Глава 3 динамический анализ плоских

РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ

При рассмотрении вопросов кинематического анализа механизмов предполагалось движение ведущего звена заданным. Движение ведомых звеньев изучалось в зависимости от заданного движения ведущего звена. При этом силы, действующие на звенья механизма, и силы, возникающие при его работе, не учитывались.

Задачи динамического анализа

1. Задачи силового анализа – изучение влияния внешних сил, сил веса звеньев, сил трения и сил инерции и установление способов уменьшения динамических нагрузок, возникающих при движении механизма.

2. Задачи динамики механизмов – изучение режима движения механизма под действием заданных сил и установление способов, обеспечивающих заданные режимы движения.

Силовой анализ также имеет своей целью определение внешних неизвестных сил, действующих на звенья механизма, а также реакций, возникающих в кинематических парах при движении механизма.

Если известны внешние силы, действующие на звенья механизма, и известны законы движения всех его звеньев, то можно методами, известными из курса теоретической механики, определить: силы трения, реакции связей, силы инерции звеньев, силы сопротивления среды и другие силы, т.е. выполнить силовой расчет механизма.

К динамическому анализу также относятся задачи:

1. Уравновешивание масс в механизмах – устранение дополнительных динамических нагрузок от сил инерции на опоры механизма соответствующим подбором масс звеньев.

2. Регулирование хода машины – определение общего количества энергии, необходимой для воспроизведения заданного движения механизма, сравнительная оценка механизма с помощью коэффициента полезного действия (КПД) и определение мощности.

Силовой расчет называют статическим, если при расчете не учитываются силы инерции. Силовой расчет называют кинетостатическим, если расчет ведется с использованием сил инерции и применением уравнений динамического равновесия.

Силовой расчет в ТММ ведется на основе обыкновенных уравнений равновесия твердых тел – суммы сил (ΣР_i = 0) и суммы моментов (ΣM_i = 0).

СИЛОВОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ ПЛОСКИХ РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ

Классификация сил, действующих на звенья

Механизма

Как указывалось выше, при работе механизма на его звенья действуют внешние силы, а при движении в кинематических парах возникают внутренние силы (реакции).

К внешним силам относятся:

1. Движущие силы – силы, которые стремятся ускорить движение ведущего звена и совершают положительную работу (давление газа на поршень, момент, развиваемый электродвигателем на ведущем валу и т.д.).

2. Силы производственного (полезного) сопротивления – силы, приложенные к ведомому звену, для преодоления которого построена машина (сопротивление при прессовании, резании, сверлении и т.д.) Работа этих сил отрицательна.

3. Силы тяжести G – силы, учитывающие массу звеньев. Работа этих сил равна нулю (при подъеме груза работа силы тяжести отрицательна, а при опускании груза – положительна).

4. Силы непроизводственного (вредного) сопротивления – силы сопротивления, на преодоление которых затрачивается дополнительная работа. К ним относятся силы трения, сопротивление воздуха и др. Работа этих сил отрицательна.

5. Силы инерции Р_u – cилы, появляющиеся при неравномерном движении звеньев механизма.

К внутренним силам относятся реакции в кинематических парах R. Работа нормальных составляющих реакций равна нулю.