Kinemaattisten parien luokittelu. Kinemaattisten parien luokituksia on useita. Kinemaattiset parit ja yhteydet Kinemaattisten parien luokittelun merkit
pyörivä;
progressiivinen;
ruuvi;
pallomainen.
Linkkien ja kinemaattisten parien symbolit kinemaattisissa kaavioissa.
Mekanismin kinemaattinen kaavio on graafinen esitys valitussa asteikossa kinemaattisiin pareihin sisältyvien linkkien suhteellisesta sijainnista käyttämällä GOST 2770-68:n mukaisia symboleja. Suuret latinalaisten aakkosten kirjaimet kaavioissa osoittavat saranoiden keskikohdat ja muut tunnusmerkit. Tulolinkkien liikesuunnat on merkitty nuolilla. Kinemaattisessa kaaviossa on oltava kaikki mekanismin kinemaattiseen tutkimukseen tarvittavat parametrit: nivelten mitat, hammaspyörän hampaiden lukumäärä, korkeampien kinemaattisten parien elementtien profiilit. Piirin mittakaava on tunnusomaista pituuden asteikkokertoimella Kl, joka on yhtä suuri kuin linkin pituuden AB l metreinä suhdetta kaaviossa tätä linkkiä kuvaavan segmentin AB pituuteen millimetreinä: Kl = l AB / AB
Kinemaattinen kaavio on pohjimmiltaan malli, joka korvataan todellisella mekanismilla sen rakenteellisen ja kinemaattisen analyysin ongelmien ratkaisemiseksi. Panemme merkille tärkeimmät oletukset, jotka sisältyvät tähän kaavioon:
a) mekanismin lenkit ovat ehdottoman jäykkiä;
b) kinemaattisissa pareissa ei ole aukkoja
Kinemaattiset ketjut ja niiden luokittelu.
Kinemaattiset ketjut jaetaan linkkien suhteellisen liikkeen luonteen mukaan litteisiin ja spatiaalisiin. Kinemaattista ketjua kutsutaan litteäksi, jos sen lenkkien pisteet kuvaavat yhdensuuntaisia tasoja. Kinemaattista ketjua kutsutaan spatiaaliseksi, jos sen linkkien pisteet kuvaavat ei-tasomaisia tai leikkaavissa tasoissa olevia lentoratoja.
Kinemaattisten ketjujen luokittelu:
Litteä - kun yksi lenkki on kiinteä, muut lenkit tekevät litteän liikkeen yhdensuuntaisesti jonkin kiinteän tason kanssa.
Spatiaalinen - kun yksi linkki on kiinteä, muut linkit liikkuvat eri tasoilla.
Yksinkertainen - jokainen linkki sisältää enintään kaksi kinemaattista paria.
Monimutkainen - vähintään yhdessä linkissä on enemmän kuin kaksi kinemaattista paria.
Suljettu - mukana ei ole enempää kuin kaksi kinemaattista paria, ja nämä linkit muodostavat yhden tai useamman suljetun silmukan
Avoin - linkit eivät muodosta suljettua silmukkaa.
Kinemaattisen ketjun vapausasteiden lukumäärä, mekanismin liikkuvuus.
Kinemaattisen ketjun mekanismiksi muuntamiseksi syötettävien linkkien lukumäärän on oltava yhtä suuri kuin tämän kinemaattisen ketjun vapausasteiden lukumäärä.
Kinemaattisen ketjun vapausasteiden lukumäärä tarkoittaa tässä tapauksessa liikkuvien linkkien vapausasteiden lukumäärää suhteessa telineeseen (linkki on otettu kiinteäksi). Itse teline voi kuitenkin liikkua todellisessa tilassa.
Otetaan käyttöön seuraava merkintä:
k on kinemaattisen ketjun lenkkien lukumäärä
p1 on ensimmäisen luokan kinemaattisten parien lukumäärä tietyssä ketjussa
p2 on toisen luokan parien lukumäärä
p3 on kolmannen luokan parien lukumäärä
p4 on neljännen luokan parien lukumäärä
p5 on viidennen luokan parien lukumäärä.
