|
Механизмом называется замкнутая кинематическая цепь, совершающая заданные, вполне определенные движения под действием приложенных сил и имеющая неподвижное звено. Одно из звеньев механизма обязательно должно быть неподвижным (стойка). Поэтому шарнирно-роликовая цепь велосипеда, хотя и представляет замкнутую кинематическую цепь, не является механизмом, так как у нее отсутствует стойка и, следовательно, все звенья подвижны. Звенья механизма, которые задают и передают движение к другим звеньям, называются ведущими, или начальными. Все остальные звенья механизма, движения которых определяются движением ведущих звеньев, называются ведомыми. Например, у велосипеда ведущие звенья — зубчатая звездочка с шатунами, ведомые — заднее и переднее колеса. В кривошипно-шатунном механизме двигателя внутреннего сгорания, имеющем четыре звена, ведущим звеном является поршень, ведомыми звеньями — шатун и кривошип, неподвижным звеном — цилиндр. В производстве и в быту применяется огромное количество разнообразных механизмов. По своему назначению они разделяются на механизмы, передающие и преобразующие различные виды движения. По устройству механизмы делятся на шарнирно-ры-чажные, зубчатые, винтовые, фрикционные, кулачковые и другие. Любой механизм должен быть простым по устройству, прочным, износоустойчивым, дешевым при изготовлении, удобным по обслуживанию и ремонту. Поэтому при изготовлении механизмов стараются уменьшить количество кинематических пар, заменить, где возможно, поступательные пары вращательными (чтобы уменьшить трение), а также выбрать прочные и легкие материалы для их изготовления. Наблюдения за работой механизмов показывают сложные пути и различные виды движения отдельных звеньев и их точек. I [апример, в швейной машине точки вращающегося маховичка совершают круговое движение, т. е. движутся по окружности, шток вместе с иглой совершает возвратно-поступательное движение, т. е. движется по прямой, челнок — качается, т. е. совершает колебательное движение. Машина будет правильно шить, давая ровный и прочный шов, лишь тогда, когда все ее звенья будут двигаться строго согласованно, описывая определенные пути с определенными скоростями. Чтобы иметь представление о том, как определяют форму пути и скорости движения точек механизма, рассмотрим простейший пример—механизм четырехзвенника. Отметим, что если мы возьмем вместо четырехзвенника шарнирный трехзвенник, то никакого движения не будет и вместо подвижной кинематической цепи получится жесткая ферма. Такие жесткие фермы широко применяют в металлических конструкциях, железнодорож- а ных мостах, подъемных кранах, радиомачтах, опорах для проводов высокого напряжения и т. п. Четырехзвенник — это шарнирный механизм, б широко применяемый в разнообразных машинах. Примером четырехзвенника являются механизмы ножного привода швейной машины или точильного станка . Неподвижным звеном является стойка (1). Звено (2), которое вращается вокруг шарнира, называется кривошипом. Шарнирный четырехзвенник: только качается около шаркоромыслом. Звено (3), соединенное шарнирно с кривошипом и балансиром, совершает качательное движение и называется шатуном. Ведущим звеном является балансир. В других механизмах ведущим звеном может быть кривошип (насосы, строгальные станки) или шатун вместе с поршнем (двигатель внутреннего сгорания). Отметим три точки А, В, С на шатуне и посмотрим, какие траектории они опишут при вращательном движении кривошипа. Очевидно, траекторией точки А является окружность радиуса АО, равного длине кривошипа. Точка В будет описывать дугу окружности радиуса ОВ, равного длине балансира. Длина этой дуги определяется двумя крайними положениями точки В: правое, когда кривошип и шатун вытягиваются в одну прямую линию, и левое, когда балансир останавливается и начинает двигаться обратно. Оба этих, крайних положения точки В балансира называются мертвыми. Траектории точек А и В кривошипа и балансира одновременно являются и траекториями концов шатуна. Траектория точки С шатуна имеет вид замкнутой кривой линии петли. Если кривошип и балансир четырехзвенника взять одинаковой длины, а шатун бу-дет равен и параллелен неподвижному звену, то получится механизм параллельных кривошипов. У этого механизма все. точки А, В, С шатуна описывают совершенно одинаковые траектории (окружности). Такой механизм применяется у паровозов. Когда кривошип и шатун (называемый спарником) вытягиваются в одну прямую линию, возникают мертвые положения, при которых движение могло бы потерять свою определенность и паровоз мог бы остановиться или пойти в обратную сторону. Во избежание этого, делают второй такой же механизм (с противоположной стороны паровоза), так чтобы его кривошипы образовывали прямой угол с кривошипами первого. Тем самым оба механизма выводят друг друга из мертвых положений, и опасность неопределенности движения устраняется. Если в этом механизме с равными кривошипами шатун будет непараллелен неподвижному звену, оба Кривошипа начнут вращаться в противоположные стороны, причем один из них неравномерно. Такой механизм называется антипараллелограммом.
|