Классификация кинематических пар по степени их подвижности

Структура и задачи ТММ. Машина. Механизм. Звено. Кинематическая пара. Кинематическая цепь. Структурная схема механизма.

Структура и задачи ТММ

Теория механизмов и машин - научная дисциплина (или раздел науки), которая изучает строение (структуру), кинематику и динамику механизмов в связи с их анализом и синтезом.(И.И.Артоболевский)

Цель ТММ - анализ и синтез типовых механизмов и их систем.

Задачи ТММ: разработка общих методов исследования структуры, геометрии, кинематики и динамики типовых механизмов и их систем.

Типовыми механизмами будем называть простые механизмы, имеющие при различном функциональном назначении широкое применение в машинах, для которых разработаны типовые методы и алгоритмы синтеза и анализа.

Машина — технический объект, состоящий из взаимосвязанных функциональных частей (узлов, устройств, механизмов и др.), предназначенный для получения или преобразования механической энергии с целью выполнения возложенных на него функций.

Механизм — система взаимосвязанных тел, предназначенных для преобразования движения одного или нескольких тел в требуемое движение других тел.

Кинематическая пара (англ. kinematic pair) — это соединение двух звеньев, обеспечивающее определённое относительное движение.

Тела, образующие кинематическую пару, называются звеньями. Звенья кинематической пары могут состоять из одного или нескольких жестко соединенных твердых тел.

Кинематическая цепь – это сочетание звеньев, соединенных в кинематические пары. Имеется определенная классификация кинематических цепей – цепи могут быть простыми и сложными, замкнутыми (закрытыми) и разомкнутыми (открытыми), пространственными и плоскими.

Структурная схема механизма - графическое изображение механизма, выполненное с использованием условных обозначений, содержащее информацию о числе и расположении элементов (звеньев, групп), а так же о виде и классе кинематических пар, соединяющих эти элементы.

Звенья механизма. Кинематические пары. Классификация кинематических пар по степени их подвижности. Элемент кинематической пары. Высшие и низшие кинематические пары.

Звенья – это твёрдые тела, из которых образуется механизм.

· кривошип – звено, вращающееся на полный оборот, вокруг неподвижной оси;

· коромысло – звено, вращающееся на не полный оборот;

· ползун – звено, совершающее поступательное прямолинейное движение;

· стойка – неподвижное звено механизма;

Кинематическая пара (КП)- подвижное соединение двух звеньев, допускающее их вполне определенное относительное движение.

Классификация кинематических пар.

1. по виду места контакта поверхностей звеньев:

низшие;

высшие.

2. по способу замыканию пар:

силовое;

геометрическое.

3. по относительному движению звеньев, образующих пару:

вращательные;

поступательные;

винтовые;

плоские;

сферические.

4. по числу подвижностей в относительном движении звеньев.

5. по числу условий связи, накладываемых на относительное движение звеньев.

Классификация кинематических пар по степени их подвижности

Кинематические пары в зависимости от числа условий связи, налагаемых на относительное движение ее звеньев, разделены на пять классов:

- пара I класса – (рис.1 а) пятиподвижная пара, имеет число степеней свободы звеньев, равное пяти и число условий связи, равное 1;

- пара II класса – (рис.1 б) четырехподвижная пара, число степеней свободы звена кинематической пары равно четырем, число условий связи равно 2;

- пара IIIкласса – (рис.1 в, и, г)трехподвижная пара, число степеней свободы звена кинематической пары равно трем, число условий связи – 3;

- пара IV класса – (рис.1 д, и, е)двухподвижная пара, число степеней свободы звена равно 2, число условий связи – 4;

- пара Vкласса – (рис.1 ж, з. и)одноподвижная (вращательная пара), число степеней свободы звена равняется единице, число условий связи равно 5.