Ведущее звено механизма
Веду́щее звено́ механи́зма, звено в составе механизма, к которому в данный момент времени приложены внешние силы, приводящие механизм в движение. Остальные звенья данного механизма в рассматриваемый момент времени могут являться как ведомыми, так и ведущими. При решении прямой задачи динамики механизмов законы движения ведущих звеньев являются заданными. Законы движения ведомых звеньев однозначно определяются законами движения ведущих звеньев при условии, что их число равно числу степеней свободы данного механизма.
Сумма элементарных работ внешних сил, приложенных к ведущему звену положительна. Ведущие звенья могут осуществлять поступательное или вращательное движение (рис. 1). Показанное на рис. 1, а, ведущее звено, образующее со стойкой вращательную кинематическую пару, совершает полный оборот. Такое звено механизма называют кривошипом.
Для вращающегося ведущего звена (рис. 1, а) вращающий момент и угловая скорость направлены в одну сторону.
Аналогично для ведущего звена, совершающего поступательное движение (рис. 1, б), в одну сторону направлены проекция на направление движения вектора силы и линейная скорость .
Обычно ведущее звено совпадает со входным звеном механизма – звеном, которому сообщается движение, преобразуемое механизмом в требуемые движения других звеньев. Однако в процессе движения одно и то же входное звено может быть ведущим или ведомым. Например, поршень в двигателе внутреннего сгорания на стадии всасывания и сжатия смеси, а также при выпуске отработанных газов является ведомым звеном. С момента воспламенения топливной смеси поршень становится ведущим звеном. Движущая сила возникает в результате давления на поршень расширяющегося газа, образующегося при сгорании топливной смеси в цилиндре двигателя.
Для предопределённого поведения механизма количество его ведущих звеньев должно равняться числу степеней свободы механизма, т. е. числу его обобщённых координат. Степень подвижности механизма, или число степеней свободы, в этом случае соответствует тому количеству его ведущих звеньев, которое необходимо для обеспечения требуемого движения ведомых звеньев. Если, например, механизм обладает двумя степенями подвижности, то в нём должно быть два ведущих звена.