Avaruuteen sijoitettujen vapaiden linkkien vapausasteiden k kokonaismäärä on 6k. Kinemaattisessa ketjussa ne yhdistetään kinemaattisiksi pareiksi (eli yhteydet asetetaan niiden suhteellisen liikkeen päälle).
Lisäksi mekanismina käytetään kinemaattista ketjua, jossa on teline (kiinteänä linkki). Siksi kinemaattisen ketjun vapausasteiden lukumäärä on yhtä suuri kuin kaikkien linkkien vapausasteiden kokonaismäärä, josta on vähennetty niiden suhteelliselle liikkeelle asetetut rajoitukset:
Kaikkien luokan I parien määräämien joukkovelkakirjojen määrä on yhtä suuri kuin niiden lukumäärä, koska kukin ensimmäisen luokan pari asettaa yhden yhteyden sellaiseen pariin kytkettyjen linkkien suhteelliselle liikkeelle; luokan II kaikkien parien määräämien joukkovelkakirjojen määrä on yhtä suuri kuin niiden kaksinkertainen määrä (jokainen toisen luokan pari asettaa kaksi joukkovelkakirjalainaa) jne.
Kaikki kuusi vapausastetta otetaan pois linkistä, ja niitä pidetään kiinteinä (kuusi sidosta on asetettu telineeseen). Tällä tavalla:
S1 = p1, S2 = 2p2, S3 = 3p3, S4 = 4p4, S5 = 5p5, roiskeet = 6,
ja kaikkien yhteyksien summa
∑Si=p1+2p2+3p3+4p4+5p5+6.
Tuloksena on seuraava kaava tilakinemaattisen ketjun vapausasteiden lukumäärän määrittämiseksi:
L = 6k–p1–2p2–3p3–4p4–5p5–6.
Ryhmittelemällä yhtälön ensimmäinen ja viimeinen termi, saamme:
W=6(k–1)–p1–2p2–3p3–4p4–5p5,
tai lopuksi:
W=6n–p1–2p2–3p3–4p4–5p5,
Siten avoimen kinemaattisen ketjun vapausasteiden lukumäärä on yhtä suuri kuin tähän ketjuun kuuluvien kinemaattisten parien liikkuvuuksien (vapausasteiden) summa. Manipulaattorien ja teollisuusrobottien työn laatuun vaikuttaa vapausasteiden lisäksi suuresti niiden ohjattavuus.
Vaihteistomekanismien tyypit, niiden rakenne ja lyhyt kuvaus.
Vaihteisto on kolmilenkkinen mekanismi, jossa kaksi liikkuvaa lenkkiä ovat hammaspyöriä tai pyörä ja hammastanko, joiden hampaat muodostavat kierto- tai translaatioparin kiinteän linkin (rungon) kanssa.
Vaihteisto koostuu kahdesta pyörästä, joiden kautta ne lukittuvat toisiinsa. Hammaspyörää, jossa on pienempi määrä hampaita, kutsutaan hammaspyöräksi, suurella määrällä hampaita pyöräksi.
Termi "vaihde" on yleinen. Vaihdeparametreille on annettu indeksi 1 ja pyöräparametreille 2.
Vaihteiston tärkeimmät edut ovat:
välityssuhteen pysyvyys (ei luistoa);
Kompakti verrattuna kitka- ja hihnakäyttöön;
Korkea hyötysuhde (jopa 0,97 ... 0,98 yhdessä vaiheessa);
Suuri kestävyys ja luotettavuus käytössä (esimerkiksi yleiskäyttöisille vaihteistoille asetetaan 30 000 tunnin resurssi);
Mahdollisuus käyttää laajalla nopeusalueella (jopa 150 m/s), teholla (jopa kymmeniin tuhansiin kW).
Virheet:
Melu suurilla nopeuksilla;
Välityssuhteen portaaton muutoksen mahdottomuus;
Tarve korkean tarkkuuden valmistukseen ja asennukseen;
Ylikuormitussuoja;
Värähtelyt, joita esiintyy epätarkan valmistuksen ja hammaspyörien epätarkan kokoonpanon seurauksena.
