestorové mechanizmy je v súčasnosti najrozšírenejší Malyshevov vzorec, ktorého odvodenie sa uskutočňuje nasledovne.
Nechajte v mechanizme maťm odkazy (vrátane stojana), - počet jedného, \u200b\u200bdvoch, troch, štyroch a piatich pohyblivých párov. Je označený počet pohyblivých odkazov. Keby boli všetky pohyblivé odkazy voľné telá, celkový počet stupňov voľnosti by bol 6n ... Avšak každý jeden pohyblivý párV. trieda ukladá na relatívny pohyb článkov tvoriacich pár, 5 článkov, každý dva pohyblivé páryIV trieda - 4 väzby atď. Preto sa celkový počet stupňov voľnosti rovných šiestim zníži o množstvo
kde je pohyblivosť kinematického páru, je počet párov, ktorých pohyblivosť sa rovnái ... Celkový počet vložených odkazov môže obsahovať určitý početq nadbytočné (opakované) spojenia, ktoré duplikujú ďalšie spojenia bez zníženia pohyblivosti mechanizmu, ale iba ich premenu na staticky neurčitý systém. Preto je počet stupňov voľnosti priestorového mechanizmu, rovný počtu stupňov voľnosti jeho pohyblivého kinematického reťazca vzhľadom na stojan, určený týmto Malyshevovým vzorcom:
alebo v skratke
(2.2)
keď je mechanizmom staticky definovateľný systém a keď ide o staticky neurčitý systém.
Všeobecne je riešenie rovnice (2.2) zložitým problémom, keďže je neznámeW a q ; dostupné riešenia sú komplexné a nie sú predmetom tejto prednášky. Avšak v konkrétnom prípade, akŽ , rovný počtu zovšeobecnených súradníc mechanizmu, sa zistí z geometrických úvah, z tohto vzorca možno zistiť počet nadbytočných väzieb (pozri Reshetov L.N. Konštrukcia racionálnych mechanizmov. M., 1972)
(2.3)
a vyriešiť otázku statickej určiteľnosti mechanizmu; alebo s vedomím, že mechanizmus je staticky definovateľný, vyhľadajte (alebo skontrolujte)W.
Je dôležité poznamenať, že rozmery väzieb nie sú obsiahnuté v štruktúrnych vzorcoch, preto pri štrukturálnej analýze mechanizmov možno predpokladať ktorýkoľvek z nich (v určitých medziach). Ak neexistujú žiadne nadbytočné články (), dôjde k zostaveniu mechanizmu bez deformácie článkov, zdá sa, že sa samy vyrovnajú; preto sa také mechanizmy nazývajú samovyrovnávacie. Ak existujú nadbytočné spojenia (), potom je montáž mechanizmu a pohyb jeho článkov možný iba vtedy, keď sú deformované.
Pre ploché mechanizmy bez nadbytočných spojení nesie štruktúrny vzorec meno P. L. Čebyševa, ktorý ho ako prvý navrhol v roku 1869 pre pákové mechanizmy s rotačnými pármi a jedným stupňom voľnosti. V súčasnosti sa Čebyševov vzorec uplatňuje na všetky ploché mechanizmy a je odvodený s prihliadnutím na nadbytočné obmedzenia, a to nasledovne
V plochom mechanizme s m článkami (vrátane stojana) je počet pohyblivých článkov, - počet nižších párov a - počet vyšších párov. Keby všetky pohyblivé články boli voľnými telesami v rovinnom pohybe, celkový počet stupňov voľnosti by bol rovný 3n ... Avšak každý nižší pár ukladá dve väzby na relatívny pohyb článkov, ktoré tvoria pár, pričom ponecháva jeden stupeň voľnosti, a každý vyšší pár ukladá jedno spojenie, pričom ponecháva 2 stupne voľnosti.
Počet superponovaných spojení môže zahŕňať určitý počet nadbytočných (opakovaných) spojení, ktorých eliminácia nezvyšuje pohyblivosť mechanizmu. V dôsledku toho je počet stupňov voľnosti plochého mechanizmu, t. J. Počet stupňov voľnosti jeho pohyblivého kinematického reťazca vzhľadom na stojan, určený nasledujúcim Čebyševovým vzorcom:
(2.4)
Ak je to známe, tu nájdete počet nadbytočných odkazov
(2.5)
Index „n“ nám pripomína, že hovoríme o ideálne plochom mechanizme, presnejšie o jeho plochej schéme, pretože plochý mechanizmus je kvôli nepresnostiam vo výrobe do istej miery priestorový.
Vzorce (2.2) - (2.5) sa používajú na štrukturálnu analýzu existujúcich mechanizmov a syntézu štruktúrnych schém nových mechanizmov.
Štrukturálna analýza a syntéza mechanizmov.
Vplyv redundantných odkazov na výkon a spoľahlivosť strojov.
Ako už bolo spomenuté vyššie, s ľubovoľnými (v určitých medziach) rozmermi článkov nemožno mechanizmus s nadbytočnými spojmi () zostaviť bez deformácie článkov. Takéto mechanizmy preto vyžadujú zvýšenú presnosť výroby, inak sa v priebehu procesu montáže spojky mechanizmu deformujú, čo spôsobuje zaťaženie kinematických párov a spojov značnými dodatočnými silami (nad rámec tých základných vonkajších síl, na ktorých prenos sú prenášané sily). mechanizmus je určený). Pri nedostatočnej presnosti výroby mechanizmu s nadmernými spojmi sa môže trenie v kinematických pároch výrazne zvýšiť a viesť k zaseknutiu spojov, preto sú z tohto hľadiska nadmerné spojenia v mechanizmoch nežiaduce.
