Jeder komplexe Mechanismus im Maschinenbau besteht aus einer Menge einfacher Elemente. Um zu verstehen, wie das System als Ganzes funktioniert, ist es notwendig, den Betrieb jedes Knotens zu analysieren. Und das ist zunächst einmal ein Verständnis dafür, was ein kinematisches Paar ist.
Grundbegriffe
Nehmen wir zwei Objekte (Links), die sich berühren und gleichzeitig eine solche Verbindung beweglich ist, dann haben wir ein kinematisches Paar (KP). Seine Besonderheit ist eine gewisse Einschränkung bei der Bewegung von Links.
Ein starrer Körper kann eine begrenzte Bewegungsfähigkeit haben, und dann gibt es so etwas wie eine Verbindungsbedingung. Bis zu fünf Kommunikationsbedingungen werden gezählt, wobei die Interaktion von Links in einem Paar berücksichtigt wird. Daher die Einteilung in Klassen. Fünf von ihnen wurden für kinematische Paare herausgebracht, jeder von ihnen hat seinen eigenen Mobilitätsgrad. Es gibt sechs Mobilitätsgrade in der Klasse. Die gesamte moderne Mechanik basiert auf der Verwendung der letzten drei Klassen von kinematischen Paaren.
Jeder Körper (Link) hat seine eigene Geometrie. Daher sind die Elemente miteinander in Kontakt, wobei die Teile dieser Form entsprechen. Es stellt sich heraus, dass der CP nur eine solche Bewegung ausführen kann,was der Geometrie der Glieder nicht widerspricht. Außerdem muss, um eine Bewegung relativ zueinander zu machen, ein Glied dauerhaft fixiert werden, und das zweite des Paares ist betroffen.
Jeder Punkt in der Verbindung passiert im Moment der Bewegung einen Pfad (Trajektorie). Diese Trajektorie kann die Form einer auf einer Ebene liegenden Kurve annehmen. Wenn die Ebenen der Kurven des Weges der Glieder in dem Paar parallel zueinander sind, ist dies ein flaches Paar. Befinden sich die Bewegungskurven der Gliederpunkte im dreidimensionalen Raum, ist das kinematische Paar räumlich.
Aufrufe
Die folgenden Arten von Mechanismen existieren.
Paar des Rotationstyps ist ein einfach bewegliches System. Die Glieder, aus denen ein solches Paar besteht, können nur eine charakteristische Drehung um die Stange oder Achse ausführen. In diesem Fall erfolgt der Kontakt der Elemente auf der Oberfläche einer zylindrischen Form. Ein solches geometrisches System ist geschlossen und gehört zu den untersten. Die analoge Mechanik im Bereich höherer Paare ist kugelgelagert.
Das translationale Interaktionspaar ist das gleiche wie das vorherige in Bezug auf die Einzelbewegung. In einem solchen System können die Glieder nur eine geradlinige Translationsbewegung ausführen. Der Mechanismus ist das niedrigste Paar, geschlossen in geometrischen Parametern.
Paar der Art von zusammenwirkenden Zylindern. Dieses System ist bereits zweibeweglich, seine Geometrie ist geschlossen. Es ist das niedrigste - die Glieder können sich sowohl drehen als auch in Vorwärtsrichtung bewegen.
Sphärisches Paarist ein dreigliedriges System. Die Freiheit eines solchen Paares hat einen Grad, der es seinen Verbindungen ermöglicht, sich im dreidimensionalen Raum zu drehen und die Koordinatenachsen zu beschreiben. Es ist auch der niedrigste geometrisch geschlossene Mechanismus.
Kugelschriftpaar mit einem Finger - zweibeweglich. Die Bewegung (relativ unabhängige Drehung) der Glieder in diesem Paar wird durch den Stift und den Schlitz begrenzt. Das Paar niedrigster Ordnung ist geometrisch abgeschlossen.
Das Schneckenpaar hat einen einfach beweglichen Freiheitsgrad. Der Mechanismus niedrigerer Ordnung ist ein geometrisch geschlossenes System, in dem nur eine spiralförmige Bewegung mit einem bestimmten Schritt möglich ist. Bewegung in Winkel- und Linearrichtung ist streng eindeutig.
Paar Flachtyp, Flachzylinder, Flachkugel. Bei diesen Mechanismen wird ein Kraftschluss verwendet. Je nach Klasse gehört der erste zu den niedrigeren, der Rest zu den höheren Systemen. In der Praxis wurden solche kinematischen Gliederpaare nicht verwendet.
Klassifizierung
KPs werden wie folgt klassifiziert.
Nach Art der Verbindung am Kontaktpunkt
Paare niedrigerer Ordnung sind in Kontakt mit Verbindungen entlang der Oberflächen. Sie haben in der Mechanik breite Anwendung gefunden, sind einfacher aufgebaut als höhere Paare. Strukturell stehen ihre Glieder in Kontakt mit Ebenen und gleiten an ihnen entlang. Somit gibt es eine gleichmäßige Verteilung der Last innerhalb des Elements, aber die Reibung an der Verbindungsstelle der Glieder nimmt jeweils zu. Der positive Aspekt von Paaren niedriger Ordnung ist, dass es möglich ist, große Lasten von Link zu Link zu übertragen.
