Klasyfikacja par kinematycznych. Istnieje kilka klasyfikacji par kinematycznych. Pary kinematyczne i połączenia Znaki klasyfikacji par kinematycznych
rotacyjny;
progresywny;
śruba;
kulisty.
Symbole połączeń i par kinematycznych na wykresach kinematycznych.
Schemat kinematyczny mechanizmu jest graficzną reprezentacją w wybranej skali względnego położenia ogniw zawartych w parach kinematycznych, przy użyciu symboli zgodnie z GOST 2770-68. Duże litery alfabetu łacińskiego na schematach wskazują środki zawiasów i inne charakterystyczne punkty. Kierunki ruchu linków wejściowych są oznaczone strzałkami. Schemat kinematyczny musi zawierać wszystkie parametry niezbędne do badania kinematycznego mechanizmu: wymiary ogniw, liczbę zębów kół zębatych, profile elementów wyższych par kinematycznych. Skala obwodu charakteryzuje się współczynnikiem skali długości Kl, który jest równy stosunkowi długości AB l ogniwa w metrach do długości odcinka AB przedstawiającego to ogniwo na schemacie, w milimetrach: Kl = l AB / AB
Schemat kinematyczny w istocie jest modelem, który został zastąpiony przez rzeczywisty mechanizm rozwiązywania problemów jego analizy strukturalnej i kinematycznej. Zwracamy uwagę na główne założenia, które są implikowane w tej schematyzacji:
a) ogniwa mechanizmu są absolutnie sztywne;
b) nie ma przerw w parach kinematycznych
Łańcuchy kinematyczne i ich klasyfikacja.
Łańcuchy kinematyczne w zależności od charakteru ruchu względnego ogniw dzielą się na płaskie i przestrzenne. Łańcuch kinematyczny nazywamy płaskim, jeśli punkty jego ogniw opisują trajektorie leżące w równoległych płaszczyznach. Łańcuch kinematyczny nazywamy przestrzennym, jeśli punkty jego połączeń opisują trajektorie niepłaskie lub trajektorie leżące w przecinających się płaszczyznach.
Klasyfikacja łańcuchów kinematycznych:
Płaskie — gdy jedno ogniwo jest nieruchome, pozostałe ogniwa wykonują ruch płaski, równoległy do pewnej stałej płaszczyzny.
Przestrzenne — gdy jedno połączenie jest ustalone, pozostałe poruszają się w różnych płaszczyznach.
Proste — każde ogniwo zawiera nie więcej niż dwie pary kinematyczne.
Skomplikowane — co najmniej jedno ogniwo ma więcej niż dwie pary kinematyczne.
Zamknięty - uwzględnione są nie więcej niż dwie pary kinematyczne, a te połączenia tworzą jedną lub więcej zamkniętych pętli
Otwarte — linki nie tworzą zamkniętej pętli.
Liczba stopni swobody łańcucha kinematycznego, ruchliwość mechanizmu.
Liczba ogniw wejściowych do przekształcenia łańcucha kinematycznego w mechanizm musi być równa liczbie stopni swobody tego łańcucha kinematycznego.
Liczba stopni swobody łańcucha kinematycznego w tym przypadku oznacza liczbę stopni swobody ruchomych ogniw względem zębatki (ogniwo traktowane jako nieruchome). Jednak sam stojak w rzeczywistej przestrzeni może się poruszać.
Wprowadźmy następującą notację:
k to liczba ogniw łańcucha kinematycznego
p1 to liczba par kinematycznych pierwszej klasy w danym łańcuchu
p2 to liczba par drugiej klasy
p3 to liczba par trzeciej klasy
p4 to liczba par czwartej klasy
p5 to liczba par piątej klasy.
Całkowita liczba stopni swobody k swobodnych połączeń umieszczonych w przestrzeni wynosi 6k. W łańcuchu kinematycznym są one połączone w pary kinematyczne (tj. połączenia nakładają się na ich względny ruch).