Evoluuttiprofiilihampaita käytetään laajalti kaikilla koneenrakennuksen ja instrumenttien valmistuksen aloilla. Niitä käytetään poikkeuksellisen monissa käyttöolosuhteissa. Vaihteiston välittämä teho vaihtelee mitättömästä (mittarit, kellokoneisto) useisiin tuhansiin kW (lentokoneiden moottorien vaihteistot). Sylinteripyörillä varustetut vaihteet ovat yleisimpiä, koska ne ovat helpoimmin valmistaa ja käyttää, luotettavia ja pienikokoisia. Kartio-, ruuvi- ja kierukkavaihteita käytetään vain tapauksissa, joissa se on koneen sijoittelun mukaan tarpeen.
Kiihtymisen peruslaki.
Vaihteiston pysyvyyden varmistamiseksi
suhteet: on välttämätöntä, että liitoshampaiden profiilit hahmotellaan sellaisilla käyrillä, jotka täyttävät päähammaspyörälauseen vaatimukset
Kiinnityksen peruslaki: profiilien yhteinen N-N-normaali, joka on piirretty niiden kosketuspisteeseen C, jakaa keskietäisyyden a w kulmanopeuksiin kääntäen verrannollisiksi osiksi. Vakiovälityssuhteella ( = const) ja kiinteillä keskipisteillä O 1 ja O 2 piste W on vakioasennossa keskipisteillä. Tässä tapauksessa nopeusprojektiot k 1 ja k 2 eivät ole yhtä suuret. Niiden ero kertoo profiilien suhteellisesta liukumisesta K-K-tangentin suuntaan, mikä aiheuttaa niiden kulumista. Nopeuksien projektioiden yhtäläisyys ja on mahdollista vain yhdessä asennossa, kun profiilien kosketuspiste C osuu yhteen N-N-normaalin ja keskipisteviivan O 1 O 2 leikkauspisteen W kanssa. Pistettä W kutsutaan kytkentänapaksi, ja ympyröitä, joiden halkaisija on d w1 ja d w2, jotka koskettavat kytkentänapaa ja kiertyvät toistensa yli luistamatta, kutsutaan alkupisteiksi.
Välityssuhteen pysyvyyden varmistamiseksi teoriassa yksi profiileista voidaan valita mielivaltaisesti, mutta liitoshampaan profiilin muoto on määriteltävä tarkasti ehdon (1.82) täyttämiseksi. Valmistuksessa ja käytössä teknologisesti edistyneimmät ovat evoluutioprofiilit. On olemassa muitakin sitoutumistyyppejä: sykloidinen, lyhty, Novikov-kiinnitys, joka täyttää tämän vaatimuksen.
Kinemaattisten parien tyypit ja niiden lyhyt kuvaus.
Kinemaattinen pari on kahden kosketuslinkin yhteys, joka mahdollistaa niiden suhteellisen liikkumisen.
Linkin pintojen, viivojen, pisteiden joukkoa, joita pitkin se voi joutua kosketuksiin toisen linkin kanssa, muodostaen kinemaattisen parin, kutsutaan linkkielementiksi (kinemaattisen parin elementiksi).
Kinemaattiset parit (KP) luokitellaan seuraavien kriteerien mukaan:
linkkipintojen kosketuspisteen (liitäntäpisteen) tyypin mukaan:
alemmat, joissa linkkien kosketus tapahtuu tasoa tai pintaa pitkin (liukuvat parit);
korkeampi, jossa linkkien kosketus tapahtuu viivoja tai pisteitä pitkin (parit, jotka mahdollistavat liukumisen vierimisen kanssa).
parin muodostavien linkkien suhteellisen liikkeen mukaan:
pyörivä;
progressiivinen;
ruuvi;
pallomainen.
sulkemistavan mukaan (varmistamalla parin linkkien kosketuksen):
teho (painovoimien vaikutuksesta tai jousen joustovoimasta);
geometrinen (parin työpintojen suunnittelun vuoksi).