Pokiaľ ide o nadbytočné spojenia v kinematických reťazcoch mechanizmu, pri navrhovaní strojov by sa mali usilovať o ich elimináciu alebo ponechať minimálne množstvo, ak by sa ich úplné vylúčenie ukázalo ako nerentabilné z dôvodu zložitosti konštrukcie alebo z iného dôvodu. Všeobecne by sa malo hľadať optimálne riešenie s prihliadnutím na dostupnosť potrebného technologického zariadenia, výrobné náklady, požadovanú životnosť a spoľahlivosť stroja. Preto je to pre každý konkrétny prípad veľmi ťažká úloha.
Uvažujme o metódach určovania a eliminácie nadbytočných spojení v kinematických reťazcoch mechanizmov pomocou príkladov.
Nechajte plochý štvorčlánkový mechanizmus so štyrmi jednomiestnymi rotačnými pármi (obr. 2.15,a ) z dôvodu nepresností vo výrobe (napríklad z dôvodu neparalelnosti osí)A a D ) sa ukázal ako priestorový. Montáž kinematických reťazcov4, 3, 2 a osobitne 4, 1 nespôsobené ťažkosťami, ale bodmiB, B ' môžu byť umiestnené na osix ... Zhromaždite však rotujúci párIN tvorené odkazmi1 a 2 , bude to možné iba kombináciou súradnicových systémovBxyz a B ‘x‘ y ’z’ , ktorá vyžaduje lineárne posunutie (deformáciu) boduB 'spoj 2 pozdĺž osi x a uhlové deformácie článku2 okolo osí x a z (zobrazené šípkami). To znamená prítomnosť troch prebytočných väzieb v mechanizme, čo potvrdzuje vzorec (2.3) :. Aby bol tento priestorový mechanizmus staticky definovateľný, je potrebná jeho ďalšia štrukturálna schéma, napríklad znázornená na obr. 2,15,b , kde zhromaždenie takéhoto mechanizmu prebehne bez rušenia, pretože vyrovnanie bodovB a B ' bude možné pohybom boduZO vo valcovom páre.
Je možná varianta mechanizmu (obr. 2.15,v ) s dvoma sférickými pármi (); v tomto prípade okrem tohozákladná mobilita sa objaví mechanizmusmiestna mobilita - možnosť otáčania ojnice2 okolo svojej osislnko ; táto pohyblivosť neovplyvňuje základný zákon pohybu mechanizmu a môže byť dokonca užitočná z hľadiska vyrovnania opotrebenia kĺbov: ojnica2 počas činnosti mechanizmu sa môže otáčať okolo svojej osi v dôsledku dynamického zaťaženia. Malyshevov vzorec potvrdzuje, že takýto mechanizmus bude staticky definovateľný:
Obr. 2.15
Najjednoduchším a najefektívnejším spôsobom eliminácie nadbytočných spojení v mechanizmoch zariadení je použitie vyššieho páru s bodovým kontaktom namiesto spojenia s dvoma nižšími pármi; stupeň mobility rovinného mechanizmu sa v tomto prípade nemení, pretože podľa Čebyševovho vzorca (at):
Na obr. 2,16, a, b, c je uvedený príklad eliminácie nadbytočných spojení vo vačkovom mechanizme s progresívne sa pohybujúcim tlačným valcom. Mechanizmus (obr. 2.16,a ) - štvorčlánok (); okrem základnej pohyblivosti (rotácia vačky)1
) existuje lokálna mobilita (nezávislé otáčanie kruhového valcového valca3
okolo svojej osi); V dôsledku toho. Plochý obvod nemá žiadne nadbytočné spojenia (mechanizmus je zostavený bez rušenia). Ak sa mechanizmus z dôvodu výrobných nepresností považuje za priestorový, potom s lineárnym kontaktom valca3 s vačkou 1 podľa Malyshevovho vzorca s dostaneme, ale za určitých podmienok. Kinematický párový valec - valec (obr. 2.16,6
) ak vzájomné otáčanie článkov nie je možné1, 3 okolo osi z by bol trojcestný pár. Ak v dôsledku nepresnosti vo výrobe dôjde k takejto rotácii, ale je malá, a lineárny kontakt je prakticky zachovaný (pri zaťažení má kontaktné miesto tvar obdĺžnika), potom je toto 
kinematický pár bude štyri pohyblivý,
Obrázok 2.17
Zníženie triedy najvyššieho páru pomocou valcového valca (päťpohyblivý pár s bodovým kontaktom, obr. 2.16,v ), získame pre a je staticky definovateľný mechanizmus. Malo by sa však pamätať na to, že lineárny kontakt článkov, aj keď to vyžaduje so zvýšenou presnosťou výroby, umožňuje prenášať väčšie zaťaženie ako bodový kontakt.
Obrázok 2.16, d, e ďalší príklad vylúčenia nadbytočných spojení v štvorradovom prevodovom stupni (kontakt zubov kolies1, 2 a 2, 3 - lineárne). V tomto prípade, podľa Chebysevovho vzorca, - plochý obvod nemá žiadne nadbytočné spojenia; podľa Malyshevovho vzorca je mechanizmus staticky neurčitý, preto sa bude vyžadovať vysoká presnosť výroby, najmä na zabezpečenie rovnobežnosti geometrických osí všetkých troch kolies.
