Kinematički par

pomično spajanje dviju čvrstih karika, namećući ograničenja na njihovo relativno kretanje uvjetima spajanja. Svaki uvjet veze eliminira jedan stupanj slobode , odnosno mogućnost jednog od 6 neovisnih relativnih kretanja u prostoru. U pravokutnom koordinatnom sustavu moguća su 3 translacijska gibanja (u smjeru 3 koordinatne osi) i 3 rotacijska gibanja (oko tih osi). Prema broju komunikacijskih uvjeta S K. predmeti su podijeljeni u 5 klasa. Broj stupnjeva slobode K. str. W=6-S. Unutar svake klase zupčanici se dijele na vrste prema preostalim mogućim relativnim pomacima karika. Na temelju prirode kontakta veza razlikuju se niži - s kontaktom duž površina i viši - s kontaktom duž linija ili u točkama. Viši K. bodovi mogući su u svih 5 klasa i mnogim vrstama; niže - samo 3 klase i 6 vrsta ( Sl.1 ). Također se pravi razlika između geometrijski zatvorenih i nezatvorenih CP. U prvima je stalan kontakt površina osiguran oblikom njihovih elemenata (na primjer, svi CP na riža. 1 ), drugo, za zatvaranje je potrebna sila pritiska, tzv. prisilno zatvaranje (na primjer, u ekscentričnom mehanizmu). Uobičajeno, mehanički spojevi uključuju neke pomične veze s nekoliko srednjih kotrljajućih elemenata (na primjer, kuglični i valjkasti ležajevi) i s srednjim deformabilnim elementima (na primjer, takozvani zglobovi bez zazora uređaja s ravnim oprugama; riža. 2 ).

N. Ya. Nyberg.

velika Sovjetska enciklopedija. - M.: Sovjetska enciklopedija. 1969-1978 .

Pogledajte što je "Kinematički par" u drugim rječnicima:

Veza 2 karike mehanizma, koja omogućuje njihovo relativno kretanje. Kinematički par u kojem su veze u kontaktu duž površine naziva se najnižim (npr. rotacijski zglob, translatorni klizač i vodilica). Kinematički par ... ... velika Enciklopedijski rječnik

kinematičkog para- par Veza dviju dodirnih karika, koja omogućuje njihovo relativno kretanje. [Zbirka preporučenih pojmova. Broj 99. Teorija mehanizama i strojeva. Akademija znanosti SSSR-a. Odbor za znanstveno i tehničko nazivlje. 1984] Teorija tema... ... Vodič za tehničke prevoditelje

kinematičkog para- kinematički par; par Veza dviju dodirnih karika koja omogućuje relativno kretanje ...

Veza 2 karike mehanizma, koja omogućuje njihovo relativno kretanje. Kinematički par u kojem su veze u kontaktu duž površine naziva se najnižim (npr. rotacijski zglob, translatorni klizač i vodilica). Kinematika...... Enciklopedijski rječnik

- ... Wikipedija

kinematičkog para- kinematinė pora statusas T sritis fizika atitikmenys: engl. kinematički par vok. kinematisches Elementenpaar, n rus. kinematički par, f pranc. paire cinématique, f … Fizikos terminų žodynas

Veza dviju kontaktnih karika, koja im omogućuje da se povežu. pokret. Nazivaju se plohe, linije, točke na koje karika može doći u dodir s drugom karikom. elementi veze. K. p. se dijele na niže (dodir s površinama) i više... ... Veliki enciklopedijski politehnički rječnik

kinematičkog para- kinematički par Veza između dva kruta tijela mehanizma, koja omogućuje njihovo određeno relativno gibanje. IFToMM šifra: 1.2.3 Odjeljak: OPĆI POJMOVI TEORIJE MEHANIZAMA I STROJEVA... Teorija mehanizama i strojeva

par- kinematički par; par Veza dviju dodirnih karika koja omogućuje relativno kretanje. par sila; par Sustav dviju paralelnih sila, jednakih po veličini i usmjerenih u suprotnim smjerovima... Politehnički terminološki eksplanatorni rječnik

top par- Kinematički par u kojem se potrebno relativno kretanje karika može postići samo dodirom njegovih elemenata duž linija i u točkama... Politehnički terminološki eksplanatorni rječnik

