هر مکانیزم پیچیده در مهندسی مکانیک از مجموعه ای از عناصر ساده تشکیل شده است. برای درک چگونگی عملکرد سیستم به عنوان یک کل، لازم است عملکرد هر گره را تجزیه و تحلیل کنیم. و این، اول از همه، درک این است که یک جفت سینماتیک چیست.
اصطلاحات اساسی
اگر دو جسم (پیوند) را بگیریم که با یکدیگر در تماس هستند و در عین حال چنین اتصالی متحرک باشد، یک جفت سینماتیکی (KP) خواهیم داشت. ویژگی بارز آن محدودیت خاصی در حرکت پیوندها است.
یک بدن سفت و سخت می تواند توانایی محدودی برای حرکت داشته باشد و پس از آن چیزی به نام شرایط اتصال وجود دارد. با در نظر گرفتن تعامل پیوندها در یک جفت، حداکثر پنج شرط ارتباطی شمارش می شود. از این رو تقسیم به طبقات است. پنج نفر از آنها برای جفت های سینماتیکی بیرون آورده شدند، هر یک از آنها درجه تحرک خاص خود را دارند. شش درجه تحرک در کلاس وجود دارد. تمام مکانیک های مدرن مبتنی بر استفاده از سه کلاس آخر جفت های سینماتیکی است.
هر جسم (پیوند) هندسه خاص خود را دارد. بنابراین، عناصر در تماس با یکدیگر هستند، قطعات مربوط به این فرم. به نظر می رسد که CP تنها قادر به انجام چنین حرکتی خواهد بود،که با هندسه پیوندها مغایرتی نخواهد داشت. علاوه بر این، برای ایجاد هرگونه حرکت نسبت به یکدیگر، یک پیوند باید به طور دائم ثابت شود، و دومی در جفت تحت تأثیر قرار می گیرد.
هر نقطه در پیوند در لحظه حرکت از یک مسیر (مسیر) عبور می کند. این مسیر ممکن است به شکل یک منحنی واقع در یک صفحه باشد. وقتی صفحات منحنی مسیر پیوندهای جفت با یکدیگر موازی باشند، این یک جفت مسطح است. اگر منحنی های حرکت نقاط پیوندها در فضای سه بعدی قرار گیرند، جفت سینماتیکی فضایی است.
بازدید
انواع مکانیسم های زیر وجود دارد.
جفت نوع چرخشی یک سیستم تک حرکتی است. پیوندهایی که چنین جفتی را تشکیل می دهند فقط قادر به انجام یک چرخش مشخصه حول میله یا محور هستند. در این مورد، تماس عناصر بر روی سطح یک شکل استوانه ای انجام می شود. چنین سیستم هندسی بسته است و متعلق به پایین ترین است. مکانیسم آنالوگ در ناحیه جفت‌های بالاتر دارای یک بلبرینگ است.
جفت تعامل ترجمه از نظر تک حرکتی مانند قبلی است. در چنین سیستمی، پیوندها فقط می توانند حرکت انتقالی را در یک خط مستقیم انجام دهند. مکانیسم پایین‌ترین جفت است که از نظر پارامترهای هندسی بسته است.
جفت نوع سیلندرهای متقابل. این سیستم در حال حاضر دو متحرک است، هندسه آن بسته است. این پایین ترین است - پیوندها می توانند هم بچرخند و هم در جهت جلو حرکت کنند.
جفت نوع کروییک سیستم سه جانبه است آزادی چنین جفتی درجه ای دارد که به پیوندهای آن اجازه می دهد در فضای سه بعدی بچرخند و محورهای مختصات را توصیف می کنند. همچنین پایین ترین مکانیسم بسته هندسی است.
جفت از نوع کروی با انگشت - دو متحرک. حرکت (چرخش نسبتا مستقل) پیوندها در این جفت توسط پین و شکاف محدود می شود. جفت پایین‌ترین مرتبه از نظر هندسی بسته است.
جفت نوع پیچ دارای درجه آزادی تک حرکتی است. مکانیسم مرتبه پایین یک سیستم هندسی بسته است که در آن فقط حرکت مارپیچ با یک مرحله مشخص امکان پذیر است. حرکت در جهت زاویه ای و خطی کاملا منحصر به فرد است.
جفت از نوع تخت، هواپیما-سیلندر، هواپیما-بال. در این مکانیسم ها از بسته شدن نیرو استفاده می شود. طبق طبقه بندی، اولی متعلق به پایین تر است، بقیه به سیستم های بالاتر تعلق دارد. در عمل، چنین جفت های سینماتیکی از پیوندها استفاده نشده اند.
طبقه بندی
KPs به شرح زیر طبقه بندی می شوند.
براساس نوع اتصال در نقطه تماس
جفت های مرتبه پایین با پیوندهای امتداد سطوح در تماس هستند. آنها کاربرد گسترده ای در مکانیک پیدا کرده اند، طراحی ساده تری نسبت به جفت های بالاتر دارند. از نظر ساختاری، پیوندهای آنها با هواپیماها در تماس هستند و در امتداد آنها می لغزند. بنابراین، توزیع یکنواخت بار در داخل عنصر وجود دارد، اما اصطکاک در نقطه اتصال پیوندها، به ترتیب افزایش می یابد. جنبه مثبت جفت های مرتبه پایین این است که امکان انتقال بارهای بزرگ از پیوندی به پیوند دیگر وجود دارد.
