Шарнирный механизм

Механизм, звенья которого образуют только вращательные кинематические пары (Шарниры). По видам движения звеньев Ш. М. Подразделяются на плоские, сферические и пространственные общего вида. В плоских Ш. М. Оси шарниров параллельны, и поэтому все звенья совершают плоскопараллельное движение. Простейший плоский Ш. М. Состоит из 4 звеньев и называется шарнирным четырёхзвенником (См. Шарнирный четырёхзвенник). В сферической Ш. М. Оси шарниров пересекаются в одной точке. Наименьшее число звеньев сферического Ш. М. Также равно 4. Сферический четырёхзвенник (рис. 1) применяется, например, в многопоршневых насосах и в устройствах стабилизации летательных аппаратов. Частный случай сферического четырёхзвенника, в котором оси двух вращательных пар взаимно перпендикулярны, — Карданный механизм.

В пространственном Ш. М. Оси вращательных пар скрещиваются под различными углами. В общем случае пространств. Ш. М. Должен иметь не менее 7 звеньев (пространственный семизвенник). Однако при выполнении определённых соотношений между линейными и угловыми размерами звеньев минимальное число звеньев уменьшается до 4 (например, механизм Беннета). Пространств. Ш. М. Применяются в с.-х. Машинах, машинах-автоматах (например, в лёгкой и пищевой промышленности) и т.д. По способу задания требуемого движения рабочего звена Ш. М. Подразделяются на перемещающие, направляющие, передаточные и механизмы для движения с остановками. Перемещающие Ш. М. Предназначены для перемещения рабочего звена из одного положения в другое. Число заданных положений обычно равно 2, реже 3 или 4.

Перемещающие Ш. М. Применяются в металлургических машинах (кантователи, опрокидыватели, механизмы для закрытия лёток), в машинах-автоматах пищевой промышленности для перемещения рабочих органов и др. Направляющие Ш. М. Предназначены для перемещения по заданной кривой одной точки звена, не образующего кинематических пар со стойкой. Наибольшее распространение имеют Ш. М., направляющие по дуге окружности (круговые направляющие механизмы), и прямолинейно-направляющие механизмы (См. Прямолинейно-направляющий механизм) (например, Чебышева параллелограмм). Применяются также Ш. М. Для черчения и огибания парабол и гипербол (например, Ш. М. Для шлифования зеркал астрономических приборов). Передаточные Ш. М. Предназначены для преобразования вращательных движений по определённому закону.

Иногда их называют механизмами для воспроизведения заданной функции. В счётно-решающих устройствах передаточные Ш. М. Служат для выполнения математических операций. Сложения, умножения, возведения в степень и т.п. Путём специального подбора длин звеньев в Ш. М. Можно получить приближённое воспроизведение разнообразных функций. Например, при воспроизведении функции у = f (x) углы поворота одного вращающегося звена пропорциональны аргументу х, а углы поворота другого — пропорциональны функции у. Ш. М. Для движения с остановками применяются в машинах-автоматах для приведения в движение рабочего органа, который, выполнив определённую операцию, должен оставаться неподвижным в течение того времени, когда движутся др. Рабочие органы.

На рис. 2 показана схема шестизвенного Ш. М. Для движения с остановками, преобразующего непрерывное движение звена AB в движение звена EF с длительными остановками в одном положении. В основе этого Ш. М. Лежит круговой направляющий механизм ABCD, в котором длины звеньев подобраны так, что траектория точки М на участке, отмеченном на схеме жирной линией, почти совпадает с дугой окружности радиуса R. При движении точки М по этому участку звено EF остаётся неподвижным, если длина звена EM равна радиусу R и точка Е совпадает в это время с центром указанной окружности. При движении точки М по др. Участку траектории звено EF перемещается на некоторый угол и возвращается в положение остановки. Широкое распространение Ш.

М. В различных областях техники объясняется простотой их изготовления и большой надёжностью. К недостаткам Ш. М. Относятся сравнительно большие их габариты и возможность появления значительных усилий, действующих на звенья в тех положениях, когда перемещение какого-либо центра шарнира составляет с действующей силой угол, близкий к 90°. Кроме того, не все требуемые законы преобразования движения могут быть получены с помощью Ш. М. Лит. См. При ст. Механизм. Н. И. Левитский. Рис. 1. Сферический четырёхзвенник. 0 — неподвижное звено. 1—3 подвижные звенья. Рис. 2. Шарнирный механизм для движения с остановками..