Kinematički par– ovo je pomična veza dviju dodirnih karika, koja omogućuje relativna kretanja

prema relativnom kretanju veza:

rotacijski; progresivan; vijak; ravninski; sferičan;

prema vrsti veze kontakt:

inferioran– to su kinematički parovi u kojima se kontakt karika koje ih tvore odvija duž ravnine ili na površini;

viši– to su kinematički parovi u kojima se kontakt karika koje ih tvore odvija duž linije ili u točki;

prema načinu osiguravanja kontakta karika koje tvore kinematičke parove: vlast– to su kinematički parovi kod kojih je stalnost kontakta karika osigurana djelovanjem sile teže ili elastične sile opruge; geometrijski– to su kinematički parovi u kojima se konstantnost kontakta karika ostvaruje zahvaljujući dizajnu radnih površina karika;

brojem uvjeta veze nametnutih relativnom gibanju karika koje tvore kinematički par (broj uvjeta veze određuje klasu kinematičkog para);

brojem pokretljivosti u relativnom kretanju karika (broj pokretljivosti određuje pokretljivost kinematičkog para).

Veze- to su ograničenja nametnuta kretnjama karika mehanizma, čineći ih neslobodnima i namijenjenima prijenosu energije ili informacija između tih karika.

Za formiranje kinematičkog para potrebno je postojanje barem jedne veze, jer ako je broj veza jednak nuli, veze ne djeluju međusobno, tj. ne dodiruju se, dakle, kinematički par ne postoji.

6. Kinematički lanci. Vrste kinematičkih lanaca

Svi mehanizmi sastoje se od skupa karika koje tvore kinematičke parove koji čine kinematičke lance.

Kinematički lanac je sustav veza koje međusobno tvore kinematičke parove

Kinematički lanci se dijele:

prema dizajnu:

jednostavan- ovo je kinematički lanac, čija je svaka karika dio ne više od dva kinematička para, tj. sadrži samo veze s jednim ili dva vrha.

kompleks- ovo je kinematički lanac koji ima karike koje su dio tri ili više kinematičkih parova, tj. sadrži najmanje jednu kariku s tri ili više vrhova

o interakciji veza:

nezatvorena ili otvorena je kinematički lanac u kojem barem jedna karika ima slobodan element koji ne stupa u interakciju s drugim karikama i ne tvori s njima kinematičke parove.

Zatvoreno– ovo je kinematički lanac, čija je svaka karika dio najmanje dva kinematička para

Kinematička veza je kinematički par koji čine karike više kinematičkih lanaca.

Ovisno o složenosti strukture, u mehanizmu može postojati nekoliko kinematskih veza.

Klasifikacija kinematičkih parova. Postoji nekoliko klasifikacija kinematičkih parova

Postoji nekoliko klasifikacija kinematičkih parova. Pogledajmo neke od njih.

Pomoću elemenata veze:

- viši(nalaze se npr. u zupčanicima i bregastim mehanizmima); u njima su veze međusobno povezane duž linije ili u točki:

- inferioran, u njima su veze međusobno povezane duž površine; oni su:

– rotacijski

u ravnim mehanizmima

– progresivno

– cilindrični

u prostornim mehanizmima

– sferni

Po broju superponiranih veza:

Tijelo koje se nalazi u prostoru (u Kartezijevom koordinatnom sustavu X, Y, Z.) ima 6 stupnjeva slobode, naime, da se kreće po svakoj od tri osi X, Y I Z, te također rotirati oko svake osi (Sl. 1.2). Ako tijelo (karika) tvori kinematički par s drugim tijelom (karikom), tada ono gubi jedan ili više od ovih 6 stupnjeva slobode.