Ponadto jako mechanizm wykorzystywany jest łańcuch kinematyczny z zębatką (ogniwo traktowane jako stałe). Dlatego liczba stopni swobody łańcucha kinematycznego będzie równa całkowitej liczbie stopni swobody wszystkich ogniw minus ograniczenia nałożone na ich ruch względny:
Liczba wiązań nałożonych przez wszystkie pary klasy I jest równa ich liczbie, ponieważ każda para pierwszej klasy narzuca jedno połączenie na względny ruch ogniw połączonych w taką parę; ilość wiązań nałożonych przez wszystkie pary klasy II jest równa ich podwojonej liczbie (każda para drugiej klasy nakłada dwa wiązania) itp.
Wszystkie sześć stopni swobody jest zabieranych z połączenia, przyjmowanych jako ustalone (sześć wiązań nakłada się na stojak). W ten sposób:
S1=p1, S2=2p2, S3=3p3, S4=4p4, S5=5p5, Słupy=6,
i suma wszystkich połączeń
∑Si=p1+2p2+3p3+4p4+5p5+6.
Wynikiem jest następujący wzór na określenie liczby stopni swobody przestrzennego łańcucha kinematycznego:
W=6k–p1–2p2–3p3–4p4–5p5–6.
Grupując pierwszy i ostatni wyraz równania, otrzymujemy:
W=6(k–1)–p1–2p2–3p3–4p4–5p5,
lub wreszcie:
W=6n–p1–2p2–3p3–4p4–5p5,
Zatem liczba stopni swobody otwartego łańcucha kinematycznego jest równa sumie ruchliwości (stopni swobody) par kinematycznych zawartych w tym łańcuchu. Oprócz stopni swobody, duży wpływ na jakość pracy manipulatorów i robotów przemysłowych ma ich zwrotność.
Rodzaje mechanizmów przekładniowych, ich budowa i krótki opis.
Przekładnia zębata to mechanizm trójwahaczowy, w którym dwa ruchome ogniwa to koła zębate lub koło i zębatka z zębami, które tworzą parę obrotową lub translacyjną ze stałym ogniwem (korpusem).
Przekładnia składa się z dwóch kół, które zazębiają się ze sobą. Przekładnia o mniejszej liczbie zębów nazywana jest kołem zębatym, z dużą liczbą zębów kołem.
Termin „sprzęt” jest ogólny. Parametrom przekładni przypisany jest indeks 1, a parametrom koła 2.
Główne zalety kół zębatych to:
Stałość przełożenia (brak poślizgu);
Kompaktowość w porównaniu do napędów ciernych i pasowych;
Wysoka wydajność (do 0,97 ... 0,98 w jednym etapie);
Duża trwałość i niezawodność w działaniu (na przykład w przypadku skrzyń biegów ogólnego przeznaczenia ustawiony jest zasób 30 000 godzin);
Możliwość zastosowania w szerokim zakresie prędkości (do 150 m/s), mocy (do kilkudziesięciu tysięcy kW).
Wady:
Hałas przy dużych prędkościach;
Niemożność bezstopniowej zmiany przełożenia;
Potrzeba wysokiej precyzji produkcji i instalacji;
Ochrona przed przeładowaniem;
Obecność wibracji, które powstają w wyniku niedokładnego wykonania i niedokładnego montażu kół zębatych.
Koła zębate o profilu ewolwentowym są szeroko stosowane we wszystkich gałęziach budowy maszyn i przyrządów. Stosowane są w wyjątkowo szerokim zakresie warunków pracy. Moc przenoszona przez przekładnie waha się od znikomej (przyrządy, mechanizm zegarowy) do wielu tysięcy kW (przekładnie silników lotniczych). Najbardziej rozpowszechnione są koła zębate z kołami cylindrycznymi, ponieważ są najłatwiejsze w produkcji i obsłudze, niezawodne i niewielkie. Przekładnie stożkowe, śrubowe i ślimakowe są używane tylko w przypadkach, gdy jest to konieczne zgodnie z układem maszyny.
Podstawowe prawo zaangażowania.