Výmena medziľahlých zubov kolesa2 na hlaveň (obr. 2.16,d ), dostaneme staticky definovateľný mechanizmus.
Kinematický pár,ako je uvedené vyššie, ide o spojenie dvoch dotykových článkov, ktoré umožňuje ich relatívny pohyb. Modely týchto pohybov sú znázornené na obr. 1.16. Ak sú odkazy spojené do kinematickej dvojice, môžu sa navzájom dotýkať pozdĺž plôch, čiar a bodov. Prvky kinematického párusa nazýva množina povrchov, línií alebo bodov, pozdĺž ktorých je pohyblivé spojenie dvoch odkazov a ktoré tvoria kinematický pár. Presnejšie povedané, prvky kinematického páru sa nazývajú povrchy spoločné pre spojené väzby, čiary alebo body, s ktorými sa väzby navzájom dotýkajú, pričom vytvárajú kinematický pár. Kinematický pár teda nemôže byť tvorený telesami, ktoré nie sú v kontakte. Stupeň obmedzenia voľnosti pohybu jedného článku kinematického páru vo vzťahu k druhému môže závisieť iba od geometrických tvarov kontaktných bodov, to znamená od prvkov kinematického páru. Materiály, z ktorých sú články vyrobené, ani tvar tých častí, ktoré sa navzájom nedotýkajú, nemôžu ukladať obmedzenia relatívnej pohyblivosti článkov, a preto sa nimi neberie do úvahy teória mechanizmov a strojov.
Obr. 1.16.Modely kinematických párov, zľava doprava: horný rad - guľa v rovine, valec v rovine, guľa vo valci, rovinný pár, sférický pár a spodný rad - guľa s prstom, valcová, prekladové, skrutkové
Kinematické páry sa klasifikujú podľa niekoľkých kritérií. Aby dvojica mohla existovať, musia byť prvky odkazov, ktoré sú v nej obsiahnuté, uzavreté, to znamená, že sú v neustálom kontakte.
Klasifikácia kinematických párov
Tabuľka 1.2
|
Typ páru a stupeň voľnosti |
Pološtruktúra obrázok |
Mobilita párov w, počet dlhopisov |
Podmienené označenie |
|
rotačný |
 |
»€ a a ^„ |
 |
|
skrutka [ШЖ00] |
 |
 |
|
|
valcovitý |
 |
 |
|
|
guľovitý |
 |
 |
|
|
rovinný |
 |
 |
|
|
lineárne; |
 |
 |
|
|
w = 4 5=2 |
|||
|
bod |
 |
 |
Geometrickou formou spojenia plôch a spôsobom zatvárania
kinematické páry sa delia na nižšie a vyššie, a to silou alebo tvarovo. Uzavretienazýva sa dvojica zaisťujúca, že zodpovedajúce prvky dvojice sú v neustálom kontakte. Mať nižšiekontakt článkov, spojenie povrchov sa uskutočňuje pozdĺž jedného alebo viacerých povrchov. Jedná sa o posuvné páry (ich relatívny pohyb je vždy posuvný) a tieto páry sa vyznačujú tvarovým tvarom vďaka štrukturálnemu tvaru prvkov páru. Mať vyššiekinematických párov sa odkazy dotýkajú pozdĺž čiary alebo v bode. Preto je možné nielen relatívne kĺzanie, ale aj valcovanie, pretáčanie. Pre takéto páry je častejšie charakteristické silové uzavretie, to znamená, že prvky sú na seba tlačené silovými silami, elastickými silami atď. Na obr. 1.16 vyššie páry zahŕňajú guľku v rovine (dotýkajúca sa bodu), valec v rovine (dotýkajúci sa pozdĺž úsečky) a guľku vo valci (dotýkajúce sa pozdĺž kruhu). Všetky ostatné páry sú podradné.
Relatívnym pohybom odkazovpáry sa delia na rotačné (B) (angl., otáčavý kĺb (R)), translačné (P) (angl., hranolový kĺb (P)), skrutkové (Vi) (angl., špirálový kĺb (H) alebo skrutkový pár ), plochý alebo rovinný (PL) (eng, rovinný kĺb (E)), valcový (C) (eng, valcový kĺb (C)), sférický (C) (eng, guľový alebo guľový kĺb (S)), lineárne (L) a bod (T).
Podľa počtu mobilityw (počet stupňov voľnosti) sa v relatívnom pohybe článkov páru delia na jedno-, dvoj-, troj-, štvor- a päť-pohyblivé.
Podľa počtu pripojenís, kinematické páry umiestnené na relatívnom pohybe článkov sú rozdelené do tried: 1-, 2-, 3-, 4-, 5-spojené páry tvoria páry 1, 11, III, IV a V. triedy. Vyššie kinematické páry môžu byť všetkých tried a mnohých typov a nižšie - iba triedy III, IV a V a 6 typov. Tabuľka 1.2 ukazuje rôzne typy kinematických párov, ich seminštruktívne a schematické obrázky, ako aj mobilitu páru w a počet väzieb s.
Pohyblivosť páru w je určená vzorcom
kde P je pohyblivosť priestoru, v ktorom sa dvojica konštruktívne realizuje, s - počet prepojení vytvorených dvojicou.