Höhere KinematikPaare haben Verbindungen in Kontakt entlang einer Kurve oder an Punkten. Ihr Hauptzweck besteht darin, den Reibungsgrad zwischen den Elementen der Glieder während der Bewegung zu verringern. Ein klassisches Beispiel für höhere Paare sind Lager oder Rollen. Das interne Design dieser Elemente hat keinen Einfluss auf die Bewegung paarweise verbundener Glieder. Um den Mechanismus zu vereinfachen, werden Methoden verwendet, um höhere kinematische Paare durch niedrigere Analoga zu ersetzen.
Durch die Art der relativen Bewegung, die die Glieder des Paares machen
- Rotation.
- Progressiv.
- Zylindrisch.
- Kugelförmig.
- Schraube.
- Flat.
Wenn es im Mechanismus nur Paare gibt, die nur die ersten vier Bewegungsarten verwenden, dann spricht man von Hebeln.
Nach der Art der Kommunikation zwischen Links
- Aufgrund von Krafteinwirkungen, wie z. B. Federdruck, Körpermasse, komprimiertes Gas oder Flüssigkeit, Trägheitskräfte.
- Aufgrund der geometrischen Gest altung der Elemente des Paares.
- Nach dem Beweglichkeitsgrad der Glieder während der Bewegung.
- Durch die Anzahl der Verbindungszustände.
Reversible und irreversible Mechanismen
Durch die Möglichkeit der Bewegung von Verbindungen im System relativ zur Wahl einer bedingt festen Verbindung werden reversible und irreversible CPs unterschieden.
Wenn in einem Mechanismus irgendein Element in einem freien Zustand die relative Bewegung eines Elements in einem bedingt stationären Zustand wiederholt, dann wird das kinematische Paar als reversibel angesehen (Beispiel - einfach bewegliche Paare).
Wenn im Mechanismus jedes Element in einem freien Zustand arbeitetseine relative Bewegung unterscheidet sich von anderen, dann ist ein solches Paar irreversibel.
Getriebearten in der Mechanik
Mechanisches Getriebe ist ein mechanisches System, das die Kinematik und Energie des Motors in eine für die Arbeitskörper von Maschinen akzeptable Form umwandelt, um in einem bestimmten Modus zu funktionieren.
Übertragungen finden statt:
- Getriebetyp. Eine solche Verbindung baut auf zylindrischen und konischen Elementen auf. Erstere übertragen Bewegungen in einer Ebene, letztere in einem Winkel. Getriebe zeichnen sich durch Kompaktheit und die Fähigkeit zur Übertragung hoher Leistungen aus. Sie sind hocheffizient, erzeugen jedoch Lärm und müssen geschmiert werden.
- Schraubentyp. Zu dieser Kategorie gehören neben der klassischen Schraube auch Hypoid- und Schneckengetriebe. Die letztere Art von mechanischem Getriebe wird verwendet, wenn es notwendig ist, ein großes Übersetzungsverhältnis zu erh alten. Sie zeichnen sich außerdem durch ihre Laufruhe und Laufruhe sowie die Fähigkeit zur Selbstbremsung aus. Die Nachteile sind geringer Wirkungsgrad und hoher Verschleiß.
- Auf flexiblen Elementen. Hier werden Bewegung und Energie in der gleichen Ebene durch verschiedene Riemen und Ketten übertragen. Riemenantriebe sind einfach und können große Entfernungen zurücklegen.
- Reibungstyp. Bei Bindungen dieser Art wird die Reibungskraft aufgebracht. Sie werden in Mechanismen verwendet, deren Betrieb unter schwierigen Bedingungen stattfindet.
Balltyp
Der Hauptzweck des Kugelgelenks,damit die Spurstange der Zahnstange über den Hebel mit der Schwenkzahnstange des Rades verbunden werden kann. Das Design des Scharniers umfasst eine Spitze; Cracker, eine Feder, eine Spannkappe, ein Kugelbolzen, ein Öler sind darin eingebaut. Die Feder drückt auf die Cracker des Kugelgelenks, die den Stift mit kugeligen Oberflächen h alten. Diese Konstruktion stellt sicher, dass der Mechanismus auch bei Verschleiß funktionsfähig bleibt.
Scharnier Scharnier
Scharniere oder Vordächer sind Mechanismen, die auf der Basis eines zylindrischen Scharniers aufgebaut sind. Sie dienen zum Öffnen und Schließen von Türen, Fenstern, Möbeltüren. Das Design des Scharniers umfasst zwei rechteckige Leinwände (Karten), in die Befestigungslöcher und eine Stange gebohrt sind. Scharnierbänder werden hauptsächlich aus Stahl und verschiedenen Legierungen hergestellt.
Schlussfolgerung
Interessanterweise repräsentieren menschliche Gelenke alle oben beschriebenen Haupttypen von kinematischen Paaren. Daher ist die Notwendigkeit, die in der Mechanik ablaufenden Prozesse zu verstehen, offensichtlich.
