Jebkurš sarežģīts mehānisms mašīnbūvē sastāv no vienkāršu elementu kopas. Lai saprastu, kā darbojas sistēma kopumā, ir jāanalizē katra mezgla darbība. Un tā, pirmkārt, ir izpratne par to, kas ir kinemātiskais pāris.
Pamatnoteikumi
Ja ņemam divus objektus (saites), kas saskaras viens ar otru, un tajā pašā laikā šāds savienojums ir kustīgs, tad mums ir kinemātiskais pāris (KP). Tā atšķirīgā iezīme ir zināms ierobežojums saišu kustībā.
Stingram korpusam var būt ierobežota pārvietošanās spēja, un tad ir tāds savienojums kā savienojuma nosacījums. Ņemot vērā saišu mijiedarbību pārī, tiek ieskaitīti līdz pat pieciem saziņas nosacījumiem. Līdz ar to iedalījums klasēs. Pieci no tiem tika izvesti kinemātiskiem pāriem, katram no tiem ir sava mobilitātes pakāpe. Klasē ir sešas mobilitātes pakāpes. Visa mūsdienu mehānika ir balstīta uz pēdējo trīs kinemātisko pāru klašu izmantošanu.
Katram korpusam (saitei) ir sava ģeometrija. Tāpēc elementi saskaras viens ar otru, daļas atbilst šai formai. Izrādās, ka KP varēs veikt tikai šādu kustību,kas nebūs pretrunā ar saišu ģeometriju. Turklāt, lai veiktu jebkādu kustību attiecībā pret otru, vienai saitei jābūt pastāvīgi fiksētai, un tiek ietekmēta otrā pāra saite.
Katrs saites punkts kustības brīdī šķērso ceļu (trajektoriju). Šī trajektorija var izpausties kā līkne, kas atrodas plaknē. Ja pāra saišu ceļa līkņu plaknes ir paralēlas viena otrai, tas ir plakans pāris. Ja saišu punktu kustības līknes atrodas trīsdimensiju telpā, kinemātiskais pāris ir telpisks.
Skatījumi
Pastāv šādi mehānismu veidi.
Rotācijas tipa pāris ir viena kustīga sistēma. Saites, kas veido šādu pāri, spēj veikt tikai raksturīgu rotāciju ap stieni vai asi. Šajā gadījumā elementu saskare tiek veikta uz cilindriskas formas virsmas. Šāda ģeometriskā sistēma ir slēgta un pieder pie zemākās. Analogajam mehānismam augstāku pāru zonā ir lodīšu gultnis.
Translācijas mijiedarbības pāris ir tāds pats kā iepriekšējais vienas kustības ziņā. Šādā sistēmā saites var veikt tikai translācijas kustību taisnā līnijā. Mehānisms ir zemākais pāris, slēgts ģeometriskos parametros.
Mijiedarbojošu cilindru veidu pāris. Šī sistēma jau ir divvietīga, tās ģeometrija ir slēgta. Tas ir zemākais - saites var gan griezties, gan kustēties uz priekšu.
Sfēriska tipa pārisir trīspusēja sistēma. Šāda pāra brīvībai ir pakāpe, kas ļauj tā saitēm griezties trīsdimensiju telpā, aprakstot koordinātu asis. Tas ir arī zemākais ģeometriski slēgtais mehānisms.
Sfēriska tipa pāris ar pirkstu - divvirzienu. Šī pāra saišu kustību (salīdzinoši neatkarīgu rotāciju) ierobežo tapa un slots. Zemākās kārtas pāris ir ģeometriski noslēgts.
Skrūvju tipa pārim ir viena kustīga brīvība. Zemākās kārtas mehānisms ir ģeometriski slēgta sistēma, kurā ar noteiktu soli iespējama tikai spirālveida kustība. Kustība leņķiskā un lineārā virzienā ir stingri unikāla.
Plēna tipa pāris, plakne-cilindrs, plakne-lode. Šajos mehānismos tiek izmantota spēka aizvēršana. Pēc klases pirmā pieder zemākajām, pārējās - augstākām sistēmām. Praksē šādi kinemātiskie saišu pāri nav izmantoti.
Klasifikācija
KP tiek klasificēti šādi.
Pēc savienojuma veida kontaktpunktā
Zemākas kārtas pāri saskaras ar saitēm gar virsmām. Tie ir atraduši plašu pielietojumu mehānikā, tiem ir vienkāršāks dizains nekā augstākiem pāriem. Strukturāli to saites saskaras ar plaknēm un slīd pa tām. Tādējādi elementa iekšpusē ir vienmērīgs slodzes sadalījums, bet attiecīgi palielinās berze saišu savienojuma vietā. Zemas kārtas pāru pozitīvais aspekts ir tas, ka ir iespējams pārsūtīt lielas slodzes no saites uz saiti.