Aby zapewnić stałość biegu
zależności: konieczne jest, aby profile współpracujących zębów były obrysowane takimi krzywymi, które spełniałyby wymagania głównego twierdzenia o przekładni
Podstawowe prawo zazębienia: ogólna normalna N-N do profili, narysowana w punkcie C ich styku, dzieli odległość środka a w na części odwrotnie proporcjonalne do prędkości kątowych. Przy stałym przełożeniu przekładni ( = const) i ustalonych środkach O 1 i O 2, punkt W zajmie stałą pozycję na linii środków. W tym przypadku rzuty prędkości k 1 i k 2 nie są równe. Ich różnica wskazuje na względne przesuwanie się profili w kierunku stycznej K-K, co powoduje ich zużycie. Równość rzutów prędkości i jest możliwa tylko w jednym położeniu, gdy punkt styku C profili pokrywa się z punktem W przecięcia normalnej N-N i linii środków O 1 O 2 . Punkt W nazywany jest biegunem zazębiającym, a okręgi o średnicach dw1 i dw2, które stykają się z biegunem zazębiającym i toczą się po sobie bez poślizgu, nazywane są okręgami początkowymi.
Aby zapewnić stałość przełożenia, teoretycznie jeden z profili można wybrać dowolnie, ale kształt profilu zęba współpracującego musi być ściśle określony, aby spełnić warunek (1,82). Najbardziej zaawansowane technologicznie w produkcji i eksploatacji są profile ewolwentowe. Istnieją inne rodzaje zaręczyn: cykloidalne, latarniowe, zaręczynowe Novikova, spełniające ten wymóg.
Rodzaje par kinematycznych i ich krótki opis.
Para kinematyczna to połączenie dwóch stykających się ogniw, umożliwiające ich względny ruch.
Zbiór powierzchni, linii, punktów ogniwa, wzdłuż których może stykać się z innym ogniwem, tworząc parę kinematyczną, nazywamy elementem łącznika (elementem pary kinematycznej).
Pary kinematyczne (KP) są klasyfikowane według następujących kryteriów:
zgodnie z rodzajem punktu styku (punktu połączenia) powierzchni połączenia:
dolne, w których kontakt ogniw odbywa się wzdłuż płaszczyzny lub powierzchni (pary ślizgowe);
wyższy, w którym styk ogniw odbywa się wzdłuż linii lub punktów (par umożliwiających ślizganie się z toczeniem).
zgodnie z ruchem względnym ogniw tworzących parę:
rotacyjny;
progresywny;
śruba;
kulisty.
zgodnie z metodą zamykania (zapewnienie kontaktu ogniw pary):
moc (z powodu działania sił ciężaru lub siły sprężystości sprężyny);
geometryczny (ze względu na konstrukcję powierzchni roboczych pary).
Wielkości fizyczne i jednostki miary,
Stosowany w mechanice
| Wielkość fizyczna | Jednostka miary | ||
| Nazwa | Przeznaczenie | Nazwa | Przeznaczenie |
| Długość Masa Czas Kąt płaski Przemieszczenie punktu Prędkość liniowa Prędkość kątowa Przyspieszenie liniowe Przyspieszenie kątowe Częstotliwość obrotu Gęstość materiału Moment bezwładności Siła Moment siły Moment obrotowy Praca Energia kinetyczna Moc | L, l, r m T, t a, b, g, d S ty w a mi n r J F, P, Q, G M T A mi N | Metr Kilogram Sekunda Radian, Stopnie Metr Metr na sekundę Radian na sekundę Metr na sekundę do kwadratu Radian na sekundę do kwadratu Rewolucja na minutę Kilogram na metr sześcienny Kilogram metr kwadratowy Newton Newton metr Newton metr Dżul Dżul Wat | m kg s rad, α 0 mm / s rad / s, 1 / s m / s 2 rad / s 2, 1 / s 2 obr./min kg / m3 kg. m 2 N (kg. m / s 2) Nm Nm J \u003d Nm J W (J / s) |
STRUKTURA I KLASYFIKACJA MECHANIZMÓW
Struktura mechanizmu
Mechanizmy obejmują ciała stałe którzy są powołani spinki do mankietów. Łącza mogą nie być solidne (na przykład pasek). Ciecze i gazy w hydraulicznych i pneumomechanizmach nie są uważane za ogniwa.
Warunkowa reprezentacja połączeń na schematach kinematycznych mechanizmów jest regulowana przez GOST. Przykładowe obrazy niektórych linków pokazano na ryc. 1.1.
