timofeev_tmm (Курс лекций теория механизмов и машин Тимофеев Г.А.), страница 5

1.7(на рис. 1.7 цифровые и буквенные обозначения такие же,как на рис 1.6).В современном машиностроении применяются машины и механизмы с абсолютно твердыми (жесткими),упругими (гибкими), жидкими и газообразными телами(звеньями).Преобладающее большинство используемых в механизмах звеньев являются абсолютно твердыми.

К упругимзвеньям относят пружины, мембраны и другие элементы,упругая деформация которых вносит существенные изменения в работу механизма; к гибким — ремни, цепи, канаты; к жидким и газообразным — масло, воду, газ, воздухи тому подобные вещества.Основные виды звеньев механизмов показаны втабл.

1.1.V27Кулиса (1)Камень (2)ω1V28Кулиса (1)Камень (2)V19VωКулиса (1)Камень (2)V12VËåêöèÿ 122Окончание табл. 1.112Кулачок (1)10 Толкатель (2)Кулачок (1)11 Толкатель (2)12Зубчатоеколесо31ω122VωV5ПрофильВращатель- определяетное, колеба- закон двительноежения ведомого звенаПрофильВозвратно- определяетпоступазакон двительноежения ведомого звенаВращательное, колебательноеωФрикцион13ное колесо14 Рейка4ЗубчатыйконтурВращательное, колебательноеВозвратноМожетпоступаиметь зубчательноетый контурКонтрольные вопросы и задания к лекции 11.

Что называется машиной? Какие машины вы знаете? Чтотакое машинный агрегат?2. Что называется механизмом, кинематической цепью? Какиевиды кинематических цепей существуют?3. Какая разница между кинематической цепью и кинематической парой?4. Что называют кинематической парой, как данные парыклассифицируют?5. Как происходит замыкание кинематических пар в кинематической цепи?6. Что называют звеном, какие виды звеньев существуют?Чем отличается деталь от звена?Ëåêöèÿ 2Êëàññèôèêàöèÿ êèíåìàòè÷åñêèõ ïàðКаким бы ни был механизм машины, он всегда состоиттолько из звеньев и кинематических пар.Условия связи, налагаемые в механизмах на подвижныезвенья, в теории машин и механизмов принято называтькинематическими парами.Кинематической парой называется подвижное соединение двух соприкасающихся звеньев, обеспечивающее ихопределенное относительное движение.В табл. 2.1 представлена классификация кинематических пар, приведены названия, рисунки, условные обозначения наиболее распространенных на практике способовподвижных соединений звеньев.Звенья при объединении их в кинематическую пару могут соприкасаться между собой по поверхностям, линиями точкам.Элементами кинематической пары называют совокупность поверхностей, линий или точек, по которым происходит подвижное соединение двух звеньев и которые образуют кинематическую пару.

В зависимости от вида контактаэлементов кинематических пар различают высшие и низшие кинематические пары.Кинематические пары, образованные элементами в виделинии или точки, называются высшими.Кинематические пары, образованные элементами в видеповерхностей, называются низшими.Чтобы пара существовала, элементы входящих в неезвеньев должны находиться в постоянном контакте, т.е. бытьзамкнутыми. Замыкание кинематических пар может быть геометрическим или силовым, осуществляемым, например, с помощью собственной массы, пружин и т.п.Ëåêöèÿ 224Êëàññèôèêàöèÿ êèíåìàòè÷åñêèõ ïàðТаблица 2.121ZX 1ПX1ВZY211ZXY22ЦY3ПЛX1Z22YЛиния Yконтакта4ПZZY124Л1XXИзображениепарыЭквивалентные,кинематическиесоединенияи передаваемыенагрузкиFy Y MyFx XZ Mz MxШариковые направляющиеMy Y FyMxXZ Fz FxОднорядныйрадиальный подшипникYM y FyMxXZ Fz FxШариковый винтM y YFyXMxFzZРадиальный подшипник,свободный по оси ХYFy2 3СФX1ZS=41ВТXYS=3ZZS=5YXZ Fz FxСферический подшипник,закрепленный по оси ХFy YXZ Mz MxПодпятникS=2Низшая кинематическая параВысшая кинематич.

параПятиЧетырех- Трехподвижные ДвухпоОдноподвижныеподвижные подвижныедвижныеП=1П=3П=5П=4П=2В точкеПо линииПо поверхностиYЧисло связейВидыкинематическихпарXZYFyXFzСферический подшипник,свободный по оси ХYFy5ТXS=1ПодвижностьпарыВид парыКонтакт звеньевКлассификация кинематических парZXПримечания. Виды кинематических пар: 1П —поступательная; 1В —вращательная; 1ВТ —вращательная точечная; 2Ц —цилиндрическая;3СФ —сферическая; 3ПЛ —плоскостная; 4П —четырехподвижная с линейным контактом; 5Т —пятиподвижная с точечным контактом.25Прочность, износостойкость и долговечность кинематических пар зависят от их вида и конструктивного исполнения.