Augstāka kinemātikapāriem ir saites, kas saskaras gar līkni vai punktos. To galvenais mērķis ir samazināt berzes pakāpi starp saišu elementiem kustības laikā. Klasisks augstāku pāru piemērs ir gultņi vai rullīši. Šo elementu iekšējais dizains neietekmē pa pāriem savienoto saišu kustību. Lai vienkāršotu mehānismu, tiek izmantotas metodes, lai aizstātu augstākus kinemātiskos pārus ar zemākiem analogiem.
Pēc relatīvās kustības veida, ko veido pāra saites
- Rotācijas.
- Progresīvs.
- Cilindrisks.
- Sfēriska.
- Skrūve.
- Dzīvoklis.
Ja mehānismā ir tikai pāri, kas izmanto tikai pirmos četrus kustību veidus, tad to sauc par sviru.
Atbilstoši sakaru veidam starp saitēm
- Spēka efektu, piemēram, atsperes spiediena, ķermeņa masas, saspiestas gāzes vai šķidruma, inerces spēku dēļ.
- Pāra elementu ģeometriskā dizaina dēļ.
- Atbilstoši saišu mobilitātes pakāpei kustības laikā.
- Pēc savienojuma nosacījumu skaita.
Atgriezeniski un neatgriezeniski mehānismi
Pēc saišu pārvietošanās iespējas sistēmā attiecībā pret nosacīti fiksētas saites izvēli izšķir atgriezeniskas un neatgriezeniskas KP.
Ja mehānismā jebkurš elements brīvā stāvoklī atkārto elementa relatīvo kustību nosacīti stacionārā stāvoklī, tad kinemātiskais pāris tiek uzskatīts par atgriezenisku (piemērs - atsevišķi kustīgi pāri).
Ja mehānismā darbojas katrs brīvā stāvoklī esošais elementstā relatīvā kustība atšķiras no citām, tad šāds pāris ir neatgriezenisks.
Pārnesumu veidi mehānikā
Mehāniskā transmisija tiek saprasta kā mehāniska sistēma, kas pārvērš dzinēja kinemātiku un enerģiju formā, kas ir pieņemama mašīnu darba ķermeņu lietošanai, lai tā darbotos noteiktā režīmā.
Notiek pārraides:
- Pārnesuma veids. Šāds savienojums ir veidots uz cilindriskiem un koniskiem elementiem. Pirmie pārraida kustību vienā plaknē, bet otrā leņķī. Zobratiem raksturīgs kompaktums un spēja pārraidīt lielu jaudu. Tie ir ļoti efektīvi, taču rada troksni un tiem nepieciešama eļļošana.
- Skrūves veids. Papildus klasiskajai skrūvei šajā kategorijā ietilpst hipoīda un tārpu zobrati. Pēdējais mehāniskās transmisijas veids tiek izmantots, ja nepieciešams iegūt lielu pārnesumu attiecību. Tās izceļas arī ar klusumu un vienmērīgu darbību un spēju pašbremzēt. Trūkumi ietver zemu efektivitāti un lielu nodilumu.
- Uz elastīgiem elementiem. Šeit kustība un enerģija tiek pārraidīta vienā plaknē caur dažādām jostām un ķēdēm. Siksnas piedziņas ir vienkāršas un var nobraukt lielus attālumus.
- Berzes veids. Šāda veida saitēs tiek pielietots berzes spēks. Tos izmanto mehānismos, kuru darbība notiek sarežģītos apstākļos.
Bumbas veids
Lodveida savienojuma galvenais mērķis,lai stūres stieņa stieni caur sviru varētu savienot ar riteņa grozāmo statni. Eņģes dizains ietver uzgali; tajā ir iebūvēti krekeri, atspere, fiksācijas vāciņš, lodveida tapa, eļļotājs. Atspere spiež uz lodveida savienojuma krekeriem, kas notur tapu ar sfēriskām virsmām. Šis dizains nodrošina, ka mehānisms darbojas pat tad, kad tas ir nolietots.
Eņģes eņģes
Eņģes vai nojumes ir mehānismi, kas būvēti uz cilindriskas eņģes bāzes. Tie kalpo durvju, logu, mēbeļu durvju atvēršanai un aizvēršanai. Eņģes dizains ietver divus taisnstūrveida audeklus (kartes), kuros ir izurbti stiprinājuma caurumi un stienis. Eņģes galvenokārt tiek izgatavotas no tērauda un dažādiem sakausējumiem.
Secinājums
Interesanti, ka cilvēka locītavas pārstāv visus galvenos iepriekš aprakstītos kinemātisko pāru veidus. Tāpēc nepieciešamība izprast mehānikā notiekošos procesus ir acīmredzama.