Fyysiset suureet ja mittayksiköt,
Käytetään mekaniikassa
| Fyysinen määrä | Mittayksikkö | ||
| Nimi | Nimitys | Nimi | Nimitys |
| pituus | L, l, r m T, t a, b, g, d S u w a e n r J F, P, Q, G M T A E N | Metri Kilogramma Sekuntiradiaani, Aste Metri Metri sekunnissa Radiaani sekunnissa Metri sekunnissa neliö Radiaani per sekunti neliö Revolution per minuutti Kilogrammaa kuutiometriä kohti Kilogrammaa neliömetriä Newton Newton metri Newton metri Joule Joule Watt | m kg s rad, α 0 m m / s rad / s, 1 / s m / s 2 rad / s 2, 1 / s 2 rpm kg / m 3 kg. m 2 N (kg. m/s 2) Nm Nm J \u003d Nm J W (J / s) |
MEKANISMIEN RAKENNE JA LUOKITUS
Mekanismin rakenne
Mekanismeja ovat mm kiinteät ruumiit keitä kutsutaan linkkejä. Linkit eivät saa olla kiinteitä (esimerkiksi hihna). Nesteitä ja kaasuja hydrauli- ja pneumomekanismeissa ei pidetä linkkeinä.
Linkkien ehdollista esittämistä mekanismien kinemaattisissa kaavioissa säätelee GOST. Kuvassa on esimerkkejä joidenkin linkkien kuvista. 1.1.
Riisi. 1.1. Linkkikuvaesimerkkejä
mekanismien kinemaattisissa kaavioissa
Linkkejä tapahtuu:
– syöttö(johtava) - niiden erottuva piirre on, että niihin kohdistettujen voimien perustyö on positiivinen (voiman työ katsotaan positiiviseksi, jos voiman suunta on sama kuin sen kohdistamispisteen liikesuunta tai terävä kulma siihen nähden);
– viikonloppuisin(orja) - niihin kohdistettujen voimien perustyö on negatiivinen (voiman työ katsotaan negatiiviseksi, jos voiman suunta on vastakkainen sen kohdistamispisteen liikesuuntaan nähden);
– mobiili;
– liikkumaton(sänky, teline).
Kinemaattisissa kaavioissa linkit on merkitty arabialaisilla numeroilla: 0, 1, 2 jne. (katso kuva 1.1).
Kahden vierekkäisen linkin liikkuvaa yhteyttä kutsutaan kinemaattinen pari. Se mahdollistaa yhden linkin liikkumisen suhteessa toiseen.
Kinemaattisten parien luokittelu
1. Linkkien yhdistämisen elementtien mukaan kinemaattiset parit jaetaan:
- korkeammalle(ne ovat saatavilla esimerkiksi hammaspyörä- ja nokkamekanismeissa) - linkit on kytketty toisiinsa linjaa pitkin tai pisteessä:
– alempi- linkkien yhteys toisiinsa tapahtuu pinnalla. Alemmat yhdisteet puolestaan jaetaan:
pyörimistä varten
progressiivinen
lieriömäinen
|
pallomainen
2. Päällekkäisten yhteyksien lukumäärän mukaan. Keho, joka on avaruudessa (korteesisessa koordinaattijärjestelmässä X, Y, Z) on 6 vapausastetta. Se voi liikkua kutakin kolmea akselia pitkin X, Y ja Z, sekä pyörittää kunkin akselin ympäri (kuva 1.2). Jos kappale (linkki) muodostaa kinemaattisen parin toisen kappaleen (linkin) kanssa, se menettää yhden tai useamman näistä kuudesta vapausasteesta.
Kehon menettämien vapausasteiden lukumäärän mukaan (linkki) kinemaattiset parit jaetaan 5 luokkaan. Jos esimerkiksi kappaleet (linkit), jotka muodostivat kinemaattisen parin, menettivät kukin 5 vapausastetta, tätä paria kutsutaan 5. luokan kinemaattiseksi pariksi. Jos 4 vapausastetta menetetään - 4. luokka jne. Esimerkkejä eri luokkien kinemaattisista pareista on esitetty kuvassa. 1.2.
Riisi. 1.2. Esimerkkejä eri luokkien kinemaattisista pareista
Rakenteellisella ja rakentavalla pohjalla kinemaattiset parit voidaan jakaa pyöriviin, translaatioihin, pallomaisiin, sylinterimäisiin jne.