Na temelju broja izgubljenih stupnjeva slobode tijela (link), kinematički parovi se dijele u 5 klasa. Na primjer, ako su tijela (karike) koja su tvorila kinematički par izgubila svako po 5 stupnjeva slobode, taj se par naziva kinematički par 5. klase. Ako se izgube 4 stupnja slobode - 4. klasa itd. Primjeri kinematičkih parova različitih klasa prikazani su na sl. 1.2.

Riža. 1.2. Primjeri kinematičkih parova raznih klasa

Na temelju strukturnih i konstruktivnih karakteristika, kinematičke parove možemo podijeliti na:

– rotacijski,

– progresivno,

– sferni,

– cilindrični

Kinematički lanac.

Formira se nekoliko karika međusobno povezanih kinematičkim parovima kinematičkog lanca.

Kinematički lanci su:

Zatvoreno

otvoriti

kompleks

To iz kinematičkog lanca dobiti opremu, potrebno:

a) učiniti jednu kariku nepomičnom - formirati krevet (stalak),

b) postaviti zakon gibanja jednoj ili više karika (učiniti ih vodećima) na način da sve ostale karike rade potreban odgovarajuće pokrete.

Broj stupnjeva slobode mehanizma je broj stupnjeva slobode cijelog kinematičkog lanca u odnosu na fiksnu kariku (stalak).

Za prostorni kinematski lanac u općem obliku ćemo uvjetno označiti:

broj pokretnih dijelova n,

broj stupnjeva slobode svih ovih veza – 6n,

broj kinematičkih parova klase 5 – P5,

broj veza koje kinematički parovi 5. klase nameću vezama koje su u njima uključene - 5P 5 ,

broj kinematičkih parova 4. klase – R 4,

broj veza koje kinematički parovi 4. klase nameću vezama koje su u njima uključene - 4P 4,

Karike kinematičkog lanca, tvoreći kinematičke parove s drugim karikama, gube neke stupnjeve slobode. Preostali broj stupnjeva slobode kinematičkog lanca u odnosu na stalak može se izračunati pomoću formule

W = 6n – 5P 5 – 4P 4 – 3P 3 – 2P 2 – P 1

Ovaj strukturna formula prostorni kinematički lanac, ili Mališevljeva formula. Primio ga je P.I. Somov 1887. godine, a razvio A.P. Mališev 1923. godine.

Veličina W nazvao stupanj kretanja mehanizma(ako je mehanizam formiran iz kinematičkog lanca).

W = 3n – 2P 5 – P 4 Za stan kinematski lanac i, prema tome, za ravni mehanizam:

Ova formula se naziva formula P.L. Čebišev (1869). Može se dobiti iz Malyshevljeve formule, pod uvjetom da u ravnini tijelo nema 6, već 3 stupnja slobode:

W = (6 – 3)n – (5 – 3)P 5 – (4 – 3) P 4.

Vrijednost W pokazuje koliko pogonskih karika treba imati mehanizam (ako W= 1 – jedan, W= 2 – dvije vodeće karike itd.).

1.2. Klasifikacija mehanizama

Broj tipova i vrsta mehanizama je u tisućama, pa je njihova klasifikacija neophodna za odabir jednog ili drugog mehanizma iz velikog broja postojećih, kao i za provođenje sinteze mehanizma.

Ne postoji univerzalna klasifikacija. Najčešće 3 vrste klasifikacije:

1) funkcionalni/2/ – prema principu tehnološkog procesa i to mehanizmi:

Pokretanje alata za rezanje;

Napajanje, utovar, skidanje dijelova;

prijevoz;

2) strukturalne i konstruktivne/3/ – predviđa podjelu mehanizama i po konstrukcijskim značajkama i po strukturna načela, naime mehanizmi:

Crank-klizač;

Rocker;

Poluga-nazubljena;

Bregasta poluga, itd.

3) strukturalni– ova klasifikacija je jednostavna, racionalna, usko povezana s oblikovanjem mehanizma, njegovom strukturom, metodama kinematičke analize i analize sila.

