Условные обозначения кинематических пар

I 1 5 Шар –

плоскость

II 2 4 Шар –

цилиндр

III 3 3 Сферическая

III 3 3 Плоскостная

IV 4 2 Цилиндрическая

IV 4 2 Сферическая

с пальцем

V 5 1 Поступательная

V 5 1 Вращательная

V 5 1 Винтовая

Кинематические цепи

Кинематической цепью называется совокупность звеньев, соединённых кинематическими парами. Кинематические цепи можно разделить на плоские и пространственные. В плоских цепях точки всех звеньев перемещаются либо в одной плоскости, либо в параллельных плоскостях. В пространственных цепях точки звеньев движутся либо по пространственным кривым, либо по плоским кривым, но расположенным в непараллельных плоскостях. Кинематические цепи могут быть простыми и сложными.

Простой кинематической цепью называется такая цепь, у которой каждое звено входит не более чем в две кинематические пары (рис. 1, a). Здесь показана кинематическая цепь, состоящая из четырёх звеньев. Сложной кинематической цепью называется цепь, в которой имеется хотя бы одно звено, входящее более чем в две кинематические пары (рис. 1, b). Эта кинематическая цепь состоит из шести звеньев, а треугольное звено 6 входит в три кинематические пары. В приведённых кинематических цепях имеются только вращательные пары, но могут встречаться и поступательные и другие кинематические пары.

Кинематические цепи

4

a b

a) простая кинематическая цепь, b) сложная кинематическая цепь

Рисунок 1

В свою очередь простые и сложные кинематические цепи делятся на открытые и замкнутые. Открытой цепью называют такую цепь, в которой имеются звенья, входящие в одну кинематическую пару (рис. 1). Замкнутой называют такую цепь, каждое звено которой входит, по крайней мере, в две кинематические пары (рис. 2, a). В машиностроении применяются почти исключительно замкнутые кинематические цепи.

Замкнутая кинематическая цепь и схема механизма

a b

a) замкнутая кинематическая цепь, b) схема механизма.

Рисунок 2

Механизм

Механизмом называется такая кинематическая цепь, в которой при заданном движении одного или нескольких звеньев все остальные имеют вполне определённое движение. Звенья, закон движения которых задан, называют начальными звеньями (иногда это ведущие звенья). Для того, чтобы было возможным получить определённость движения звеньев, кинематическая цепь механизма должна быть замкнутой и иметь одно звено неподвижным. Для облегчения действий, связанных с исследованием механизмов, последние на чертежах изображают схематически при помощи условных изображений (например, рис. 2, b). Такого рода изображение механизма называется его кинематической схемой. Чтобы изучить движение механизма, недостаточно знать структуру его, т.е. число звеньев, число и классы кинематических пар. Необходимо также знать размеры отдельных звеньев, влияющих на движение, взаимное положение звеньев и т.д. Поэтому при изучении движения звеньев механизма обычно составляют так называемую кинематическую схему механизма, которая является его кинематической моделью.

Кинематическая схема механизма строится в выбранном масштабе с точным соблюдением всех размеров и форм, от которых зависит движение того или другого звена. На кинематической схеме должно быть указано всё, что необходимо для изучения движения. Всё лишнее, не характерное для движения, должно быть исключено, чтобы не усложнять чертёж.

Рассмотрим, например, механизм двигателя внутреннего сгорания. Так как все звенья этого механизма движутся параллельно одной общей плоскости (плоский механизм), то чтобы изучить движение любого звена, достаточно изучить движение каких-либо двух его точек. На рис. 3 приведена кинематическая схема этого двигателя. Например, для изучения движения кривошипа AB достаточно знать в каждый данный момент положение двух точек A и B; для изучения движения шатуна BC достаточно знать в каждый данный момент положение двух точек B и C. Тогда, пользуясь условными обозначениями, указанными в таблице 1, составляем кинематическую схему

Кинематическая схема поршневого двигателя

Рисунок 3

механизма (рис. 3). Все необходимые размеры звеньев отложены в некотором выбранном масштабе m_l м/мм, который означает, что один миллиметр чертежа соответствует m_l метрам натуры, т.е.

1 мм ® m_l м.

Сложнее составить кинематическую схему, если звенья механизма имеют пространственное движение. В этом случае кинематическая схема составляется в соответствующих проекциях на две или в некоторых случаях на три взаимно перпендикулярные плоскости.