Pripomeňme, že v trojrozmernom priestore má absolútne tuhé telo (a teda aj ním modelované články) šesť stupňov voľnosti. Jedná sa o tri stupne voľnosti translačného pohybu, napríklad pozdĺž súradnicových osí. A tri stupne voľnosti rotačného pohybu, napríklad rotácia okolo rovnakých súradnicových osí.
Tabuľka 1.3
Kinematické spojenia rovnocenné s kinematickými pármi
|
Prepojiť kontakt |
Typy páru |
Mobilita |
Druhy kinematických párov |
Obrázok |
Ekvivalentné kinematický zlúčenina |
|
Na povrchu |
Nižší kinematický pár |
 |
 |
 |
|
 |
 |
 |
|||
 |
 |
 |
|||
 |
 |
 |
|||
 |
 |
 |
|||
 |
 |
 |
|||
|
Vyššia kinematická dvojica |
w = 4 5 = 2 |
 |
 |
 |
|
 |
 |
 |
Tabuľka 1.4
Symboly kinematických párov podľa GOST 2.770-68
|
stupňov |
názov |
Podmienené označenie |
|||
|
guľové lietadlo |
 |
 |
|||
|
guľový valec |
 |
 |
|||
|
guľovitý |
 |
 |
|||
|
rovinný |
 |
 |
|||
|
valcovitý |
 |
 |
|||
|
guľový s prstom |
 |
 |
|||
|
progresívny |
 |
 |
|||
|
rotačný |
 |
 |
|||
|
špirálovitý |
 |
 |
V rovinnom pohybe má absolútne tuhé teleso tri stupne voľnosti - dva stupne translačného pohybu a jeden stupeň rotačného pohybu. Preto je trojrozmerný priestor šesťpohybný a dvojrozmerný priestor je trojrozmerný. Z tohto dôvodu je potrebné čítať údaje v tabuľke 1.2. Napríklad rotačný pár, translačný aj v 6-pohyblivom, a v 3-pohyblivom priestore bude pohyblivý jeden, to znamená w - 1. V prvom prípade bude na ňu uvalených 5 spojení (s \u003d 5), a v druhej - 2 väzby (s \u003d 2).
Môžete si zvoliť takú formu prvkov dvojice, aby pri jednom nezávislom najjednoduchšom pohybe vznikol druhý - závislý. Príkladom takéhoto kinematického páru je špirálovitý. U tejto dvojice rotačný pohyb skrutky (matice) spôsobuje jej (jej) translačný pohyb pozdĺž osi. Takýto pár by sa mal klasifikovať ako jeden pohyblivý (w \u003d 1), pretože sa v ňom realizuje iba jeden nezávislý najjednoduchší pohyb.
Úlohu kinematického páru môže hrať kinematické spojenie- kompaktná konštrukcia vyrobená z niekoľkých pohyblivých častí s povrchovým, lineárnym alebo bodovým kontaktom prvkov, ktorá poskytuje možnosť relatívneho pohybu zodpovedajúceho typu, ekvivalentného danému kinematickému páru. Tj. kinematické spojenienazývaný kinematický reťazec, určený na nahradenie kinematického páru. Príkladom takéhoto kinematického spojenia sú ložiská. Kinematické spojenia majú najčastejšie veľké množstvo redundantných miestnych spojov, ale kvôli konštruktívnej výrobe to neovplyvňuje základnú pohyblivosť kinematických párov. Každá dvojica v mechanizme môže zodpovedať rôznym variantom kinematických spojení vo forme niekoľkých častí s lokálnou pohyblivosťou, ktoré neovplyvňujú konečnú pohyblivosť páru (valivé ložisko je ekvivalentné dvojprúdovému valcovému páru, axiálne guľkové ložisko s sférický vonkajší povrch namontovaný na zúženom povrchu je ekvivalentný páru piatich pohybujúcich sa bodov). Tabuľka 1.3 zobrazuje kinematické páry a ich ekvivalentné kinematické spojenia.
Na konci tohto odseku uvádzame symboly kinematických párov podľa GOST 2770-68 (tabuľka 1.4).
Pohyb tuhých telies v mechanizmoch sa považuje za vzťah k článku, ktorý sa obvykle považuje za pevný a nazýva sa vytrvalý(lôžko stroja, karoséria motora, podvozok). Volajú sa všetky ostatné tuhé telesá pohybujúce sa vzhľadom na stojan pohyblivé odkazy. Každý odkaz sa môže skladať z jednej alebo z niekoľkých častí, ale ako súčasť odkazu nemôžu mať relatívny pohyb, t.j. tvoria trvalé alebo odpojiteľné spojenia jednotlivých častí.
Podľa vykonávaných funkcií môžu byť odkazy vstupné a výstupné, vedúce a podradené, počiatočné a stredné. Vstupný odkaz pohyb je komunikovaný, čo je mechanizmom prevedené na požadovaný pohyb ďalších odkazov. Vedúci odkaz- spojnica, pre ktorú je pozitívna elementárna práca vonkajších síl, ktorá na ňu pôsobí. Výstupný odkaz- článok vytvárajúci pohyb, pre ktorý je mechanizmus určený. Otrok odkaz - spojnica, pre ktorú je elementárna práca vonkajších síl, ktorá na ňu pôsobí, záporná alebo rovná nule.