Kinemaattinen ketju
Muodostuu useita kinemaattisten parien yhdistämiä linkkejä kinemaattinen ketju.
Kinemaattiset ketjut ovat:
suljettu
avata
Kinemaattisesta ketjusta hanki varusteet, tarpeen:
- tehdä yksi linkki liikkumattomaksi, ts. muodostaa kehyksen (teline);
- aseta liikelaki yhdelle tai useammalle linkille (tehtävä niistä johtavaksi) siten, että kaikki muut linkit toimivat vaaditaan määrätietoisia liikkeitä.
Mekanismin vapausasteiden lukumäärä- tämä on koko kinemaattisen ketjun vapausasteiden lukumäärä suhteessa kiinteään lenkkiin (teline).
varten tila kinemaattinen ketju yleisessä muodossa, merkitsemme ehdollisesti:
liikkuvien osien määrä - n,
kaikkien näiden linkkien vapausasteiden lukumäärä on 6n,
5. luokan kinemaattisten parien lukumäärä - P5,
5. luokan kinemaattisten parien niihin sisältyville linkeille asettamien sidosten lukumäärä, - 5R 5 ,
4. luokan kinemaattisten parien lukumäärä - R 4,
4. luokan kinemaattisten parien niihin sisältyville linkeille asettamien sidosten lukumäärä, - 4P 4 jne.
varten tasainen kinemaattinen ketju ja vastaavasti litteälle mekanismilleTätä kaavaa kutsutaan nimellä P.L. Chebyshev (1869). Se voidaan saada Malyshevin kaavasta edellyttäen, että tasossa keholla ei ole kuusi, vaan kolme vapausastetta:
W \u003d (6 - 3) n - (5 - 3) P 5 - (4 - 3) P 4.
W:n arvo näyttää kuinka monta vetolenkkeä mekanismissa tulisi olla (jos W= 1 - yksi, W= 2 - kaksi johtavaa linkkiä jne.).
Kinemaattinen pari on kahden kosketuslenkin liikkuva liitos, joka mahdollistaa suhteelliset liikkeet
linkkien suhteellisen liikkeen mukaan:
pyörivä; progressiivinen; ruuvi; tasomainen; pallomainen;
linkkien kontaktityypin mukaan:
alempi- nämä ovat kinemaattisia pareja, joissa ne muodostavien linkkien kosketus tapahtuu tasoa tai pintaa pitkin;
korkeampi- nämä ovat kinemaattisia pareja, joissa ne muodostavien linkkien kosketus tapahtuu linjaa pitkin tai pisteessä;
kinemaattisia pareja muodostavien linkkien kosketuksen varmistamismenetelmän mukaan: tehoa- nämä ovat kinemaattisia pareja, joissa lenkkien kosketuksen pysyvyys varmistetaan painovoiman vaikutuksesta tai jousen elastisesta voimasta; geometrinen- nämä ovat kinemaattisia pareja, joissa linkkien kosketuksen pysyvyys toteutuu linkkien työpintojen suunnittelusta johtuen;
kinemaattisen parin muodostavien linkkien suhteelliselle liikkeelle asetettujen kytkentäehtojen lukumäärän mukaan (kytkentäehtojen lukumäärä määrää kinemaattisen parin luokan);
linkkien suhteellisen liikkeen liikkuvuuden mukaan (liikkuvien lukumäärä määrää kinemaattisen parin liikkuvuuden).
Liitännät- Nämä ovat rajoituksia, jotka on asetettu mekanismin lenkkien liikkeille, mikä tekee niistä vapaita ja tarkoitettu energian tai tiedon siirtoon näiden linkkien välillä.
Kinemaattisen parin muodostamiseksi tarvitaan vähintään yksi sidos, koska jos sidosten lukumäärä on nolla, linkit eivät ole vuorovaikutuksessa, eli ne eivät kosketa, joten kinemaattista paria ei ole olemassa
6.Kinemaattiset ketjut. Kinemaattisten ketjujen tyypit
Kaikki mekanismit koostuvat joukosta linkkejä, jotka muodostavat kinemaattisia pareja, jotka muodostavat kinemaattisia ketjuja.
