Звенья – это твёрдые тела, из которых образуется механизм. При этом имеются в виду как абсолютно твёрдые, так и деформируемые и гибкие тела (в дальнейшем мы ограничимся рассмотрением только абсолютно твёрдых тел). Звеном может быть либо одна деталь, либо несколько деталей, соединённых в одну неизменяемую систему. [1]

      Звенья различают по конструктивным признакам (коленчатый вал, шатун, поршень, зубчатое колесо и т.д.) и по характеру движения - например:

• кривошип – звено, вращающееся на полный оборот, вокруг неподвижной оси;
• коромысло – звено, вращающееся на не полный оборот;
• ползун – звено, совершающее поступательное прямолинейное движение;
• стойка – неподвижное звено механизма;

      Понятие неподвижности стойки для механизмов транспортных машин, в частности летательных аппаратов, - условное, поскольку в этом случае сама стойка движется.

      Если рассматривать звено свободным, т. е. не связанным с другими звеньями, то оно имеет шесть степеней подвижности.

Степенью подвижности твердого тела называется возможность тела совершать движение, определяемое одним независимым параметром (понятие из теоретической механики).

      Сложное движение свободного звена можно разложить, как это делается в теоретической механике, на два составляющих движения, а именно: на поступательное движение вместе с произвольно выбранной точкой, называемой полюсом, и вращательное движение вокруг этого полюса. В свою очередь, поступательное движение звена определяется законом изменения координат х, у, z полюса. Для определения вращательного движения достаточно знать закон изменения, например, трех углов Эйлера - угла прецессии ψ, угла нутации θ и угла собственного вращения φ. Таким образом, шесть величин х, у, z, ψ, θ, φ и являются шестью независимыми параметрами, определяющими движение свободного звена. Каждому такому параметру соответствует одно простое движение. В связи с этим сложное движение звена можно разложить на шесть простых составляющих движений.

      Характер относительного движения подвижно-соединённых звеньев зависит только от мест их соединения.

Геометрическим элементом называется место соединения одного звена с другим звеном. Геометрическим элементом может являться совокупность поверхностей, линий и точек звена, входящих в соприкосновение (контакт) с другим звеном.

     Для того, чтобы элементы пары находились в постоянном соприкосновении, пара должна быть замкнута геометрическим (за счёт конструктивной формы звеньев) или силовым (силой тяжести, пружиной, силой давления жидкости или газа) способом.

     Одно звено может иметь несколько геометрических элементов. Таким образом, для звена, подлежащего изучению в теории механизмов, характерным и главным являются форма геометрических элементов и их взаимное расположение на звене. Все другие факторы, как-то: материал, форма, конструкция звеньев, не отражают их относительного движения и поэтому не подлежат изучению в теории механизмов.

     Кроме того, в теории механизмов пренебрегают также малыми деформациями звеньев, т. е. рассматривают механизмы с абсолютно твердыми звеньями, в отличие от механизмов реальных, в которых происходят и деформации звеньев и изменения их размеров вследствие неточности их изготовления.

Различаю входные и выходные звенья механизма:

• Выходным называю звено, совершающее движение, для которого предназначен механизм;
• Входным называю звено, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в требуемое движение выходного звена.

Число входных звеньев обычно равно числу степеней свободы механизма, т. е. числу его обобщённых координат, но возможно и не совпадение их.

Перейти к следующему разделу