Кинематическая пара

Соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относительное движение. К. в зависимости от характера соприкосновения звеньев может быть низшей или высшей. Низшая К. может иметь соприкосновение звеньев по поверхности (табл. 1), высшая К. — только по линии или в точке (табл. 3). Для низшей пары фактическое соприкосновение может быть также и по линиям, и в точках, через которые можно провести поверхности. Различают К. по числу степеней свободы (с одной, двумя,…, пятью) и называют их соответственно одноподвижной, двухподвижной,…, пятиподвижной К. Соответственно этому К. имеет пять, четыре,…, одну связи. Их обозначают как пары V, IV,…,I класса (класс соответствует числу связей).

В зависимости от геометрии одного (или обоих) из соприкасаемых звеньев различают К. сферические, конические, цилиндрические, плоскостные, винтовые. По характеру относительного движения различают вращательные (В), поступательные (П), вращательно-поступательные (В + П) и с винтовым движением ВП. Различие пар типа В + П и ВП заключается в том, что в первых относительные движения (вращательное и поступательное) независимы, а во вторых одно движение не может быть осуществлено без другого.

Наряду с парами звеньев, соприкасающихся по одной поверхности, линии или точке, в практике применяют пары с многократным соприкосновением. Это или повторение элементов взаимодействия (шлицевые, многозаходные винтовые, зубчатые пары), или использование одновременного соприкосновения по поверхности и линии (сферическая пара со штифтом), по цилиндрической и плоской поверхностям (пара со скользящей шпонкой). Повторение соприкосновений звеньев характеризует эквивалентность пар различных видов. Пара с трехточечным контактом может быть эквивалентна плоскостной или сферической низшей паре по характеру движения звеньев.

Приведенные в табл. 1 и 3 пары классифицированы исходя из предположения, что трение и деформация звеньев отсутствуют. Трение позволяет использовать отдельные пары во фрикционных передачах. С учетом деформации пары с точечным контактом могут превращаться в пары с поверхностным соприкосновением.

Гибкие элементы звеньев могут быть классифицированы как связи в определенных направлениях. В конвейерах, ременных передачах, канатных подвесках, сильфонах, муфтах гибкие элементы при анализе учитываются не как звенья, а как связи кинематических пар, соединяющие два жестких звена. Классификация таких кинематических пар может быть весьма условна. Например, в зависимости от ширины пластины или параметров оболочки в конкретных условиях можно учитывать или не учитывать жесткость в определенных направлениях. В табл. 2 приведены примеры таких К.

При анализе м. и определении подвижности К. учитывают также зазоры. Например, шлицевое соединение с короткими шлицами и зазорами следует считать эквивалентным шлицевому соединению с бочкообразными зубьями. То же самое можно считать и в отношении зубчатых передач и подшипников скольжения. При этом разновидность К. определяет порой характер приработки. Например, неприработанный подшипник имеет соприкосновение звеньев по линии, а приработанный — по поверхности и т. п. Эквивалентными кинематическим парам по подвижности могут считаться также кинематические соединения.