Kinemaattinen ketju on linkkijärjestelmä, joka muodostaa kinemaattisia pareja keskenään
Kinemaattiset ketjut jaetaan:
suunnittelultaan:
yksinkertainen- tämä on kinemaattinen ketju, jonka jokainen lenkki on osa enintään kahta kinemaattista paria, eli se sisältää vain yhden tai kaksi kärkilinkkiä.
monimutkainen- tämä on kinemaattinen ketju, jossa on linkkejä, jotka ovat osa kolmea tai useampaa kinemaattista paria, eli se sisältää vähintään yhden linkin, jossa on kolme tai useampia kärkeä
linkkien vuorovaikutuksesta:
suljettu tai auki on kinemaattinen ketju, jossa ainakin yhdessä linkissä on vapaa elementti, joka ei ole vuorovaikutuksessa muiden linkkien kanssa eikä muodosta kinemaattisia pareja niiden kanssa.
suljettu- tämä on kinemaattinen ketju, jonka jokainen lenkki on osa vähintään kahta kinemaattista paria
Kinemaattinen yhteys on kinemaattinen pari, joka muodostuu useiden kinemaattisten ketjujen linkeistä.
Rakenteen monimutkaisuudesta riippuen mekanismissa voi olla useita kinemaattisia yhteyksiä.
Kinemaattisen parin salliman linkkien suhteellisen liikkeen luonne riippuu linkkien muodosta niiden kosketuspisteissä.
Mahdollisten yhteyshenkilöiden lomakkeiden joukko molemmissa linkeissä elementti kinemaattinen pari. Kinemaattisen parin elementti voi olla piste , linja , pinta.
Kinemaattiset parit, joiden elementti piste tai linja , kutsutaan korkeampi ; kinemaattiset parit, joiden elementti pinta- , nimeltään huonompi .
Yhden (tai molempien) kosketuslinkkien geometriasta riippuen erotetaan kinemaattiset parit: pallomainen, kartiomainen, sylinterimäinen, tasomainen, ruuvi.
Kinemaattisen parin salliman linkkien suhteellisen liikkeen luonteen mukaan erotetaan VP:n rotaatio (B), translaatio (P), rotaatio-translaatio (B + P) ja ruuviliike. . Ero tyypin B + P ja VP parien välillä on, että ensimmäisessä suhteelliset liikkeet (kierto- ja translaatioliikkeet) ovat riippumattomia, ja toisessa liikettä ei voida suorittaa ilman toista.
Samaa pintaa, linjaa tai pistettä pitkin kosketuksissa olevien linkkiparien ohella käytännössä käytetään pareja, joissa on useita kontakteja. Tämä on joko vuorovaikutuselementtien toistoa (uritettu, monikäynnistysruuvi, hammaspyöräparit) tai samanaikaisen kosketuksen käyttö pintaa ja linjaa pitkin (pallomainen pari tapilla), sylinterimäisiä ja tasaisia pintoja pitkin (pari liukuavaimella) ). Kontaktien toistuminen linkkien välillä luonnehtii erityyppisten parien vastaavuutta. Pari, jossa on kolmipistekosketin, voi nivelten liikkeen luonteen suhteen vastata tasomaista tai pallomaista alempaa paria.
Jäykällä kappaleella, joka liikkuu vapaasti avaruudessa, vapausasteiden lukumäärä (mekaanisen järjestelmän mahdollisten toisistaan riippumattomien liikkeiden lukumäärä) on kuusi: kolme translaatiota akseleita pitkin X, Y, Z ja kolme kiertoa näiden akselien ympäri (kuva 2.1 ).
Kinemaattiseen pariin sisältyvillä linkeillä vapausasteiden lukumäärä on aina pienempi kuin kuusi, koska kosketusolosuhteet (sidokset) vähentävät yhden linkin mahdollisten liikkeiden määrää suhteessa toiseen: yksi linkki ei voi tunkeutua toiseen eikä liikkua. pois siitä.