Ryż. 1.1. Przykłady obrazów linków
na schematach kinematycznych mechanizmów
Linki się zdarzają:
– Wejście(prowadzące) - ich cechą wyróżniającą jest to, że elementarna praca przyłożonych do nich sił jest dodatnia (pracę siły uważa się za dodatnią, jeżeli kierunek siły pokrywa się z kierunkiem ruchu punktu jej przyłożenia lub na ostry kąt do niego);
– weekendy(niewolnik) - praca elementarna przyłożonych do nich sił jest ujemna (pracę siły uważa się za ujemną, jeśli kierunek siły jest przeciwny do kierunku ruchu punktu jej przyłożenia);
– mobilny;
– bez ruchu(łóżko, stojak).
Na schematach kinematycznych łącza są oznaczone cyframi arabskimi: 0, 1, 2 itd. (patrz rys. 1.1).
Ruchome połączenie dwóch sąsiednich ogniw nazywa się para kinematyczna. Daje możliwość przesuwania jednego ogniwa względem drugiego.
Klasyfikacja par kinematycznych
1. Według elementów połączenia linków pary kinematyczne są podzielone:
- dla wyższych(dostępne są np. w mechanizmach zębatych i krzywkowych) - ogniwa są połączone ze sobą wzdłuż linii lub w punkcie:
– niżej- połączenie ogniw ze sobą następuje na powierzchni. Z kolei niższe związki dzielą się:
do rotacji
progresywny
cylindryczny
|
kulisty
2. Według liczby nałożonych połączeń. Ciało znajdujące się w przestrzeni (w kartezjańskim układzie współrzędnych) X, Y, Z) ma 6 stopni swobody. Może poruszać się wzdłuż każdej z trzech osi X, Y oraz Z, a także obracać się wokół każdej osi (ryc. 1.2). Jeśli ciało (łącze) tworzy parę kinematyczną z innym ciałem (łącze), wówczas traci jeden lub więcej z tych 6 stopni swobody.
W zależności od liczby stopni swobody utraconych przez ciało (łącze), pary kinematyczne dzielą się na 5 klas. Na przykład, jeśli bryły (ogniwa), które utworzyły parę kinematyczną, straciły 5 stopni swobody, para ta nazywana jest parą kinematyczną piątej klasy. W przypadku utraty 4 stopni swobody - 4 klasa itd. Przykłady par kinematycznych różnych klas pokazano na ryc. 1.2.
Ryż. 1.2. Przykłady par kinematycznych różnych klas
Na podstawie strukturalnej i konstrukcyjnej pary kinematyczne można podzielić na obrotowe, translacyjne, sferyczne, cylindryczne itp.
Łańcuch kinematyczny
Powstaje kilka ogniw połączonych parami kinematycznymi łańcuch kinematyczny.
Łańcuchy kinematyczne to:
Zamknięte
otwarty
Do z łańcucha kinematycznego zdobądź sprzęt, niezbędny:
- unieruchomić jedno ogniwo, tj. uformować ramę (stojak);
- ustaw prawo ruchu dla jednego lub kilku ogniw (uczyń je wiodącymi) w taki sposób, aby wszystkie inne ogniwa działały wymagany celowe ruchy.
Liczba stopni swobody mechanizmu- jest to liczba stopni swobody całego łańcucha kinematycznego względem stałego ogniwa (reguły).
Do przestrzennyłańcuch kinematyczny w postaci ogólnej warunkowo oznaczamy:
liczba ruchomych części - n,
liczba stopni swobody wszystkich tych połączeń wynosi 6n,
ilość par kinematycznych klasy 5 - P5,
ilość wiązań nałożonych przez pary kinematyczne 5 klasy na zawarte w nich ogniwa, - 5R 5 ,
liczba par kinematycznych IV klasy - R 4,
ilość wiązań nałożonych przez pary kinematyczne 4 klasy na zawarte w nich ogniwa, - 4P 4 itp.
Do mieszkaniełańcuch kinematyczny i odpowiednio do mechanizmu płaskiegoTa formuła nazywa się P.L. Czebyszew (1869). Można go uzyskać ze wzoru Małyszewa, pod warunkiem, że na płaszczyźnie ciało ma nie sześć, ale trzy stopnie swobody:
W \u003d (6 - 3)n - (5 - 3) P 5 - (4 - 3) P 4.
Wartość W pokazuje, ile ogniw sterujących powinien mieć mechanizm (jeśli W= 1 - jeden, W= 2 - dwa wiodące linki itp.).
