Лекция 4: Кинетостатика механизмов. Силовой расчет
реклама
Кинетостатика механизмов. Силовой расчет Задачи и методы силового расчета Основная задача силового расчета заключается в определении реакция в кинематических парах, сил и пар сил приложенных к приводы машины по заданным значениям внешних сил и законам движения начальных звеньев. Силы действующие на механизм 1. Движущие силы и моменты сил, совершающие положительную работу и приложенные к ведущим звеньям; 2. Силы и моменты сил сопротивления, совершающие отрицательную работу, которые в свою очередь делятся на силы полезного сопротивления, приложенные к ведомым звеньям, и силы вредного сопротивления; 3. Силы тяжести; 4. Силы взаимодействия между звеньями, то есть реакции в кинематических парах. Силы 1 – 3 групп относятся к внешним силам и учитываются в расчете. Силы 4 группы могут относятся как к внутренним силам так и к внешним. Для использования метода кинетостатики нужно определить силы инерции Элементарные силы инерции приводятся к главному вектору Fи и главному моменту Mи Главный вектор сила инерции Fи m aC Здесь m –масса звена, аs- ускорение центра масс. Главный момент сил инерции M и J s Здесь - угловое ускорение звена, Jы – момент инерции звена Силы инерции и моменты инерции приложены в центре масс звена и направлены в сторону противоположную направлению соответствующего ускорения Определение сил и моментов инерции Для выполнения силового расчета механизма необходимо определить величину, точки приложения и направление сил и моментов инерции всех звеньев входящих в механизм. 1. Считая распределение массы равномерным по длине звена, а устройство кинематических пар одинаковым, центр масс нужно расположить точно по середине звена . 2. Ускорение центра масс можно определить зная 3-е свойство плана ускорений: «Концы векторов абсолютных ускорений точек механизма жестко связанных между собой на плане ускорений образуют фигуры подобные, сходственно расположенные и повернутые на угол 180- относительно расположения их на плане механизма». План ускорений t t aВ aВA A aS1 n aA aS3 S 3 В n S2 Pа n aВA aВ aS2 S aS3 S1 3 O1 2 aS1 n Fи1 A Fи2 S2 аA n В S1 O1 aS2 at В aВA n S S aВ 1 02 aВA S3 Fи3 02 aВ t aВA Приложение внешних сил к механизму К механизму приложены силы, кроме сил инерции следующие внешние силы: 1. силы тяжести звеньев G1 G2, G3; 2. силы полезного сопротивления Fсопр; 3. активные, движущие силы Fурав. Fи1 A Fурав Fи2 S2 В Fсопр S1 O1 G2 S3 G1 Fи3 G3 02 Расчленение механизма на группы Ассура Fи1 Fи2 A Fурав S2 В Fсопр S1 O1 S3 G1 G2 Fи3 G3 02 Для определения сил в кинематических парах и активных сил необходимых для привода в действие механизма необходимо расчленить на группы Ассура Механизм состоит: • из группы 1 класса 1 порядка (начального механизма) t Fи1 F21 A Fурав S1 O1 G2 Стойка О2 и начальный механизм (кривошип) О1 А оказывают воздействие на группу Ассура 2 класса n F12 Fи2 A S2 t F12 G2 • Из группы 2 класса 2 порядка В Fсопр n t S3 F30 F03 Fи3 G3 02 02 n F0 3 t F30 Которая в свою очередь, согласно 3 закону Ньютона также воздействует на них, но с обратным знаком F21t F12t , F30t F03t , F21n F12n , F30n F03n Построение плана сил для группы Ассура 2 класса На представленном плане группы Ассура приложены активные силы и реакции связей возникающие в кинематических парах Силы у которых известно направление, а величину можно определить из уравнений равновесия: F03t , F12t Силы у которых известны и величина и направление: m F F t l •Силы инерции Fи2 , Fи2 F03t •Вес звеньев G2 , G3 m F F t l B k F12t •Моменты инерции Mи2, Mи3 k n F12 Fи2 A S2 t F12 G2 h4 12 AB G2 h1 Fи 2 h2 M и 2 0 Fи 2 h2 M и 2 G2 h1 l AB Силы у которых известно лишь направление F12n, F03n и которые могут быть определены графически из плана сил Для построения плана сил необходимо определить масштаб построения kF kF M и 3 G3h4 Fи 3h3 G3h4 Fи 3h3 M и 3 lO 2 B B •Сила полезного сопротивления Fсопр 03 BO План сил Fсопр a Fи2 Fсопр t G2 F03 G3 pF a n Fсопр В Fи3 G3 F03 Fи3 t S3 F03 02 t F12 n F03 РF F12 n F12 F03 Построение плана сил для ведущего звена n F12 h4 Fи2 A G2 F12 Fи2 Fсопр t S3 Fи3 G3 02 A h5 t G2 F03 n n F03 Fи3 kF t Fурав Fсопр F03 pF a F12 F12 n F12 S1 t F01 O1 G1 m F G h A F01t t n F01 k G1h5 h7 1 5 n F01 План сил F01 kF F21 pF t F01h7 0 РF G3 F03 Fи1 F21 Fсопр a В S2 t План сил Fура G1 в а F1и G1 pF a F03