Ak je spoju priradená jedna alebo viac zovšeobecnených súradníc, ktoré určujú polohu všetkých mechanizmov vzhľadom na stojan, potom sa spoj volá počiatočné.Zovšeobecnená súradnica mechanizmu- toto je každá z nezávislých súradníc, ktoré určujú polohu všetkých článkov mechanizmu vzhľadom na stojan.
V závislosti od účelu mechanizmu sú odkazom priradené funkčné názvy: kľuka, ojnica, vahadlo, piest, tyč, posuvník, vahadlo, vačka, posunovač, ozubené koleso, nosič planét, satelit, páka, traverz, kľukový hriadeľ, vačkový hriadeľ a pod.
V konkrétnych mechanizmoch môže byť vstupný článok vedúci aj poháňaný v určitých fázach pohybu, v závislosti od použitých síl a momentov síl, napríklad hriadeľ motora v režimoch zrýchlenia a spomalenia, hriadeľ elektromotora v motore a režimy generátora.
Pripomeňme si to kinematická dvojica sa týka spojenia dvoch tuhých telies mechanizmu, ktoré umožňujú ich daný relatívny pohyb (pozri časť 1.1). Vo dvojici dochádza pri vzájomnej interakcii prvkov k relatívnemu pohybu odkazov. Počet stupňov voľnosti v relatívnom pohybe článkov určuje typ páru podľa pohyblivosti . Rozlišujte páry jednopohyblivý, dva-pohyblivé, tri-pohyblivé, štyri-pohyblivé a päť-pohyblivý... Typ páru závisí od geometrických vzťahov medzi prvkami páru, t.j. podmienky obmedzujúce pohyb odkazov. Počet väzbových rovníc v páre sa berie ako číslo triedy páru.
Každý kinematický párový pár je súbor povrchov, línií a jednotlivých bodov tvorených prvkami dvoch pevných telies. Prvok – všeobecný pojem vzťahujúci sa na nominálny povrch , ktorých tvar je uvedený na výkrese alebo v inej technickej dokumentácii. Skutočné povrchy a skutočné profily párových prvkov môžu mať tvarové a pozičné odchýlky. . Číselná hodnota maximálnych odchýlok sa normalizuje o tolerancie valcovitosti, guľatosti, rovinnosti, priamosti, rovnobežnosti, v závislosti od stupňa presnosti a intervalu veľkosti. Povrch je spoločnou súčasťou dvoch susedných oblastí vesmíru. Teória mechanizmu považuje povrchy s ideálnym tvarom a ideálnym usporiadaním. Ak táto podmienka nie je splnená, objaví sa nadmerné miestne spojenie vo dvojiciach , pretože rovnice obmedzenia nie sú totožné a pár sa stáva staticky neurčitý. Ak sú prvky konjugácie v kinematickom páre zhodné, t.j. povrchy sa zhodujú vo všetkých svojich bodoch, potom sa dvojica volá podradný... Dvojice s konjugáciou, ktorých prvkom je priamka alebo bod, sa nazývajú vyššie. Čiara je spoločnou súčasťou susedných povrchových plôch.
Systém liniek prepojených vo dvojiciach sa volá kinematický reťazec. Rozlišujte medzi plochými a priestorovými, uzavretými a otvorenými, jednoduchými a zložitými kinematickými reťazcami.
V uzavretom reťazci tvoria články jeden alebo viac obrysov . Obrys môže byť tuhý alebo môže mať určité stupne voľnosti. Počet stupňov voľnosti určuje triedu obrysu . V plochom reťazci vykonávajú všetky pohyblivé články plochý pohyb rovnobežne s rovnakou pevnou rovinou. V jednoduchom reťazci je článok zahrnutý v jednom alebo dvoch kinematických pároch. V komplexnom reťazci existuje najmenej jeden článok, ktorý vytvára viac ako dva kinematické páry.
Analógy kinematických párov sú kinematické spojeniavyrobené z niekoľkých pohyblivých častí s povrchovým, lineárnym alebo bodovým kontaktom prvkov vo forme kompaktného prevedenia a poskytujúcich možnosť rozkladu relatívneho pohybu na komponenty ekvivalentné dvojiciam zodpovedajúceho typu.
Schéma mechanizmu, ktorá obsahuje stojan, pohyblivé články, kinematické páry s označením ich typu a označujúce vzájomné usporiadanie prvkov mechanizmu, vyrobené bez mierky, sa nazýva štruktúrny diagram mechanizmu.
Najčastejšie sa používa v mechanizmoch strojov, prístrojov a iných zariadení rotačné páry (IN), ktoré umožňujú iba jeden rotačný pohyb jedného článku vo vzťahu k druhému. Na štrukturálnych a kinematických diagramoch majú symboly v súlade s odporúčaniami medzinárodných noriem (obr. 2.1, a). Nominálne povrchy prvkov 1, 2 rotačné páry sú zvyčajne valcovité (obr. 2.1, b), ale môžu mať aj iné tvary (napríklad kužeľovitý, sférický). Na obr. 2,1, v je znázornená bloková schéma manipulátora priemyselného robota, ktorá označuje šesť rotačných párov: O TOM(0–1 ),A(1–2 ),IN(2–3 ),ZO(3–4 ),D(4–5 ),E(5–6 ) prepojenie odkazov s príslušnými číslami. Uchmatnúť 6 / má šesť stupňov voľnosti, čo sa rovná počtu jednomiestnych párov otvoreného kinematického reťazca. V skutočných dizajnoch sa často používajú kinematické spojenia, ktoré obsahujú niekoľko pohyblivých článkov a niekoľko kinematických párov, ale v takom analóge rotačného páru sú iba dva odkazy spojené s ostatnými článkami mechanizmu. Konštrukcia valivého ložiska s vonkajšou 1 a interné 2 krúžky, medzi ktorými sú umiestnené gule 3, držané v určitej vzájomnej vzdialenosti pomocou oddeľovača 4 sú znázornené na obr. 2,2, a.