Para kinematyczna to ruchome połączenie dwóch stykających się ogniw, umożliwiające ruchy względne
zgodnie ze względnym ruchem linków:
rotacyjny; progresywny; śruba; planarny; kulisty;
zgodnie z rodzajem kontaktu linków:
niżej- są to pary kinematyczne, w których styk tworzących je ogniw odbywa się wzdłuż płaszczyzny lub wzdłuż powierzchni;
wyższy- są to pary kinematyczne, w których styk tworzących je ogniw odbywa się wzdłuż linii lub w punkcie;
według metody zapewnienia kontaktu ogniw tworzących pary kinematyczne: moc- są to pary kinematyczne, w których zapewniona jest stałość styku ogniw dzięki działaniu sił grawitacji lub siły sprężystości sprężyny; geometryczny- są to pary kinematyczne, w których stałość styku ogniw jest realizowana dzięki konstrukcji powierzchni roboczych ogniw;
zgodnie z liczbą warunków połączenia nałożonych na ruch względny ogniw tworzących parę kinematyczną (liczba warunków połączenia określa klasę pary kinematycznej);
zgodnie z liczbą ruchliwości w ruchu względnym ogniw (liczba ruchliwości określa ruchliwość pary kinematycznej).
Znajomości- są to ograniczenia nałożone na ruchy ogniw mechanizmu, czyniące je nie swobodnymi i przeznaczonymi do przesyłania energii lub informacji pomiędzy tymi ogniwami.
Do utworzenia pary kinematycznej konieczne jest posiadanie co najmniej jednego wiązania, ponieważ jeśli liczba wiązań jest równa zero, połączenia nie oddziałują, tj. nie stykają się, dlatego para kinematyczna nie istnieje
6.Łańcuchy kinematyczne. Rodzaje łańcuchów kinematycznych
Wszystkie mechanizmy składają się z zestawu ogniw, które tworzą pary kinematyczne, które tworzą łańcuchy kinematyczne.
Łańcuch kinematyczny to system ogniw, które tworzą ze sobą pary kinematyczne
Łańcuchy kinematyczne dzielą się na:
przez projekt:
prosty- jest to łańcuch kinematyczny, którego każde ogniwo jest częścią nie więcej niż dwóch par kinematycznych, to znaczy zawiera tylko jedno lub dwa ogniwa wierzchołkowe.
złożony- jest to łańcuch kinematyczny, który ma ogniwa będące częścią trzech lub więcej par kinematycznych, to znaczy zawiera co najmniej jedno ogniwo o trzech lub więcej wierzchołkach
w sprawie interakcji linków:
zamknięte lub otwarte to łańcuch kinematyczny, w którym co najmniej jedno ogniwo ma wolny element, który nie oddziałuje z innymi ogniwami i nie tworzy z nimi par kinematycznych.
Zamknięte- jest to łańcuch kinematyczny, którego każde ogniwo jest częścią co najmniej dwóch par kinematycznych
Połączenie kinematyczne jest parą kinematyczną utworzoną przez ogniwa kilku łańcuchów kinematycznych.
W zależności od złożoności konstrukcji w mechanizmie może być kilka połączeń kinematycznych.
Charakter względnego ruchu ogniw, na który pozwala para kinematyczna, zależy od kształtu ogniw w ich punktach styku.
Zestaw możliwych punktów kontaktowych formularzy na każdym z dwóch linków element para kinematyczna. Elementem pary kinematycznej może być kropka , linia , powierzchnia.
Pary kinematyczne, których element kropka lub linia , są nazywane wyższy ; pary kinematyczne, których element powierzchnia , nazywa gorszy .
W zależności od geometrii jednego (lub obu) stykających się ogniw rozróżnia się pary kinematyczne: kuliste, stożkowe, cylindryczne, płaskie, śrubowe.
W zależności od charakteru ruchu względnego ogniw, na który pozwala para kinematyczna, rozróżnia się ruch obrotowy (B), translacyjny (P), obrotowo-translacyjny (B + P) oraz ruch śrubowy VP . Różnica między parami typu B + P i VP polega na tym, że w pierwszym ruchy względne (obrotowy i translacyjny) są niezależne, a w drugim nie można wykonać jednego ruchu bez drugiego.