Yleisessä tapauksessa jokainen kinemaattinen pari asettaa S-sidoksia linkkien suhteelliselle liikkeelle, mikä mahdollistaa linkkien suhteelliset liikkeet H=6 - S. Päällekkäisten sidosten lukumäärästä S (jäljellä olevat vapausasteet H) riippuen erotetaan 5 kinemaattisten parien luokkaa. Tällaista kinemaattisten parien luokittelua ehdotti I.I. Artobolevsky (taulukko 2.1)
Taulukoissa 2.2-2.4 on esimerkkejä kinemaattisten parien suunnittelusta. Taulukoissa 2.2 ja 2.4 esitetyt parit on luokiteltu sillä oletuksella, että nivelissä ei ole kitkaa ja muodonmuutoksia. Kitka mahdollistaa erillisten parien käytön kitkavaihteissa. Muodonmuutos huomioon ottaen pistekosketuksen omaavat parit voidaan muuntaa pareiksi, joissa on pintakosketus.
Taulukko 2.1
Kinemaattisten parien tyypit
Peruskäsitteet ja määritelmät mekanismiteoriassa
Mekanismien ja koneiden teoria tutkii mekanismien ja koneiden rakennetta, kinematiikkaa ja dynamiikkaa.
mekanismi Kutsutaan keinotekoisesti luotua kappalejärjestelmää, joka on suunniteltu muuntamaan yhden tai useamman kappaleen liike muiden kappaleiden vaadituiksi liikkeiksi.
Kiinteitä kappaleita, jotka muodostavat mekanismin, kutsutaan linkkejä.
Jokaista liikkuvaa osaa tai osien ryhmää, joka muodostaa yhden jäykän liikkuvan kappalejärjestelmän, kutsutaan liikkuvan linkin mekanismi.
Kaikki kiinteät osat muodostavat yhden jäykän kiinteän runkojärjestelmän, jota kutsutaan kiinteäksi linkiksi tai telineeksi.
Siksi missä tahansa mekanismissa on yksi kiinteä ja yksi tai useampi liikkuva lenkki.
Kahden kosketuslinkin yhteyttä, joka mahdollistaa niiden suhteellisen liikkumisen, kutsutaan kinemaattiseksi pariksi.
Linkin pintoja, viivoja, pisteitä, joita pitkin se voi joutua kosketuksiin toisen linkin kanssa, muodostaen kinemaattisen parin, kutsutaan linkkielementeiksi.
Yhdistettyä linkkijärjestelmää, joka muodostaa kinemaattisia pareja keskenään, kutsutaan kinemaattiseksi ketjuksi.
Mekanismi- on kinemaattinen ketju, jota käytetään suorittamaan vaadittu liike.
Koneen muodostavat mekanismit ovat erilaisia. Toiminnallisen tarkoituksensa kannalta konemekanismit jaetaan seuraaviin tyyppeihin:
a) moottoreiden ja muuntajien mekanismit:
moottorimekanismit muuttavat erilaisia energiatyyppejä mekaaniseksi työksi;
muunninmekanismit suorittavat mekaanisen työn muuntamisen muun tyyppiseksi energiaksi;
b) voimansiirtomekanismit, liikkeen siirtäminen moottorista teknologiselle koneelle tai toimeenpanevalle elimelle;
sisään) toimeenpanomekanismit, jotka vaikuttavat suoraan prosessoituun ympäristöön tai esineeseen;
G) hallintomekanismeja, ohjaus ja säätö, prosessin hallinta, ohjaus jne.;
e) automaattiset laskentamekanismit, punnitus ja pakkaus, jota käytetään massakappaletuotteita valmistavissa koneissa.
Kinemaattiset parit ja niiden luokittelu
Parin pääominaisuus on geometristen parametrien lukumäärä, joita voidaan käyttää yhdistettyjen linkkien suhteellisen sijainnin määrittämiseen. Esimerkiksi, kun kosketat pyörimispintaa, linkkien suhteellinen sijainti määräytyy täysin asettamalla vain yksi parametri - linkkien suhteellinen kiertokulma tasossa, joka on kohtisuorassa pyörimisakseliin nähden.