Predložio ga je L.V. Assur 1916. a temelji se na principu konstruiranja mehanizma raslojavanjem (pričvršćivanjem) kinematičkih lanaca (u obliku strukturnih skupina) na početni mehanizam.

Prema ovoj klasifikaciji, bilo koji mehanizam može se dobiti od jednostavnijeg pričvršćivanjem kinematičkih lanaca s određenim brojem stupnjeva slobode na potonji W= 0, koje se nazivaju strukturne grupe ili Assurove grupe. Nedostatak ove klasifikacije je što je nezgodno odabrati mehanizam sa potrebnim svojstvima.

Osnovni pojmovi i definicije u teoriji mehanizama

Teorija mehanizama i strojeva proučava strukturu, kinematiku i dinamiku mehanizama i strojeva.

Mehanizam je umjetno stvoren sustav tijela koji pretvara kretanje jednog ili više tijela u potrebna gibanja drugih tijela.

Čvrsta tijela koja čine mehanizam nazivaju se poveznice.

Svaki pokretni dio ili skupina dijelova koji tvore jedan kruti pokretni sustav tijela naziva se pokretna karika mehanizma.

Svi fiksni dijelovi tvore jedan kruti fiksni sustav tijela, koji se naziva fiksna veza ili postolje.

Prema tome, svaki mehanizam ima jednu fiksnu i jednu ili više pokretnih karika.

Veza dviju dodirnih karika, koja omogućuje njihovo relativno kretanje, naziva se kinematički par.

Površine, linije, točke veze duž kojih ona može doći u dodir s drugom karikom, tvoreći kinematički par, nazivaju se elementima veze.

Povezani sustav karika koje međusobno tvore kinematičke parove naziva se kinematski lanac.

Mehanizam– postoji kinematički lanac koji se koristi za izvođenje potrebnog kretanja.

Mehanizmi uključeni u stroj su različiti. S gledišta njihove funkcionalne namjene, strojevi se dijele na sljedeće vrste:

A) mehanizmi motora i pretvarača:

mehanizmi motora provode transformaciju razne vrste energija u mehanički rad;

pretvarački mehanizmi provode pretvorbu mehanički rad u druge vrste energije;

b) prijenosni mehanizmi, prijenos gibanja s motora na tehnološki stroj ili izvršno tijelo;

V) aktuatori, izravno utječu na obrađenu okolinu ili objekt;

G) mehanizmi upravljanja, kontrola i regulacija koji upravljaju tehnološki proces, kontrola itd.;

d) automatski mehanizmi za brojanje, vaganje i pakiranje koje se koristi u strojevima za proizvodnju masovnih proizvoda.

Kinematički parovi i njihova klasifikacija

Glavno svojstvo para je broj geometrijskih parametara koji se mogu koristiti za određivanje relativnog položaja povezanih veza. Na primjer, kada su u kontaktu na površini rotacije, relativni položaj karika u potpunosti je određen zadavanjem samo jednog parametra - kuta relativne rotacije karika u ravnini okomitoj na os rotacije.

Pri dodirivanju sferne površine već postoje tri takva parametra - to su kutovi rotacije oko tri međusobno okomite osi koje se sijeku u središtu sfere.

Posljedično, elementi kinematičkog para nameću neka ograničenja relativnom kretanju karika, međusobno povezujući na određeni način koordinate točaka obiju karika.

Ograničenja koja nameću elementi kinematičkog para relativnom gibanju karika koje tvore par nazivaju se vezama, a kontrole koje izražavaju ta ograničenja nazivaju se jednadžbama veze.

Razmotrimo koje se veze i u kojoj količini mogu nametnuti relativnom kretanju veza kinematičkog para.

Kao što je poznato, u općem slučaju svako apsolutno kruto tijelo koje se slobodno kreće u prostoru ima šest stupnjeva slobode:

tri rotacije oko X, Y, Z osi i tri translacijska kretanja duž istih osi.

