Четырёхзвенный механизм
Четырёхзвенный механизм
Четырёхзвенный механизм — это самый примитивный кинематически замкнутый механизм, звенья которого способны двигаться друг относительно друга. Этот механизм состоит из четырёх звеньев, каждое из которых скреплено с двумя другими единственным шарнирным соединением (штифтом, болтом, штырём и т. д.).
Механизм является общей формой для множества конструкций, используемых в машиностроении, а также при изучении кинематики.
Типы
Плоский
Если каждое соединение звеньев обладает только одной вращательной степенью свободы, то, как правило, такой механизм является плоским. В таком случае можно установить положения всех звеньев механизма, если известно положение любых двух из этих звеньев. Одно из звеньев обычно постоянно неподвижное (такое звено называется основанием или рамой). Чтобы определить положения всех звеньев обычно нужно определить положение только одного из них. Те два звена, которые шарнирно соединены с основанием, называются основными звеньями. Оставшееся звено, которое соединяет между собой основные звенья и не имеет непосредственной связи с основанием, называется сцепкой. Одно из основных звеньев, к которому приложена внешнее силовое воздействие, называется ведущим звеном (если оно вращается, то оно называется кривошипом). Другое основное звено является ведомым, и его движение полностью зависит от движения входного звена.
Плоские четырёхзвенные механизмы используют для многих случаев преобразования одного вида движения в другое. Обычно они применяются для преобразования вращательного движения в качательное (реже наоборот) или равномерного вращательного в неравномерное вращательное.
Такие механизмы имели большую популярность в прежние времена, до начала компьютерной эры, так как их расчёт намного проще по сравнению с расчётами более сложных механизмов.
Для четырёхзвенного механизма справедлив следующий закон:
Непрерывное вращательное движение какого-либо из звеньев осуществимо только в таком четырёхзвенном механизме, у которого сумма длин наиболее короткого и наиболее длинного звеньев не превышает сумму длин оставшихся двух звеньев.
Применение
Одним из примеров использования четырёхзвенного механизма является пантограф, обладающий четырьмя звеньями и две степени свободы, то есть, только одну фиксированную точку. Другой пример применения — механизм Чебышева.