Obr. 2.1. Štrukturálny diagram ramena priemyselného robota
Obr. 2.2. Valivé ložiská a ich symboly
V závislosti od smeru vnímanej radiálnej alebo axiálnej sily sa rozlišujú radiálne ložiská (obr. 2.2, b), perzistentné (obr. 2.2, v) a uhlový kontakt (obr. 2.2, r). Schémy používajú príslušné konvencie (obr. 2.2, d). Klzné plochy v klzných ložiskách môžu mať priamy kontakt (trenie za sucha), môžu byť oddelené kvapalinou (kvapalné, hydrostatické, hydrodynamické ložisko), plynom (aerodynamické, aerostatické plyn) alebo oddelené magnetickými silami (magnetické ložiská).
Pri použití namiesto rotačného páru kinematických spojení sa straty trením znižujú, technológia výrobných jednotiek sa zjednodušuje vďaka použitiu štandardných ložísk a zvyšuje sa nosnosť strojných jednotiek. Schéma kinematického páru, odrážajúca iba požadovaný počet geometrických spojení, sa nazýva hlavný. Hlavný obvod páru neobsahuje redundantné odkazy Platný párový diagram môže obsahovať ďalšie odkazy, musia však byť totožné (zhodné). Odstránenie nadbytočných miestnych spojení v kinematickom spojení pri inštalácii hriadeľov a osí na viacerých ložiskách je zaistené správnou presnosťou výroby dielov a montáže montážnych jednotiek. Na obr. 2.3 zobrazuje dlhý hriadeľ namontovaný na troch guľkových ložiskách A, A / , A //. Koaxialita referenčných plôch (obr. 2.3, a) ložiská závisia od presnosti vyvrtaných otvorov v častiach puzdra a je možné ich nastaviť namontovaním puzdier ložísk na ložisko (obr. 2.3, b) v prípade odchýlok od priamosti spoločnej osi A A / A // v dôsledku posunutia alebo naklonenia osí jednotlivých ložísk. Pri vypracovávaní technickej dokumentácie pre kinematické spojenia sa podľa GOST 24642-81 a 24643-81 zvyčajne označujú maximálne odchýlky od rovnobežnosti rotačných plôch, odchýlky od sústrednosti (radiálne hádzanie), odchýlky od sústrednosti, odchýlky od kolmosti.
Obr. 2.3. Hriadeľ uložený na troch valivých ložiskách
Napríklad na obr. 2.4 je znázornená schéma dvoj ložiska s hriadeľom A a IN valcové tolerancie (poz. 1 a 5 ), zarovnanie (poz. 2 a 6) a kolmosť koncov (poz. 3 a 4 ), ktoré treba dodržiavať pri brúsení hriadeľa.
Obr. 2.4. Schéma dvojitého ložiska
Podobné požiadavky platia aj pri vytváraní otvorov v základnej časti (tele). V niektorých prevedeniach (obrázok 2.5) sú odchýlky od priamosti spôsobené vychýlením otvorov v tele (obrázok 2.5, a) alebo sklon osí (obr. 2.5, b, v) sú kompenzované sférickým vonkajším povrchom vonkajšieho krúžku guľkového ložiska a sférickým povrchom v telese ložiska. Pri správnom zostavení jednotiek sa eliminuje nadbytočné spojenie a zabezpečí sa priamosť osi kinematického spojenia a identita geometrických spojení.
Obr. 2.5. Schémy inštalácie hriadeľa s malými odchýlkami od priamosti
Pri výrazných odchýlkach osi hriadeľa od priamosti (obr. 2.6) je hriadeľ inštalovaný na špeciálnych ložiskách so sférickým vonkajším povrchom vonkajšieho krúžku. Takéto kinematické spojenie zaisťuje otáčanie hriadeľa v prípade odchýlky čapov A a A / hriadeľ z vyrovnania (obr. 2.6, a) a priamosť (obr. 2.6, b, c).
Obr. 2.6. Schémy inštalácie hriadeľa so značnými odchýlkami od priamosti
Počet ďalších pripojení v reálnej štruktúre párov alebo kinematických spojoch sa volá stupeň statickej neurčitosti páru.
Konzolový hriadeľ 1 s valcovou podperou 2, naložené v bode ZO silou Fje znázornený na obr. 2,7, a... V podpore A je možné použiť statické metódy na zistenie jalového momentu a reakcie, ako aj výchyliek v ktoromkoľvek bode hriadeľa. Vychyľovací bod ZO vzhľadom na to a = b sa dá znížiť osemkrát, ak do konštrukcie zavedieme identické prvky A / s piatimi ďalšími odkazmi (obr. 2.7, b). Počet rovnakých miestnych pripojení je možné znížiť, ak je na pravom konci hriadeľa nainštalované plávajúce kĺbové ložisko (obr. 2.7, b), čo poskytuje v podpore iba dve ďalšie pripojenia A /. Ak je hriadeľ inštalovaný vo forme kinematického spojenia s dvoma guľkovými ložiskami, z ktorých jedno je plávajúce a druhé je nehybné v axiálnom smere (obr. 2.7, r), potom sa hriadeľ stane staticky definovateľným, zatiaľ čo v oporách sa reaktívne momenty rovnajú nule. Avšak vychýlenie takéhoto hriadeľa v bode ZO (o a = b) menšie vychýlenie pre konzolový hriadeľ je iba dvakrát. Absencia nadmerných miestnych spojení spôsobuje, že návrh dvojice nie je citlivý na teplotné a silové deformácie hriadeľa a krytu, ako aj na odchýlky v usporiadaní osí spojovacích prvkov.
