Лекция 1 1. Понятие о кинематических парах 2.Механическая цепь и механизм. Степень свободы механизма 3.Образование механизма по Л. В. Ассуру Основные понятия теории механизмов и машин. Машины – это системы, служащие для передачи и преобразования механической работы. Приборы – это системы, служащие для передачи и преобразования движений. Механические приспособления – это системы, служащие для передачи и преобразования сил. Кинематическая пара есть простейшее из сочленений, обеспечивающее между двумя соединяемыми звеньями тот или другой вид относительного движения. Сочленения, допускающие пространственное относительное движение называются пространственными кинематическими парами. Сочленение, допускающее плоское относительное движение называются плоскими кинематическими парами. Плоские кинематические пары подразделяются на вращательные, поступательные и высшие

Вращательные кинематические пары. Вращательные кинематические пары обеспечивают только вращательное относительное движение Винт Корпус Колесо Болт Звено 1 Звено 2 Гайка Шарик

Поступательные кинематические пары Поступательные кинематические пары обеспечивают только поступательное относительное движение Ползун Направляющая

Высшие кинематические пары Высшими называются кинематические пары в которых соприкосновение звеньев в сочленении происходит по линии или точке, отличии от низших пар, где соприкосновение происходит по поверхности (плоской, цилиндрической, сферической, конической и другим).

Классификация кинематических пар Кинематическая пара Класс парыЧисло связей ПодвижностьОбозначение Р Р Р Р Р 5

Кинематические цепи. Последовательное соединение звеньев кинематическими парами называется кинематической цепью Разомкнутые кинематические цепиЗамкнутые кинематические цепи

Понятие о механизме Механизмом называется замкнутая кинематическая цепь с одним неподвижным звеном Замкнутая кинематическая цепь Механизм Неподвижное звено механизма называется стойкой

Под числом степеней свободы понимают число независимых параметров определяющих положение всех звеньев механизма. 1 4 Для определения степени свободы механизма необходимо последовательным закреплением звеньев к стойке превратить его в ферму. Число звеньев механизма которые мы закрепили для превращения механизма в ферму и будет является степенью свободы механизма Для превращения механизма в ферму было закреплено 2 звена (без учета стойки), и следовательно степень подвижности механизма равна 2 Для представленного механизма положение всех звеньев будут однозначно определены если будут задано положение двух любых звеньев (предположим звена и звена 4 - 2) Степень свободы механизма

Для определения степени свободы плоского механизма используют формулу Чебышева W=3(n-1)-2P 5 -1P 4 Механизм имеет 5 звеньев (n=5) и 5 кинематических пар 5 класса (P 5 =5) W=3(n-1)-2P 5 -P 4 =3·(5-1)-2·5=12-10= Для определения степени свободы пространственного механизма используют формулу Сомова - Малышева W=6(n-1)1Р 1 -2Р 2 -3Р 3 -5P 5 -4P 4

Точка касания Замены высших кинематических пар О1О1 О1О1 R R О1О О1О1 W=3(n-1)-2P 5 -P 4 =3(3-1)-2·2-1=1 W=3(n-1)-2P 5 -P 4 =3(4-1)-2·4-0=1 W=3(n-1)-2P 5 -P 4 =3(3-1)-2·2-1=1 W=3(n-1)-2P 5 -P 4 =3(4-1)-2·4-0=1 W=3(n-1)-2P 5 -P 4 =3(3-1)-2·2-1=1 W=3(n-1)-2P 5 -P 4 =3(4-1)-2·4-0=1

Избыточные связи W=3(n-1)-2P 5 =3(5-1)-2·6=0 W=3(n-1)-2P 5 =3(4-1)-2·4=1 W=3(n-1)-2P 5 =3(3-1)-2·2-1=1 W=3(n-1)-2P 5 =3(4-1)-2·3-1=2 Лишние степени свободы

Образование механизма по Л.В. Ассуру D – добавочная система W доб Большинство механизмов в технике имеют одну степень подвижности W=1. Как получить из имеющегося механизма, новый механизм, обладающий другими свойствами, чем исходный, но также имеющий степень подвижности W=1. Учитывая, что степень свободы основной и полученной системы W=1, получим из второго уравнения 1 = 1 + W доб -2s или W доб =2s, здесь s - это число кинематических пар 5 класса с помощью которых добавочная система присоединена к основной системе W осн О – основная система S=6 Если в незамкнутой кинематической цепи выполняется условие W доб =2s, то такая кинематическая цепь называется кинематической группой или группой Ассура. С1С1 С 2 С3С3 С4С4 С 5 С6С6 W доб =2s=12

Образование механизма по Л.В. Ассуру А С1С1 С2С2 Рассмотрим выполняется ли для нее условие кинематической группы W=3n – 2p 5 =3·2 - 2·1=4, число кинематических пар с помощью которых она будет присоединена к основной системе s=2, W=2s=4 - условие выполняется. Для образования любого механизма необходимо иметь начальный, основной механизм. За начальный механизм принимается обыкновенный кривошип. Наиболее распространенной кинематической группой является диада. А W=3(n-1)-2P 5 -P 4 =3(4-1)-2·4=1 W=3(n-1)-2P 5 -P 4 =3(6-1)-2·7=1

Классификация кинематических групп А С 1 С 2 А С 1 С 2 А С 1 С 2 А С 1 С 2 А С 1 С 2 Группа 3 класса 3 порядка Группа 3 класса 4 порядка Группа 4 класса 2 порядка Группы 2 класса 2 порядка 1 вида 2 вида 3 вида 4 вида5 вида W=3n-2P 5 =3·4-2·3=6 Wдоб=2s=2·3=6 W=3n-2P 5 =3·6-2·5=8 Wдоб=2s=2·4=8 Wдоб=2s=2·2=4 W=3n-2P 5 =3·4-2·4=4 W=3n-2P 5 =3·2-2·1=4 Wдоб=2s=2·2=4

Классификация механизмов Класс и порядок механизма определяется наивысшим классом и порядком кинематической группы входящей в данный механизм 4 класса 2 порядка 3 класса 4 порядка 2класса 3 порядка 2 класса 2 порядка А О 1 В О О 3 D С W=3(n-1)-2P 5 =3·5-2·7=1 W=3(n-1)-2P 5 =3·7-2·10=1 W=3(n-1)-2P 5 =3·5-2·7=1 3 класса 3 порядка Ведущее звено

Пример структурного анализа механизма Звено совершающее плоскопараллельное движение называется шатуном А 2 А 1 О 1 А 1 О 1 А 2 О 2 В С 1 В С 1 С Звено совершающее полный оборот вокруг оси называется кривошипом; Звено в виде двуплечего рычага совершающее неполный оборот вокруг оси называется коромыслом; Звено совершающее прямолинейное движение вдоль неподвижной направляющей называется ползуном 1.Стойка 2.Кривошип 3.Камень кулисы 4.Коромысло (кулиса) 5.Шатун 6.Ползун Неподвижное звено механизма называется стойкой Коромысло служащее направляющей ползуна называется кулисой Ползун совершающий поступательное движение вдоль кулисы называется камнем кулисы

Пример структурного анализа механизма в) диада в которой звенья соединены между собой вращательной парой группа 2 класса, 2 порядка, 2 вида а) ведущая группадвухзвенный механизм 1 класса 1 порядка; Механизм разлагается на следующие группы: Формула строения механизма б) диада в которой звенья соединены поступательной парой – группа 2 класса, 3 порядка, 3 вида; I (1 класса 1 порядка) II (2 класса 3 порядка) III (2 класса 2 порядка)