МЕХАНИЗМ

МЕХАНИЗМ (от греч. mechane - машина), система тел, предназначенная для преобразования движения одного или неск. тел в требуемые движения др. тел. М. составляют основу большинства машин, применяются во мн. приборах, аппаратах и технич. устройствах. Твёрдое тело, входящее в состав М., называемое звеном, может состоять из одной или неск. неподвижно соединённых деталей (отдельно изготовленных частей). Соединение двух соприкасающихся звеньев, допускающее их относит, движение, наз. кинематической парой (см. также Кинематика механизмов). Наиболее распространённые кинематич. пары: вращательная (шарнир), поступательная (ползун и направляющая), винтовая (винт и гайка), сферическая (шаровой шарнир). Если в преобразовании движения, кроме твёрдых тел (звеньев), участвуют жидкие или газообразные тела, то М. наз. соответственно гидравлическим или пневматическим.

Для изучения движения звеньев М. составляется кинематич. схема, на к-рой указываются данные, необходимые для определения положения звеньев. На рис. 1 показан чертёж М. двигателя внутр. сгорания и его кинематич. схема. На кинематич. схеме кривошип и шатун условно представлены в виде отрезков, соединяющих центры шарниров, ползун - в виде прямоугольника, стойка О - в виде отрезка со штриховкой, изображающего направляющую ползуна, и треугольника с шарниром, имеющим неподвижную ось вращения. Для определения по кинематич. схеме положения всех подвижных звеньев М. достаточно знать положение одного звена. Звено, положение к-рого для любого момента времени задано, наз. начальным. При исследовании М. число начальных звеньев должно совпадать с числом его степеней свободы, т. е. с числом независимых переменных, определяющих положения всех звеньев. М. двигателя внутр. сгорания имеет одну степень свободы; в качестве независимой переменной для М. можно принять угол ф. В шарнирном М. с двумя степенями свободы (рис. 2) независимыми переменными могут быть углы ф1 и ф2, или ф1 и фз, или, наконец, ф3 и ф3.

Рис. 1. Чертёж (а) и кинематическая схема (б) механизма двигателя внутреннего сгорания; 1 - коленчатый вал (кривошип); 2 - шатун; 3 -ползун; О - стойка; ф - независимая переменная, угол поворота кривошипа.

Рис. 2. Схема шарнирного механизма с двумя степенями свободы (с двумя начальными звеньями).

М. применяется в тех случаях, когда нельзя получить непосредственно требуемое движение тел и возникает необходимость в преобразовании движения. Напр., ротор электродвигателя и подшипники, в к-рых он вращается, не образуют М., т. к. в этом случае электроэнергия непосредственно преобразуется в требуемое движение без к.-л. промежуточного преобразования механич. движения. М. появляется только тогда, когда требуется уменьшить угловую скорость выходного вала, т. е. устанавливается понижающая зубчатая передача. М. двигателя внутр. сгорания преобразует прямолинейное движение поршня во вращат. движение коленчатого вала. М., предназначенный для преобразования вращательных или прямолинейных движений во вращательные (и наоборот), наз. передаточным М., или передачей. В зависимости от вида звеньев различают зубчатые, рычажные, фрикционные, цепные, ремённые передачи. К этому же типу М. относятся гидро- и пневмопередачи. М., служащий для воспроизведения движения нек-рой точки по заданной траектории, наз. направляющим. Наибольшее распространение имеют М., воспроизводящие движение по прямой линии (прямолинейно-направляющие) и по дуге окружности (круговые направляющие). М., предназначенные для сложного перемещения твёрдого тела в пространстве или в плоскости, наз. перемещающими.

В 60 - нач. 70-х гг. 20 в. появились новые М., созданные для выполнения задач, связанных с космич. техникой (М. для передачи вращения в вакууме, М. пространственной ориентации), медицинской техники (регулируемые аппараты, биопротезы), для работы в средах, недоступных или опасных для человека (подводные глубины, космос, атомные реакторы). Для выполнения этих работ нашли применение манипуляторы, основу к-рых составляют пространственные М. со мн. степенями свободы. Развитие манипуляторов привело к созданию пром. роботов, позволяющих автоматизировать процессы обработки, монтажа и сборки изделий. См. также Машин и механизмов теория.

Лит.: Кожевников С. Н., Есипенк о Я. И., Ра скин Я. М., Механизмы, 3 изд., М., 1965; Артоболевский И. И., Механизмы в современной технике, т. 1 - 2, М., 1970-71.

И. И. Артоболевский, Н. И. Левитский.