כל מנגנון מורכב בהנדסת מכונות מורכב מקבוצה של אלמנטים פשוטים. כדי להבין כיצד המערכת כולה פועלת, יש צורך לנתח את הפעולה של כל צומת. וזו, קודם כל, הבנה של מה זה זוג קינמטי.
תנאים בסיסיים
אם ניקח שני אובייקטים (קישורים) שנמצאים במגע אחד עם השני, ובמקביל חיבור כזה הוא זז, אז יש לנו זוג קינמטי (KP). המאפיין הייחודי שלו הוא הגבלה מסוימת בתנועת קישורים.
לגוף קשיח יכולה להיות יכולת תנועה מוגבלת, ואז יש דבר כזה מצב חיבור. עד חמישה תנאי תקשורת נספרים, בהתחשב באינטראקציה של קישורים בזוג. מכאן החלוקה לכיתות. חמישה מהם הוצאו לזוגות קינמטיים, לכל אחד מהם יש דרגת ניידות משלו. בכיתה יש שש דרגות ניידות. כל המכניקה המודרנית מבוססת על השימוש בשלושת המחלקות האחרונות של זוגות קינמטיים.
לכל גוף (קישור) יש גיאומטריה משלו. לכן, האלמנטים נמצאים במגע זה עם זה, החלקים המתאימים לצורה זו. מסתבר שה-CP יוכל לבצע רק תנועה כזו,מה שלא יסתור את הגיאומטריה של הקישורים. בנוסף, על מנת לבצע תנועה כלשהי ביחס זה לזה, קישור אחד חייב להיות קבוע לצמיתות, והשני בזוג מושפע.
כל נקודה בקישור עוברת נתיב (מסלול) ברגע התנועה. מסלול זה עשוי ללבוש צורה של עקומה הממוקמת על מישור. כאשר מישורי העקומות של נתיב החוליות בזוג מקבילים זה לזה, זהו זוג שטוח. אם עקומות התנועה של נקודות הקישורים ממוקמות במרחב תלת מימדי, הזוג הקינמטי הוא מרחבי.
צפיות
קיימים סוגי המנגנונים הבאים.
זוג מסוג סיבובי הוא מערכת הנעה אחת. החוליות המרכיבות זוג כזה מסוגלות לבצע רק סיבוב אופייני סביב המוט או הציר. במקרה זה, המגע של האלמנטים מתבצע על פני השטח של צורה גלילית. מערכת גיאומטרית כזו סגורה ושייכת לנמוכים ביותר. למנגנון האנלוגי באזור של זוגות גבוהים יותר יש מיסב כדורי.
צמד האינטראקציות התרגום זהה לזה הקודם מבחינת תנועה בודדת. במערכת כזו, הקישורים יכולים לבצע תנועת תרגום בקו ישר בלבד. המנגנון הוא הזוג הנמוך ביותר, סגור בפרמטרים גיאומטריים.
זוג סוגים של צילינדרים באינטראקציה. מערכת זו כבר ניתנת לשניים, הגיאומטריה שלה סגורה. הוא הנמוך ביותר - הקישורים יכולים גם להסתובב וגם לנוע בכיוון קדימה.
זוג סוגים כדורייםהיא מערכת משולשת. לחופש של זוג כזה יש מידה המאפשרת לקישורים שלו להסתובב במרחב תלת מימדי, המתארת את צירי הקואורדינטות. זהו גם המנגנון הנמוך ביותר סגור גיאומטרית.
זוג מסוג כדורי עם אצבע - שני נעים. התנועה (סיבוב עצמאי יחסית) של החוליות בזוג זה מוגבלת על ידי הסיכה והחריץ. הזוג מהסדר הנמוך ביותר סגור גיאומטרית.
לזוג מסוג הברגים יש דרגת חופש בתנועה אחת. מנגנון הסדר התחתון הוא מערכת סגורה גיאומטרית שבה מתאפשרת רק תנועה סלילנית בצעד מסוים. תנועה בכיוון זוויתי ולינארי היא ייחודית בהחלט.
זוג מסוג שטוח, צילינדר מטוס, כדור מטוס. במנגנונים אלו משתמשים בכוח סגירה. לפי המעמד, הראשון שייך לתחתונים, השאר - למערכות הגבוהות. בפועל, לא נעשה שימוש בזוגות קינמטיים כאלה של קישורים.
Classification
KPs מסווגים כדלקמן.
לפי סוג החיבור בנקודת המגע
זוגות מסדר נמוך נמצאים במגע עם קישורים לאורך המשטחים. הם מצאו יישום רחב במכניקה, יש להם עיצוב פשוט יותר מאשר זוגות גבוהים יותר. מבחינה מבנית, הקישורים שלהם נמצאים במגע עם מטוסים וגולשים לאורכם. לפיכך, יש חלוקה אחידה של העומס בתוך האלמנט, אבל החיכוך בנקודת החיבור של הקישורים, בהתאמה, גדל. ההיבט החיובי של זוגות מסדר נמוך הוא שאפשר להעביר עומסים גדולים מקישור לקישור.
