Кинетостатический силовой анализ плоских рычажных механизмов аналитическим методом

Кинетостатический метод расчета позволяет находить реакции в кинематических парах, а также определить уравновешивающую силу (или уравновешивающий момент пары сил). Под уравновешивающими силами понимают силы, приложенные к ведущим звеньям, которые уравновешивают систему всех внешних сил и пар сил и всех сил инерции и пар сил инерции. Если механизм имеет несколько степеней свободы, то для его равновесия необходимо столько уравновешивающих сил или пар сил, сколько имеется степеней свободы.

Задачей силового анализа рычажных механизмов является определение:

1) сил и пар сил, приложенных к механизму извне;

2) внутренних сил, действующих в кинематических парах;

3) уравновешивающей силы или уравновешивающего момента, которые надо приложить к начальному звену для обеспечения требуемого закона движения выходного звена.

Для кинетостатической определимости плоский механизм не должен иметь избыточных связей.

Сила взаимодействия двух соприкасающихся тел при отсутствии трения направлена по общей нормали к их поверхности.

Исходные данные для силового анализа

1) кинематическая схема;

2) массы и моменты инерции звеньев, положения центров масс звеньев;

3) закон движения механизма;

4) внешнее силовое нагружение.

Основные закономерности сухого трения скольжения. Коэффициент, угол и конус трения. Трение в поступательной кинематической паре. Приведенный коэффициент трения в кленовых направляющих.

Сила трения пропорциональна нормальному давлению и направлена противоположно направлению относительной скорости. F = f N

Трение, наблюдающееся между поверхностями двух тел при отсутствии смазки между ними, называется сухим.

Силы трения направлены по касательной к трущимся поверхностям тел в сторону, противоположную направлению движения данного тела. Различают три вида сухого трения: трение

покоя, трение скольжения и трение качения.

Сила трения покоя возникает при попытке вызвать скольжение одного тела по поверхности другого. Сила трения покоя автоматически принимает значение, равное по модулю внешней силе . Величина 0 является максимальным значением силы трения покоя. Когда внешняя сила превзойдет по модулю 0, тело начинает скользить. При этом сила трения продолжает действовать на тело – она называется в данном случае силой трения скольжения. Величина силы трения скольжения

зависит от скорости скольжения. Характер этой зависимости определяется природой тел и обработкой их поверхности.

В случае однородных пар твердых материалов сила трения скольжения практически не зависит от скорости и равна максимальной силе трения покоя. Этого можно добиться и при специальной обработке соприкасающихся поверхностей. Законы сухого трения были сформулированы Кулоном и заключаются в следующем.

Максимальная сила трения покоя и равная ей сила трения скольжения:

1) не зависят от площади соприкосновения трущихся тел;

2) пропорциональны силе нормального давления: FTP = kFn

Безразмерный коэффициент пропорциональности k называется коэффициентом трения (покоя или скольжения, соответственно). Значение коэффициента трения зависит от природы и степени обработки трущихся поверхностей. По третьему закону Ньютона, сила нормального давления n равна по величине и противоположна по направлению силе нормальной реакции опоры: n=- . Поэтому формулу (1) можем переписать в виде: FTR=kN; причем данное соотношение справедливо как длягоризонтальной, так и для наклонной поверхности.В случае скольжения коэффициент трения слабо зависит ототносительной скорости движения трущихся поверхностей.