Obr. 2.7. Schémy inštalácie hriadeľa na výpočet reakcií v podporách
Takže v prípade použitia identických prvkov sa tolerancie pre tvar a umiestnenie spojovacích plôch znižujú, čo zaisťuje zostavenie bez deformácie článkov v kinematickom reťazci a eliminácie ďalších síl v kinematických pároch. S nárastom presnosti spojenia sa zvyšujú výrobné náklady, zvyšuje sa však tuhosť a únosnosť hriadeľov a náprav, spoľahlivosť a životnosť stroja. Preto je otázka prípustnosti rovnakých článkov, ktoré môžu byť nadbytočné pri deformácii regálu alebo iných článkov, riešená s prihliadnutím na prevádzkové podmienky kinematického páru, náklady na výrobu, opravu a prevádzku stroja.
Optimálny dizajn dvojice alebo spojenia je relatívny koncept: návrh, ktorý je optimálny pre niektoré podmienky, nemusí byť vhodný pre iné. Optimalizácia je často spojená s vyrobiteľnosťou, ktorá sa chápe ako súbor štrukturálnych vlastností, prejavujúcich sa v optimálnych nákladoch na prácu, materiál, finančné prostriedky a čas pre dané ukazovatele kvality, objem výroby, výrobné podmienky, prevádzku a opravu stroja. Dizajn, ktorý je technologicky vyspelý v jednej výrobe, sa často ukáže ako málo technologický v hromadnej výrobe a úplne netechnologický v automatizovanej prietokovej výrobe a naopak.
Schémy a symboly hlavných typov kinematických párov sú uvedené v tabuľke. 2.1. Každý pár v reálnych štruktúrach môže zodpovedať konštruktívnym variantom kinematických spojení v podobe niekoľkých častí s inou kombináciou lokálnej mobility, ktoré neovplyvňujú základnú pohyblivosť páru. Napríklad valivé ložisko je ekvivalentné dvojcestnému valcovému páru; guľové guľkové ložisko, ktoré umožňuje v určitých medziach vychýlenie osí, sa rovná sférickému páru s tromi pohybmi; Axiálne guľkové ložisko guľovitého vonkajšieho povrchu namontované na zúženom povrchu je ekvivalentné päťbodovému páru.
Tabuľka 2.1
Hlavné typy kinematických párov
Kinematické spojenia majú zvyčajne veľké množstvo redundantných miestnych spojov. Dajú sa eliminovať pomocou princípu multithreadingu. V takýchto štruktúrach sú z dôvodu vysokej výrobnej presnosti (napríklad guľky a krúžky v guľkových ložiskách) redundantné miestne spojky identické. V takom prípade statická neurčitosť spojenia nemá nepriaznivý vplyv na fungovanie rotačného páru.
Spojenie dvoch dotykových článkov umožňujúcich ich relatívny pohyb sa nazýva kinematická dvojica. Na diagramoch sú kinematické páry označené veľkými písmenami latinskej abecedy.
Množina plôch, čiar a jednotlivých bodov spoja, pozdĺž ktorých môže prísť do kontaktu s iným spojom, tvoriacim kinematický pár, sa nazýva prvky kinematického páru.
Kinematické páry (KP) sa klasifikujú podľa nasledujúcich kritérií:
1. Podľa typu kontaktného bodu (bodu pripojenia) povrchov spojenia:
- nižšie, v ktorých sa kontakt článkov uskutočňuje pozdĺž roviny alebo povrchu konečných rozmerov (klzné páry);
- vyššia, pri ktorej sa kontakt článkov uskutočňuje pozdĺž línií alebo bodov (dvojice, ktoré umožňujú posúvanie s valcovaním).
Od počtu plochých po najnižšie kinematické páry sú translačné a rotačné. (Nižšie kinematické páry umožňujú prenášať viac síl, sú technologicky vyspelejšie a menej opotrebované ako vyššie kinematické páry).
2. Podľa relatívneho pohybu článkov tvoriacich pár:
- rotačný;
- prekladový;
- skrutka;
- plochý;
- priestorové;
- guľovitý.
3. Spôsobom zatvárania (zabezpečenie kontaktu medzi spojmi dvojice):
- sila (obr. 2) (v dôsledku pôsobenia váhových síl alebo sily pružiny);
- geometrické (obr. 3.) (z dôvodu návrhu pracovných plôch dvojice).