Wraz z parami ogniw, które stykają się wzdłuż tej samej powierzchni, linii lub punktu, w praktyce stosuje się pary z kontaktem wielokrotnym. Jest to albo powtórzenie elementów interakcji (wypust wielowypustowy, śruba wielozwojowa, pary kół zębatych), albo zastosowanie jednoczesnego kontaktu wzdłuż powierzchni i linii (para sferyczna z kołkiem), wzdłuż powierzchni cylindrycznych i płaskich (para z kluczem przesuwnym ). Powtarzalność kontaktu między ogniwami charakteryzuje równoważność par różnych typów. Para ze stykiem trzypunktowym może być równoważna płaskiej lub sferycznej parze dolnej pod względem charakteru ruchu ogniw.
Dla ciała sztywnego poruszającego się swobodnie w przestrzeni liczba stopni swobody (liczba możliwych ruchów układu mechanicznego niezależnych od siebie) wynosi sześć: trzy translacyjne wzdłuż osi X, Y, Z i trzy obrotowe wokół tych osi (rys. 2.1 ).
W przypadku ogniw zawartych w parze kinematycznej liczba stopni swobody jest zawsze mniejsza niż sześć, ponieważ warunki kontaktu (wiązania) zmniejszają liczbę możliwych ruchów jednego ogniwa względem drugiego: jedno ogniwo nie może przenikać do drugiego i nie może się poruszać z dala od niego.
W ogólnym przypadku każda para kinematyczna nakłada wiązania S na względny ruch ogniw, umożliwiając H=6 - S względne ruchy ogniw. W zależności od liczby wiązań nałożonych S (pozostałe stopnie swobody H) wyróżnia się 5 klas par kinematycznych. Taką klasyfikację par kinematycznych zaproponował I.I. Artobolevsky (tabela 2.1)
Tabele 2.2-2.4 przedstawiają przykłady projektowania par kinematycznych. Pary pokazane w tabelach 2.2 i 2.4 są klasyfikowane w oparciu o założenie, że nie ma tarcia i deformacji ogniw. Tarcie umożliwia stosowanie oddzielnych par w przekładniach ciernych. Biorąc pod uwagę odkształcenie, pary ze stykiem punktowym można przekształcić w pary ze stykiem powierzchniowym.
Tabela 2.1
Rodzaje par kinematycznych
Podstawowe pojęcia i definicje w teorii mechanizmów
Teoria mechanizmów i maszyn zajmuje się badaniem budowy, kinematyki i dynamiki mechanizmów i maszyn.
mechanizm Nazywa się sztucznie stworzony układ ciał, zaprojektowany w celu przekształcenia ruchu jednego lub większej liczby ciał w wymagane ruchy innych ciał.
Ciała stałe, które tworzą mechanizm, nazywają się spinki do mankietów.
Każda ruchoma część lub grupa części, która tworzy jeden sztywny ruchomy układ ciał, nazywa się mechanizm ruchomego łącza.
Wszystkie stałe części tworzą jeden sztywny stały system korpusów, zwany stałym ogniwem lub zębatką.
Dlatego każdy mechanizm ma jedno stałe i jedno lub więcej ruchomych ogniw.
Połączenie dwóch stykających się ogniw, umożliwiające ich względny ruch, nazywane jest parą kinematyczną.
Powierzchnie, linie, punkty ogniwa, wzdłuż których może stykać się z innym ogniwem, tworząc parę kinematyczną, nazywane są elementami łączącymi.
Połączony system ogniw, które tworzą ze sobą pary kinematyczne, nazywany jest łańcuchem kinematycznym.
Mechanizm- do wykonania wymaganego ruchu służy łańcuch kinematyczny.
Mechanizmy składające się na maszynę są zróżnicowane. Z punktu widzenia ich przeznaczenia funkcjonalnego mechanizmy maszynowe dzielą się na następujące typy:
a) mechanizmy silników i przekształtników:
mechanizmy silnika przetwarzają różne rodzaje energii na pracę mechaniczną;
mechanizmy konwertera przeprowadzają transformację pracy mechanicznej na inne rodzaje energii;
b) mechanizmy transmisyjne, przeniesienie ruchu z silnika na maszynę technologiczną lub korpus wykonawczy;
w) mechanizmy wykonawcze, bezpośrednio oddziałujące na przetwarzane środowisko lub przedmiot;
G) mechanizmy zarządzania, kontrola i regulacja, przeprowadzanie kontroli procesu, kontroli itp.;
mi) automatyczne mechanizmy liczące, ważenie i pakowanie stosowane w maszynach wytwarzających produkty masowe.