Kun kosketetaan pallomaista pintaa, tällaisia parametreja on jo kolme - nämä ovat pyörimiskulmat kolmen keskenään kohtisuoran akselin ympärillä, jotka leikkaavat pallon keskellä.
Tästä johtuen kinemaattisen parin elementit asettavat joitain rajoituksia linkkien suhteelliselle liikkeelle, yhdistäen molempien linkkien pisteiden koordinaatit tietyllä tavalla.
Kinemaattisen parin elementtien asettamia rajoituksia parin muodostavien linkkien suhteelliselle liikkeelle kutsutaan rajoitteiksi ja näitä rajoituksia ilmaisevia ohjaimia kutsutaan rajoiteyhtälöiksi.
Tarkastellaan, mitä sidoksia ja missä määrin voidaan asettaa kinemaattisen parin linkkien suhteelliselle liikkeelle.
Kuten tiedetään, yleisessä tapauksessa millä tahansa täysin jäykällä kappaleella, joka liikkuu vapaasti avaruudessa, on kuusi vapausastetta:
kolme kiertoa X-, Y-, Z-akselien ympäri ja kolme translaatioliikettä samoilla akseleilla.
Kinemaattisen parin linkin suhteelliselle liikkeelle asetetut rajoitukset rajoittavat samoja mahdollisia suhteellisia liikkeitä, jotka linkeillä on vapaassa tilassa.
Näiden rajoitusten seurauksena osa vapaasti liikkuvan linkin kuudesta mahdollisesta suhteellisesta liikkeestä sitoutuu siihen. Loput riippumattomat mahdolliset liikkeet määräävät kinemaattisen parin linkkien vapausasteiden lukumäärän niiden suhteellisessa liikkeessä.
Kinemaattiset parit jaetaan viiteen luokkaan sen linkkien suhteelliselle liikkeelle asetettujen yhteysehtojen lukumäärän mukaan:
Luokan I pari - (kuvio 1 a) viiden liikkuva pari, jonka linkkien vapausasteiden lukumäärä on viisi ja yhteysehtojen lukumäärä on 1;
Luokan II pari - (kuva 1b) neliliikkuva pari, kinemaattisen parin linkin vapausasteiden lukumäärä on neljä, yhteysehtojen lukumäärä on 2;
Luokan III pari - (kuva 1 c, i, d) kolmiliikkuva pari, kinemaattisen parin linkin vapausasteiden lukumäärä on kolme, kytkentäehtojen lukumäärä on 3;
Luokan IV pari - (kuvat 1 e, i, f) kaksiliikkuva pari, linkin vapausasteiden lukumäärä on 2, yhteysehtojen lukumäärä on 4;
Luokan V pari on (kuva 1 g, h. i) yksiliikkuva (pyörivä pari), linkin vapausasteiden lukumäärä on yksi, yhteysehtojen määrä on 5.
Kinemaattiset parit jaetaan tilallisiin ja litteisiin. Tilakinemaattinen pari on pari, jonka linkkipisteet suhteellisessa liikkeessä kuvaavat spatiaalisia käyriä. Tasomaisia kinemaattisia pareja kutsutaan sellaisiksi pareiksi, joiden suhteellisessa liikkeessä olevien linkkien pisteet liikkuvat yhdensuuntaisissa tasoissa, ts. niiden liikeradat ovat tasokäyriä. Nykyaikaisessa koneenrakennuksessa käytetään erityisen laajalti litteitä mekanismeja, joiden linkit sisältyvät luokkien IV ja V pareihin.
Kinemaattiset parit eroavat myös linkkien kosketuksen luonteesta. Jos kinemaattisen parin alkiot ovat sellaisia, että niillä on linkkien jokaisessa suhteellisessa paikassa kosketus pinnalla, niin paria kutsutaan alimmaksi. Jos kosketus tapahtuu eri pisteissä tai viivoja pitkin, paria kutsutaan korkeimmaksi.
Alemman parin muodostavien linkkien suhteellisella liikkeellä niiden kosketuspinnat liukuvat toistensa yli. Jos linkit muodostavat korkeamman parin, niiden suhteellinen liike voi tapahtua sekä parin elementtien liukuessa että ilman sitä - rullaamalla.