Na obr. 3. je vidieť, že v rotačných a translačných kinematických pároch sa uzatváranie spojených článkov vykonáva geometricky. V kinematických pároch „valcová rovina“ a „guľová rovina“ (pozri tabuľku 2) silovou metódou, t.j. vďaka vlastnej hmotnosti valca a guľke alebo iným konštrukčným riešeniam (napríklad v guľovom závese je možné guľku stlačiť proti obklopujúcej ploche vďaka pružným silám pružiny dodatočne zavedeným do konštrukcie guľkového ložiska automobilu). Prvky geometricky uzavretého páru nie je možné od seba oddeliť kvôli konštrukčným prvkom.
4. Podľa počtu komunikačných podmienok kladený na relatívny pohyb článkov ( počet podmienok spojenia určuje triedu kinematického páru );
V závislosti od spôsobu spojenia článkov do kinematického páru sa počet podmienok spojenia môže meniť od jednej do päť. Preto je možné všetky kinematické páry rozdeliť do piatich tried.
5. Podľa počtu mobility v relatívnom pohybe článkov (počet stupňov mobility určuje typ kinematického páru);
Kinematické páry sa označujú P i, kde i \u003d 1 - 5 je trieda kinematického páru. (Kinematický pár piateho ročníka je dvojica prvého druhu).
Klasifikácia CP podľa počtu mobilít a počtu dlhopisov je uvedená v tabuľke 2.
V tabuľke sú uvedené niektoré typy kinematických párov všetkých piatich tried. Šípky označujú možné relatívne pohyby odkazov. Formou najjednoduchších nezávislých pohybov realizovaných v kinematických pároch sa zavádzajú označenia (označuje sa valcový pár PV, sférické - BBB a tak ďalej, kde P – progresívny, IN – rotačný pohyb).
Kinematická mobilita párov - počet stupňov voľnosti v relatívnom pohybe jeho väzieb. Existujú jedno-, dvoj-, troj-, štvor- a päťpohyblivé kinematické páry.
Tabuľka 2. Klasifikácia kinematických párov
Single (dvojica triedy V) je kinematická dvojica s jedným stupňom voľnosti v relatívnom pohybe svojich článkov a piatimi uloženými podmienkami spojenia. Jeden pohybujúci sa pár môže byť rotačný, translačný alebo skrutkovitý.
Rotačný pár umožňuje jeden relatívny rotačný pohyb jeho článkov okolo osi X. Ku kontaktu prvkov článkov článkov rotačných párov dochádza pozdĺž bočnej plochy kruhových valcov. Preto sú tieto páry podradné.
Prekladový pár sa nazýva pár s jedným pohybom, ktorý pripúšťa priamočiary-translačný relatívny pohyb svojich väzieb. Translačné páry sú tiež nižšie, pretože ku kontaktu prvkov ich odkazov dochádza pozdĺž povrchov.
Skrutkový pár sa nazýva pár s jedným pohybom, ktorý pripúšťa skrutku (s konštantným krokom) relatívny pohyb svojich článkov a patrí do počtu nižších párov.
Keď sa vytvorí kinematický pár, tvar prvkov kinematických párov sa dá zvoliť takým spôsobom, že pri jednom nezávislom jednoduchom posune vznikne ďalší derivačný pohyb, napríklad v dvojici skrutiek. Takéto kinematické páry sa nazývajú trajektória .
Dvojcestný kinematický pár (pár triedy IV) sa vyznačuje dvoma stupňami voľnosti v relatívnom pohybe svojich článkov a štyrmi podmienkami spojenia. Takéto páry môžu byť buď s jedným rotačným a jedným translačným relatívnym pohybom článkov, alebo s dvoma rotačnými pohybmi.
Prvý typ patrí medzi tzv valcový pár, tie. najnižší kinematický pár, ktorý umožňuje nezávislé rotačné a oscilačné (pozdĺž osi rotácie) relatívne pohyby jeho článkov.
Príkladom dvojice druhého druhu je sférický pár s prstom. Táto nižšia geometricky uzavretá dvojica, umožňujúca relatívne otáčanie svojich väzieb okolo osí X a Y.
Dvojica, ktorá sa dá pohybovať sa nazýva kinematický pár s tromi stupňami voľnosti v relatívnom pohybe jeho väzieb, čo naznačuje prítomnosť troch uložených podmienok spojenia. V závislosti od povahy relatívneho pohybu článkov existujú tri typy párov: s tromi rotačnými pohybmi; s dvoma rotačnými a jedným translačným pohybom; s jedným otočným a dvoma translačnými.
Hlavným predstaviteľom prvého typu je sférický pár. Toto je najnižšia geometricky uzavretá dvojica, ktorá umožňuje sférický relatívny pohyb jeho väzieb.
Tretí typ patrí medzi tzv lietadlový pár , t.j. najnižší kinematický pár, ktorý umožňuje rovnobežný relatívny pohyb jeho väzieb.
Štyri pohybujúce sa páry (pár triedy II) je kinematický pár so štyrmi stupňami voľnosti v relatívnom pohybe jeho väzieb, t.j. s dvoma uloženými komunikačnými podmienkami. Všetky štyri pohyblivé páry sú najvyššie. Príkladom je dvojica, ktorá umožňuje dva rotačné a dva translačné pohyby.
Päťcestný pár (pár I. triedy) sa nazýva kinematická dvojica s piatimi stupňami voľnosti v relatívnom pohybe svojich odkazov, t.j. s jednou podmienkou prepojeného odkazu. Takýto pár, zložený z dvoch gúľ, umožňuje tri rotačné a dva translačné pohyby a bude vždy najvyšší.
Kinematické spojenie - kinematický pár s viac ako dvoma odkazmi.