Низшие пары более износостойкие, чем высшие.Это объясняется тем, что в низших парах контакт элементов пар происходит по поверхности, а следовательно, приодинаковой нагрузке в них возникают меньшие удельныедавления, чем в высших. Износ, при прочих равных условиях, пропорционален удельному давлению, поэтому низшиепары изнашиваются медленнее, чем высшие. Использование низших пар с целью уменьшения износа в машинахпредпочтительнее, однако применение высших кинематических пар часто позволяет значительно упростить структурные схемы машин, что снижает их габариты и упрощаетконструкцию. Поэтому правильный выбор кинематическихпар является сложной инженерной задачей.Кинематические пары разделяют также по числу степенейсвободы (подвижности), которые она предоставляет соединенным посредством нее звеньям, или по числу условий связей(класс пары), налагаемых парой на относительное движениесоединяемых звеньев.

При использовании такой классификации разработчики машин получают сведения о возможныхотносительных движениях звеньев и о характере взаимодействия силовых факторов между элементами пары.Свободное звено, находящееся в общем случае в М-мерномпространстве, допускающем П видов простейших движений,обладает числом степеней свободы Н или W-подвижно.Так, если звено находится в трехмерном пространстве,допускающем шесть видов простейших движений — тривращательных и три поступательных вокруг и вдоль осейX, Y, Z, то говорят, что оно обладает шестью степенями свободы, или имеет шесть обобщенных координат, или шестиподвижно. Если звено находится в двухмерном пространстве, допускающем три вида простейших движений — одновращательное вокруг Z и два поступательных вдоль осей Xи Y, то говорят, что оно имеет три степени свободы, или триобобщенные координаты, или оно трехподвижно и т.д.При объединении звеньев с помощью кинематическихпар они лишаются степеней свободы, значит, S — числосвязей, которые кинематические пары налагают на соединяемые ими звенья.В зависимости от числа степеней свободы, которым обладают в относительном движении звенья, объединенныев кинематическую пару, определяют подвижность парыËåêöèÿ 2Îñíîâíûå âèäû ìåõàíèçìîâ(W = Н).

Если Н — число степеней свободы звеньев кинематической пары в относительном движении, тo подвижностьпары определится следующим образом:W = П − S,где П — подвижность пространства, в котором существуетрассматриваемая пара; S — число налагаемых парой связей.Следует заметить, что подвижность пары W, определенная по табл. 2.1, зависит не от вида пространства, в которомона реализуется, а только от конструкции.Например, вращательная (поступательная) пара (см.табл. 2.1) как в шести-, так и в трехподвижном пространстве все равно останется одноподвижной.

В первом случае нанее будет наложено 5 связей, а во втором случае — 2 связи,соответственно, будем иметь:для шестиподвижного пространства:W = 6 − 5 = 1,для трехподвижного пространства:W = 3 − 2 = 1.Как видим, подвижность кинематических пар не зависитот характеристик пространства, что является преимуществом данной классификации. Напротив, часто встречающееся деление кинематических пар на классы страдает тем,что класс пары зависит от характеристик пространства,а значит, одна и та же пара в разных пространствах имеетразный класс.

Это неудобно для практических целей, следовательно, такая классификация кинематических пар нерациональна, поэтому ее лучше не применять.Можно подобрать такую форму элементов пары, чтобыпри одном независимом простейшем движении возникаловторое — зависимое (производное). Примером такой кинематической пары является винтовая (см. табл.

2.1). В этойпаре вращательное движение винта (гайки) вызывает поступательное его (ее) перемещение вдоль оси. Такую паруследует отнести к одноподвижной, так как в ней реализуется всего одно независимое простейшее движение.мещения звеньев. Однако при создании машин и механизмовони применяются редко. Это обусловлено тем, что в точках соприкосновения звеньев, образующих пару, обычно возникаютбольшие силы трения. Это приводит к значительному износуэлементов пары и ее разрушению. Поэтому простейшую двухзвенную кинематическую цепь кинематической пары часто заменяют более длинными кинематическими цепями, которыев совокупности реализуют то же самое относительное движение звеньев, что и заменяемая кинематическая пара.Кинематическая цепь, предназначенная для замены кинематической пары, называется кинематическим соединением.Приведем примеры кинематических цепей для наиболеераспространенных на практике кинематических пар: вращательной, поступательной, винтовой, сферической и плоскость–плоскость.В табл.