קינמטי גבוה יותרלזוגות יש קישורים במגע לאורך עקומה או בנקודות. מטרתם העיקרית היא להפחית את מידת החיכוך בין מרכיבי החוליות במהלך התנועה. דוגמה קלאסית לזוגות גבוהים יותר היא מיסבים או רולים. העיצוב הפנימי של אלמנטים אלה אינו משפיע על תנועת הקישורים המחוברים בזוגות. כדי לפשט את המנגנון, נעשה שימוש בשיטות להחלפת זוגות קינמטיים גבוהים יותר באנלוגים נמוכים יותר.
לפי סוג התנועה היחסית שעושים הקישורים של הזוג
- Rotational.
- Progressive.
- Cylindrical.
- כדורי.
- בורג.
- דירה.
אם יש רק זוגות במנגנון שמשתמשים רק בארבעת סוגי התנועה הראשונים, אז זה נקרא מנוף.
לפי סוג התקשורת בין קישורים
- עקב השפעות כוח, כגון לחץ קפיץ, מסת גוף, גז דחוס או נוזל, כוחות אינרציאליים.
- בשל העיצוב הגיאומטרי של מרכיבי הזוג.
- לפי מידת הניידות של הקישורים בזמן התנועה.
- לפי מספר תנאי החיבור.
מנגנונים הפיכים ובלתי הפיכים
באפשרות של תנועה של קישורים במערכת ביחס לבחירת קישור קבוע מותנה, מבדילים בין CPs הפיכים ובלתי הפיכים.
אם במנגנון אלמנט כלשהו במצב חופשי חוזר על התנועה היחסית של אלמנט במצב נייח מותנה, אז הצמד הקינמטי נחשב הפיך (לדוגמה - זוגות נעים בודדים).
אם במנגנון כל אלמנט במצב חופשי מבצעהתנועה היחסית שלו שונה מאחרות, אז זוג כזה הוא בלתי הפיך.
סוגי גלגלי שיניים במכניקה
תמסורת מכנית מובנת כמערכת מכנית הממירה את הקינמטיקה והאנרגיה של המנוע לצורה המקובלת לשימוש על ידי גופי העבודה של מכונות על מנת לתפקד במצב נתון.
שידורים מתרחשים:
- סוג ציוד. חיבור כזה בנוי על אלמנטים גליליים וקוניים. הראשונים משדרים תנועה במישור אחד, השניים בזווית. גלגלי שיניים מאופיינים בקומפקטיות וביכולת העברת הספק גבוה. הם יעילים מאוד אך יוצרים רעש ודורשים שימון.
- סוג בורג. בנוסף לבורג הקלאסי, קטגוריה זו כוללת גלגלי שיניים היפואידים ותולעים. הסוג האחרון של תיבת הילוכים מכנית משמש כאשר יש צורך להשיג יחס העברה גדול. הם גם נבדלים בשקט ובחלקות בפעולה וביכולת הבלימה העצמית. החסרונות כוללים יעילות נמוכה ובלאי גבוה.
- על אלמנטים גמישים. כאן, תנועה ואנרגיה מועברות באותו מישור דרך חגורות ושרשראות שונות. כונני רצועות פשוטים ויכולים לכסות מרחקים ארוכים.
- סוג חיכוך. בקשרים מסוג זה מופעל כוח החיכוך. הם משמשים במנגנונים, שהפעלתם מתבצעת בתנאים קשים.
סוג כדור
המטרה העיקרית של מפרק הכדור,כך שניתן לחבר את מוט הקשר של מתלה ההיגוי דרך הידית עם מתלה המסתובב של הגלגל. עיצוב הציר כולל קצה; קרקרים, קפיץ, כובע הידוק, סיכת כדור, שמן מובנים בתוכו. הקפיץ לוחץ על הקרקרים של מפרק הכדור, המחזיקים את הסיכה עם משטחים כדוריים. עיצוב זה מבטיח שהמנגנון יישאר פעיל גם כשהוא שחוק.
ציר ציר
צירים או חופות הם מנגנונים הבנויים על בסיס ציר גלילי. הם משמשים לפתיחה וסגירה של דלתות, חלונות, דלתות רהיטים. עיצוב הציר כולל שני קנבסים (כרטיסים) מלבניים בהם קודחים חורי הידוק ומוט. צירי ציר עשויים בעיקר מפלדה וסגסוגות שונות.
מסקנה
מעניין שמפרקים אנושיים מייצגים את כל הסוגים העיקריים של זוגות קינמטיים שתוארו לעיל. לכן, הצורך בהבנת התהליכים המתרחשים במכניקה ברור.
