Кінематичні ланцюги та їх класифікація

Кінематичним ланцюгом називається система ланок, які зв'язані між собою кінематичними парами. На рис. 2.4 зображено схе­му кінематичного ланцюга, складену з чотирьох ланок, які утво­рюють три кінематичні пари. Ланки 7 і 2 належать до обертової пари А (V класу), ланки 2, 3 — до поступальної пари В (V кла­су), ланки 3, 4 — до обертової пари С (V класу).

Кінематичні ланцюги поділяються на прості і складні.

Простим кінематичним називається такий ланцюг, у якого кожна ланка входить не більше як до двох кінематичних пар.

Складним кінематичним називається ланцюг, у якому є хоч одна ланка, що входить більше ніж до двох кінематичних пар.

У свою чергу, прості і складні кінематичні ланцюги поділяються на замкнуті й незамкнуті. У незамкнутому кінематичному ланцюгу є ланки, що входять тільки в одну кінематичну пару (рис. 2.4, 2.5), у замкнутому кінематичному ланцюгу (рис. 2.6, 2.7) кожна ланка входить не менше як у дві кінематичні пари.

Отже, на рисунках зображено: простий незамкнутий (2.4), складний незамкнутий (2.5), простий замкнутий (2.6), складі ний замкнутий (2.7) кінематичні ланцюги.

Рис. 2.4 Рис. 2.5

Рис. 2.6 Рис. 2.7

Залежно від форми руху ланок кінематичні ланцюги поділяються на плоскі і просторові. Плоским називають лан­цюг, у якому всі точки ланок описують траєкторії, що лежать в одній або паралельних площинах. Просторовим називають ланцюг, у якого точки ланок рухаються у різних непаралель-них площинах. Якщо точки ланок описують траєкторії на концентричних сферах, то ланцюг називають сферичним. Просторові кінематичні ланцюги використовуються при про­ектуванні механізмів маніпуляторів і роботів (рис. 2.8).

Рис.2.8

Кінематичні з'єднання

Кінематичні пари І-IV класів у деяких випадках зручно замінити еквівалентними їм кінематичними ланцюгами, які утворені тільки парами V класу. Такий ланцюг називають кінематичним з'єднанням, під яким розуміють незамкнутий кінематичний ланцюг, що може за характером відносних рухів ланок замінити кінематичну пару.

У табл. 2.2 показано приклади кінематичних з'єднань і еквівалентні їм кінематичні пари.

Кінематичне з'єднання містить у собі кілька ланок і кінематичних пар, але тільки дві ланки можуть бути з'єднані з іншими ланками машини. Наприклад, у підшипниках кочення тільки внутрішнє або зовнішнє кільце з'єднане з ланками машини, а кульки (ролики), сепаратор і кільця взаємодіють між собою. Таке еквівалентне обертовій парі кінематичне з'єднання зменшує тертя у парі. Аналогічно вико­нуються роликові напрямні, еквівалентні поступальній парі, і гвинтові напрямні з кульками, еквівалентні гвинтовій парі.

Сферичний шарикопідшипник, який допускає перекоси осей у деяких межах, можна вважати сферичною парою з пальцем. Уні­версальний карданний шарнір є послідовним з'єд­нанням трьох ланок двома обертовими парами, осі яких пере­тинаються. Таке з'єднання простіше у виготовленні і надійніше, ніж сферична пара з пальцем. Послідовне з'єднання чотирьох приклади кінематичних з'єднань ланок трьома обертовими парами, осі яких перетинаються в одній точці, замінює сферичну пару.

Використання кінематичних з'єднань замість кінематичних пар дає змогу збільшити несучу здатність конструкції машини, зменшити витрати на тертя, спростити технологію виготовлення.