Теория машин — Видео 1 — Введение в механизмы (звенья, шарниры, кинематические пары)

#Механическая_инженерия Это видео является частью лекций по теме динамики машин. Это первое видео раздела «Введение». В этом видео мы познакомимся с механизмами или звеньями. Для достижения ранее перечисленных результатов обучения видео разделено на четыре части. Сначала мы определим, что такое механизмы. Мы сосредоточимся на полезном определении механизмов, не вспоминая исторические определения. Невозможно понять, что такое механизм, без глубокого понимания звеньев, кинематических пар и кинематических цепей. Таким образом, во второй части этого видео мы определим, что такое звенья, кинематические пары и кинематические цепи. Затем мы приведем несколько примеров и приложений в третьей и четвертой частях соответственно. Примеры помогут вам лучше понять определение механизмов. Вы сможете распознать, какая механическая система является механизмом, а какая нет. Применение этих принципов позволит понять полезность механизмов. Механизм — это механическая система, состоящая из звеньев или жестких тел. Жесткие тела или звенья — это механические детали, которые сохраняют свою форму при движении или воздействии сил. Расстояние между любыми двумя точками звена или жесткого тела всегда остается постоянным и не изменяется. Углы внутри жесткого тела или звена также не изменяются. В механизме звенья собираются или соединяются друг с другом с помощью шарниров или кинематических пар. Кинематические пары — это точки контакта, линии или поверхности между звеньями, которые уменьшают или блокируют некоторую относительную степень свободы. Эти два условия образуют кинематическую цепь. Кинематическая цепь — это совокупность звеньев, собранных с использованием кинематических пар или шарниров. В механизме также должно быть звено, рассматриваемое как опора для движения механизма. Это звено также называется опорой или рамой. Механизм — это кинематическая цепь, имеющая опорное звено. Основание или рама не обязательно являются статическим неподвижным звеном. Скорее, это звено, которое рассматривается как эталон для кинематики механизма. Другими словами, кинематика механизма изучается относительно звена, выбранного в качестве эталона или основания. Механизм получает входное движение. Это означает, что одно звено (или несколько) будет управляться внешним источником энергии. В ответ на это входное движение механизм будет двигаться полностью определенным и контролируемым образом. Выходом является движение одного звена (или нескольких). Механизм является своего рода трансформатором движения. Он получает входное движение и возвращает другое выходное движение. Рассмотрим несколько примеров кинематических пар или шарниров. Также здесь мы сосредоточимся на примерах, используемых в плоских механизмах. Первый пример — это шарнирное или вращательное соединение. Шарнирное соединение блокирует два относительных перемещения. Звенья могут вращаться только относительно друг друга. Каждое звено может вращаться независимо от других. Скорость и направление вращения одного звена не зависят от скорости и направления вращения другого звена. Призматические шарниры соединяют два звена, компенсируя относительное вращение и одно относительное перемещение. Таким образом, одно звено может перемещаться только в одном направлении относительно второго звена. Возможно, что одно звено перемещается, а другое остается неподвижным. Или же возможно, что перемещаются оба звена. Кулачковые шарниры получаются путем простого или прямого контакта между двумя телами или звеньями. Кулачковые шарниры допускают одно перемещение и одно вращение. Шестеренчатые шарниры получаются путем контакта между зубчатыми телами или звеньями. Шестеренчатые шарниры также допускают одно относительное перемещение и одно относительное вращение. Любое устройство или машина, которая движется или имеет движущуюся подсистему, содержит один или несколько механизмов. Например, велосипед использует механизм для преобразования движения ног велосипедиста во вращательное движение заднего колеса. Механизм использует кривошип, шатунный механизм, цепь и кассету. Автомобиль состоит из нескольких механизмов. Коробка передач — пример таких механизмов. В системах механической коробки передач используются составные зубчатые передачи для увеличения крутящего момента. Также в автомобиле бензиновый двигатель использует кривошипно-шатунные механизмы для преобразования возвратно-поступательного движения поршня, вызванного взрывом газа, во вращательное движение. Строительная техника, тренажеры, роботы — во всех этих системах используется множество механизмов. Механизмы окружают нас практически во всех машинах. Их применение широко и универсально.