Ograničenja nametnuta relativnom kretanju karika u kinematičkom paru ograničavaju ista moguća relativna gibanja koja karike imaju u slobodnom stanju.

Kao rezultat ovih ograničenja, neki od šest mogućih relativnih gibanja slobodno pokretne karike postaju za nju ograničeni. Preostala neovisna moguća gibanja određuju broj stupnjeva slobode karika kinematskog para u njihovom relativnom gibanju.

Kinematički parovi, ovisno o broju uvjeta spajanja nametnutih relativnom gibanju njegovih veza, dijele se u pet klasa:

Par klase I - (Sl. 1 a) par s pet pokretnih parova, ima broj stupnjeva slobode veza jednak pet i broj uvjeta veze jednak 1;

Par klase II je (slika 1 b) četveropokretni par, broj stupnjeva slobode karike kinematičkog para je četiri, broj uvjeta veze je 2;

Par klase III - (sl. 1c, i, d) tropomični par, broj stupnjeva slobode veze kinematičkog para je tri, broj uvjeta veze je 3;

Parica klase IV – (slika 1 d, i, f) dvopokretna parica, broj stupnjeva slobode veze je 2, broj uvjeta komunikacije je 4;

Par klase V je (sl. 1g, h. i) jednokretan (rotacijski par), broj stupnjeva slobode veze je jednak jedan, broj uvjeta veze je 5.

Kinematički parovi se dijele na prostorne i ravninske. Prostorni kinematički parovi su parovi čije vezne točke u relativnom gibanju opisuju prostorne krivulje. Ravni kinematički parovi su oni parovi čije se vezne točke u relativnom gibanju gibaju u paralelnim ravninama, tj. njihove putanje su ravne krivulje. Posebno u suvremenom strojarstvu široka primjena dobili su ravne mehanizme, čije su veze uključene u parove klasa IV i V.

Kinematički parovi također se razlikuju po prirodi kontakta među vezama. Ako su elementi kinematičkog para takvi da se pri svakom međusobnom položaju karika dodiruju na površini, tada se par naziva najnižim. Ako se kontakt dogodi u pojedinačnim točkama ili duž linija, tada se par naziva najvišim.

Uz relativno kretanje karika koje tvore donji par, površine njihovog kontakta klize jedna preko druge. Ako veze tvore viši par, tada se njihovo relativno kretanje može dogoditi i kada elementi para klize, i bez njega - kotrljanjem.

1.2.1. Uvjeti postojanja kinematičkih parova

Kinematički parovi (KP) uvelike određuju performanse stroja, budući da se preko njih sile prenose s jedne veze na drugu. Zbog trenja, elementi para su u napregnutom stanju i podložni su trošenju. Stoga se pri projektiranju mehanizma velika vrijednost ima pravilan izbor vrste kinematičkog para, njegovog geometrijskog oblika, dimenzija, materijala izrade i maziva.

Za postojanje kinematičkog para potrebna su tri uvjeta:

Prisutnost dvije veze;

Mogućnost njihovog relativnog kretanja;

Stalni kontakt ovih veza.

Kako bi se olakšao točan odabir kinematičkog para, oni se klasificiraju ovisno o broju uvjeta veze, vrsti relativnog kretanja veza, prirodi kontakta elemenata kinematičkih parova i načinu zatvaranja. par.

1.2.2. Klasifikacija kinematičkih parova
ovisno o broju komunikacijskih uvjeta

Čvrsto, slobodno se kreće u prostoru, ima 6 stupnjeva slobode. Njegova moguća kretanja mogu se prikazati kao rotacija oko tri koordinatne osi i translatorno kretanje duž istih osi (slika 2).

Riža. 2 . Broj stupnjeva slobode bilo kojeg tijela u prostoru

Veze povezane kinematičkim parovima primaju, do različitih stupnjeva, ograničenja u svom relativnom kretanju.

Ograničenja nametnuta neovisnim kretnjama karika koje tvore kinematički par nazivaju se uvjeti spajanja S.