سینماتیک بالاترجفت ها دارای پیوندهایی هستند که در امتداد یک منحنی یا در نقاطی در تماس هستند. هدف اصلی آنها کاهش درجه اصطکاک بین عناصر پیوندها در حین حرکت است. یک مثال کلاسیک از جفت های بالاتر، بلبرینگ ها یا غلتک ها هستند. طراحی داخلی این عناصر بر حرکت پیوندهای متصل به صورت جفت تأثیر نمی گذارد. برای ساده‌سازی مکانیسم، روش‌هایی برای جایگزینی جفت‌های سینماتیکی بالاتر با آنالوگ‌های پایین‌تر استفاده می‌شود.
براساس نوع حرکت نسبی که پیوندهای جفت ایجاد می کنند
- چرخشی.
- پیشرو.
- استوانه ای.
- کروی.
- پیچ.
- Flat.
اگر فقط جفت هایی در مکانیسم وجود داشته باشند که فقط از چهار نوع حرکت اول استفاده می کنند، به آن اهرم می گویند.
با توجه به نوع ارتباط بین پیوندها
- به دلیل تأثیرات نیرو، مانند فشار فنر، جرم بدن، گاز یا مایع فشرده، نیروهای اینرسی.
- به دلیل طراحی هندسی عناصر جفت.
- با توجه به میزان تحرک پیوندها در حین حرکت.
- براساس تعداد شرایط اتصال.
مکانیسم‌های برگشت‌پذیر و غیرقابل برگشت
با امکان جابجایی پیوندها در سیستم نسبت به انتخاب یک پیوند مشروط ثابت، CPهای برگشت پذیر و غیر قابل برگشت از هم متمایز می شوند.
اگر در مکانیزمی هر عنصر در حالت آزاد حرکت نسبی یک عنصر را در حالت ثابت شرطی تکرار کند، آنگاه جفت سینماتیک برگشت پذیر در نظر گرفته می شود (مثال - جفت های تک حرکت).
اگر در مکانیزم هر عنصر در حالت آزاد عمل کندحرکت نسبی آن با سایرین متفاوت است، پس چنین جفتی برگشت ناپذیر است.
انواع چرخ دنده در مکانیک
انتقال مکانیکی به عنوان یک سیستم مکانیکی شناخته می شود که سینماتیک و انرژی موتور را به شکلی قابل قبول برای استفاده توسط بدنه های کاری ماشین ها به منظور عملکرد در یک حالت معین تبدیل می کند.
انتقالات اتفاق می افتد:
- نوع دنده. چنین اتصالی بر روی عناصر استوانه ای و مخروطی ساخته شده است. اولی حرکت را در یک صفحه منتقل می کند، دومی در یک زاویه. ویژگی چرخ دنده ها فشردگی و توانایی انتقال قدرت بالا است. آنها بسیار کارآمد هستند اما نویز تولید می کنند و به روغن کاری نیاز دارند.
- نوع پیچ. این دسته علاوه بر پیچ کلاسیک شامل چرخ دنده های هیپووئید و حلزونی نیز می شود. نوع دوم انتقال مکانیکی زمانی استفاده می شود که لازم است نسبت دنده بزرگ به دست آید. آنها همچنین به دلیل بی صدا بودن و نرمی در عملکرد و توانایی خود ترمزگیری متمایز می شوند. معایب آن عبارتند از راندمان کم و سایش بالا.
- در مورد عناصر انعطاف پذیر. در اینجا حرکت و انرژی در همان صفحه از طریق کمربندها و زنجیرهای مختلف منتقل می شود. درایوهای تسمه ساده هستند و می توانند مسافت های طولانی را پوشش دهند.
- نوع اصطکاکی. در پیوندهایی با این ماهیت، نیروی اصطکاک اعمال می شود. آنها در مکانیسم هایی استفاده می شوند که عملکرد آنها در شرایط دشوار انجام می شود.
نوع توپ
هدف اصلی مفصل توپ،به طوری که میله کراوات قفسه فرمان را می توان از طریق اهرم با قفسه گردان چرخ متصل کرد. طراحی لولا شامل یک نوک است. کراکر، فنر، کلاه گیره، پین توپ، روغن گیر در آن تعبیه شده است. فنر روی کراکرهای اتصال توپی که پین را با سطوح کروی نگه می دارند فشار می دهد. این طراحی تضمین می‌کند که مکانیسم حتی زمانی که فرسوده می‌شود، همچنان عملیاتی می‌ماند.
لولای لولا
لولاها یا سایبان ها مکانیسم هایی هستند که بر اساس یک لولای استوانه ای ساخته می شوند. آنها برای باز و بسته کردن درها، پنجره ها، درهای مبلمان خدمت می کنند. طراحی لولا شامل دو بوم مستطیلی (کارت) است که در آن سوراخ های بست و یک میله دریل شده است. لولاهای لولا عمدتاً از فولاد و آلیاژهای مختلف ساخته می شوند.
نتیجه گیری
جالب اینجاست که مفاصل انسان نشان دهنده تمام انواع اصلی جفت های سینماتیکی است که در بالا توضیح داده شد. بنابراین، نیاز به درک فرآیندهای رخ داده در مکانیک بدیهی است.