Pary kinematyczne i ich klasyfikacja
Główną właściwością pary jest liczba parametrów geometrycznych, których można użyć do określenia względnego położenia połączonych połączeń. Na przykład przy dotknięciu powierzchni obrotowej względne położenie ogniw jest całkowicie określane przez ustawienie tylko jednego parametru - kąta względnego obrotu ogniw w płaszczyźnie prostopadłej do osi obrotu.
Przy dotykaniu powierzchni kuli istnieją już trzy takie parametry - są to kąty obrotu wokół trzech wzajemnie prostopadłych osi przecinających się w środku kuli.
W konsekwencji elementy pary kinematycznej nakładają pewne ograniczenia na względny ruch ogniw, łącząc w określony sposób współrzędne punktów obu ogniw.
Więzy nałożone przez elementy pary kinematycznej na ruch względny połączeń tworzących parę nazywane są więzami, a elementy sterujące wyrażające te więzy nazywane są równaniami więzów.
Zastanówmy się, jakie wiązania iw jakiej ilości można nałożyć na ruch względny ogniw pary kinematycznej.
Jak wiadomo, w ogólnym przypadku każde absolutnie sztywne ciało swobodnie poruszające się w przestrzeni ma sześć stopni swobody:
trzy obroty wokół osi X, Y, Z i trzy ruchy translacyjne wzdłuż tych samych osi.
Ograniczenia nałożone na ruch względny ogniwa pary kinematycznej ograniczają te same możliwe ruchy względne, jakie mają ogniwa w stanie swobodnym.
W wyniku tych ograniczeń niektóre z sześciu możliwych ruchów względnych swobodnie poruszającego się ogniwa stają się dla niego związane. Pozostałe niezależne ruchy możliwe określają liczbę stopni swobody ogniw pary kinematycznej w ich ruchu względnym.
Pary kinematyczne, w zależności od liczby warunków przyłączeniowych nałożonych na ruch względny jej ogniw, dzielą się na pięć klas:
Para klasy I - (rys. 1 a) para pięcioruchowa, ma liczbę stopni swobody połączeń równą pięciu i liczbę warunków połączenia równą 1;
Para klasy II - (rys. 1b) para czteroruchowa, liczba stopni swobody ogniwa pary kinematycznej wynosi cztery, liczba warunków połączenia wynosi 2;
Para klasy III - (ryc. 1 c, i, d) para trzech ruchów, liczba stopni swobody ogniwa pary kinematycznej wynosi trzy, liczba warunków połączenia wynosi 3;
Para klasy IV - (rys. 1 e, i, f) para poruszająca się w dwóch, liczba stopni swobody połączenia wynosi 2, liczba warunków połączenia wynosi 4;
Para klasy V to (rys. 1 g, h. i) jedno-ruchowa (para obrotowa), liczba stopni swobody połączenia równa się jeden, liczba warunków połączenia wynosi 5.
Pary kinematyczne dzielą się na przestrzenne i płaskie. Pary kinematyczne przestrzenne to pary, których punkty połączenia w ruchu względnym opisują krzywe przestrzenne. Planarne pary kinematyczne nazywane są takimi parami, których punkty połączeń w ruchu względnym poruszają się w równoległych płaszczyznach, tj. ich trajektorie są krzywymi płaskimi. We współczesnej inżynierii mechanicznej szczególnie szeroko stosowane są płaskie mechanizmy, których ogniwa są zawarte w parach klas IV i V.
Pary kinematyczne różnią się również charakterem kontaktu ogniw. Jeżeli elementy pary kinematycznej są takie, że w każdym względnym położeniu ogniw stykają się na powierzchni, wówczas parę nazywamy najniższą. Jeśli dotyk występuje w oddzielnych punktach lub wzdłuż linii, wówczas para nazywana jest najwyższą.
Przy względnym ruchu ogniw tworzących dolną parę powierzchnie ich styku ślizgają się po sobie. Jeżeli ogniwa tworzą wyższą parę, to ich względny ruch może następować zarówno przy przesuwaniu elementów pary, jak i bez niego - przez toczenie.