N = 6 – S ,

Gdje N– broj stupnjeva slobode veza;

S– broj uvjeta spajanja.

Ako karika nije uključena u kinematički par, tj. nije povezana s drugom karikom, tada nema ograničenja u kretanju: S= 0.

Ako se materijalnim tijelima postavi 6 uvjeta veze, ona će izgubiti međusobnu pokretljivost i nastat će kruta veza, tj. neće postojati kinematički par: S = 6.

Prema tome, broj uvjeta spajanja nametnutih relativnom kretanju svake veze može varirati od 1 do 5.

Broj uvjeta spoja kinematičkog para određuje njegovu klasu (slika 3).

Riža. 3. Klase kinematičkih parova

1.2.3. Klasifikacija kinematičkih parova
po vrsti relativnog kretanja karika

Na temelju vrste relativnog gibanja karika razlikuju se kinematički parovi:

Progresivno;

rotacijski;

Vijak.

Ako se jedna veza pomiče translatorno u odnosu na drugu, tada se takav par naziva progresivan . Na dijagramu se prednji parovi mogu prikazati na sljedeći način:

Ako se veze koje tvore par okreću jedna u odnosu na drugu, tada se naziva takav kinematički par rotacijski , a prikazan je ovako:

Simbol kinematski par vijka na dijagramu je sljedeći:

1.2.4. Klasifikacija kinematičkih parova
po prirodi kontakta elemenata para

Na temelju prirode kontakta između elemenata kinematičkih parova razlikuju se niži i viši parovi.

Donji kinematički parovi– parovi u kojima se elementi međusobno dodiruju po plohama konačnih dimenzija.

Tu spadaju: translatorni (Sl. 4), rotacijski (Sl. 5) i spiralni (Sl. 6) parovi. Donji parovi su reverzibilni, to jest, priroda kretanja se ne mijenja ovisno o tome koja je veza uključena u par fiksna.

Riža. 4. Translatorni kinematički par

Viši kinematički parovi- to su parovi čiji se elementi dodiruju duž linije ili u točki (slika 7).

A) b)

Riža. 7. Mehanizmi s višim kinematičkim parom:

A) dodir po liniji ili u točki (brjeg s guračem);

b) kontakt dva zuba po liniji (zupčanik)

Viši parovi su nepovratni. Kontaktne točke opisuju različite krivulje ovisno o tome koja je veza u paru osigurana.

1.2.5. Podjela kinematičkih parova prema načinu zatvaranja

Na temelju načina zatvaranja (osiguranja kontakta među vezama para) razlikuju se kinematički parovi sa silnim i geometrijskim zatvaranjima.

Zatvaranje silom nastaje uslijed djelovanja sila težine ili elastične sile opruge (slika 8); geometrijski - zbog dizajna radnih površina para (slika 9).

Riža. 8. Silom zatvaranja kinematičkog para

Riža. 9. Geometrijsko zatvaranje kinematskog para

Glavne vrste mehanizama

Prihvaćena je sljedeća klasifikacija mehanizama:

A) prema vrsti transformacije gibanja:

Mjenjači (kutna brzina pogonske karike veća je od kutne brzine gonjene karike);

Multiplikatori (kutna brzina vodeće karike manja je od kutne brzine pogonjene karike);

Spojke (kutna brzina pogonskog karika jednaka je kutnoj brzini gonjenog karika).

b) kretanjem i položajem karika u prostoru:

Prostorno (sve se karike kreću u različitim, neparalelnim ravninama);

Ravno (sve se karike kreću u istoj ravnini).

V) prema broju stupnjeva pokretljivosti mehanizma:

S jednim stupnjem pokretljivosti;

S nekoliko stupnjeva slobode (integral - zbrajanje, diferencijal - dijeljenje).

G) prema vrsti kinematičkih parova:

S nižim kinematičkim parovima (svi kinematički parovi mehanizma su donji);

S višim kinematičkim parovima (najmanje jedan kinematički par je najviši).