|
Детали машин, подвижно или неподвижно соединенные между собой, называются звеньями. Два звена, образующие подвижное соединение, например винт и гайка, поршень и цилиндр, сцепленные зубчатые колеса, называются кинематической парой. Если одно звено может поворачиваться или вращаться по отношению к другому, то такую кинематическую пару называют шарнирной или вращательной. Примерами вращательных пар являются колесо на оси, шейка вала и подшипник скольжения, поршневой палец и шатун. На рисунке показано изображение кинематических пар, где оба звена подвижны или одно звено неподвижно. Неподвижное звено (стойка) обо-значается штриховкой. Если одно из звеньев может перемещаться поступательно по отношению к другому, то такую кинематическую пару называют поступательной, например поршень, скользящий внутри цилиндра, или суппорт на станине токарного станка. На рисунке 68 показано изображение поступательных пар на кинематических схемах, когда оба звена подвижны (а) и когда одно звено неподвижно (б), т. е. является стойкой. В приведенных примерах допускается только один вид движения: или вращение без поступательного перемещения, или поступательное движение без вращения или поворота. Если пара обладает только одной возможностью движения, то считают, что она обладает одной степенью свободы. Нередко звенья в механизмах имеют и вращательное и поступательное движения, т. е. обладают двумя степенями свободы. Например, муфта, насаженная на вал без шпонки, может не только скользить вдоль вала, но и вращаться на нем. Рассматривая взаимосвязь винта и гайки, мы устанавливаем, что гайка, поворачиваясь вокруг винта, перемещается вдоль него. Однако эта пара имеет только одну степень свободы, так как оба движения являются зависимыми и строго взаимосвязаны: при каждом обороте гайка перемещается вдоль винта по резьбе на величину шага винта. В рассмотренных нами кинематических парах звенья соприкасались своими поверхностями: во вращательных—-по поверхности цилиндра или шара, в поступательных — по плоскостям. Кинематические пары, звенья которых соприкасаются своими поверхностями, называЕотся низшими парами. Пары, звенья которых соприкасаются в точке или по линии, называются высшими. Если одно из звеньев кинематической пары может быть смещено или сдвинуто относительно другого, то такие кинематические пары называются открытыми. Например, вал в открытом подшипнике, кроме вращения (основное движение), может перемещаться в сторону. Так устроены подшипники роликов, поддерживающих резиновую ленту на эскалаторах метро. Открытая пара применяется также в подшипниках скольжения вагонных осей (буксы с одним верхним вкладышем). Для того чтобы звенья открытой пары не разошлись, они прижимаются друг к другу давлением пружины. Применение добавочных сил в открытых парах называется силовым замыканием. Закрытыми называются кинематические пары, допускающие только основное движение и исключающие какое-либо другое. Примером закрытой пары служит вал с буртиком, вращающийся в закрытом подшипнике. Благодаря буртику, упирающемуся в подшипник, исключается продольное смещение вала в подшипнике и допускается только основное движение — вращение. Кинематические пары делятся также на плоские и пространственные. У плоской пары звенья перемещаются в определенной плоскости, например, движение шатуна, поршня и кривошипа. У пространственной пары движения звеньев не ограничены плоскостями, например шарики в подшипниках, винт и гайка. Таким образом, кинематические пары могут иметь несколько различных характеристик. Так, например, пара двух рычагов, поступательное движение без вращения или поворота. Если пара обладает только одной возможностью движения, то считают, что она обладает одной степенью свободы. Нередко звенья в механизмах имеют и вращательное и поступательное движения, т. е. обладают двумя степенями свободы. Например, муфта, насаженная на вал без шпонки, может не только скользить вдоль вала, но и вращаться на нем. Рассматривая взаимосвязь винта и гайки, мы устанавливаем, что гайка, поворачиваясь вокруг винта, перемещается вдоль него. Однако эта пара имеет только одну степень свободы, так как оба движения являются зависимыми и строго взаимосвязаны: при каждом обороте гайка перемещается вдоль винта по резьбе на величину шага винта. В рассмотренных нами кинематических парах звенья соприкасались своими поверхностями: во вращательных—по поверхности цилиндра или шара, в поступательных — по плоскостям. Кинематические пары, звенья которых соприкасаются сеоими поверхностями, называются низшими парами. Пары, звенья которых соприкасаются в точке или по линии, называются высшими. Если одно из звеньев кинематической пары может быть смещено или сдвинуто относительно другого, то такие кинематические пары называются открытыми. Например, вал и открытом подшипнике, кроме вращения (основное движение), может перемещаться в сторону. Так устроены подшипники роликов, поддерживающих резиновую ленту на эскалаторах метро. Открытая пара применяется также в подшипниках скольжения вагонных осей (буксы с одним верхним вкладышем). Для того чтобы звенья открытой пары не разошлись, они прижимаются друг к другу давлением пружины. Применение добавочных сил в открытых парах называется силовым замыканием. Закрытыми называются кинематические пары, допускающие только основное движение и исключающие какое-либо другое. Примером закрытой пары служит вал с буртиком, вращающийся н закрытом подшипнике. Благодаря буртику, упирающемуся в подшипник, исключается продольное смещение вала в подшипнике и допускается только основное движение — вращение. Кинематические пары делятся также на плоские и пространственные. У плоской пары звенья перемещаются в определенной плоскости, например, движение шатуна, поршня и кривошипа. У пространственной пары движения звеньев не ограничены плоскостями, например шарики в подшипниках, винт и гайка. Таким образом, кинематические пары могут иметь несколько различных характеристик. Так, например, пара двух рычагов, соединенных обыкновенным шарниром, является низшей, плоской и закрытой кинематической парой. Пара кулачок—толкатель является высшей, плоской или пространственной и открытой. Кинематические пары соединяются между собой в механизмах и машинах. Соединение нескольких кинематических пар называется кинематической цепью. Кинематическая цепь может содержать различное число звеньев. Например, у кулачкового механизма (1) три звена, у кривошипно-шатунного (2) — четыре, изображенная часть шар-нирно-роликовой цепи (3) имеет шесть звеньев; цепь велосипеда содержит более ста звеньев. Если некоторые звенья цепи входят лишь в одну пару, то кинематическая цепь называется незамкнутой. Цепь, в которой каждое звено входит не менее чем в две пары, называется замкнутой.
|