Порядок силового расчета

Силовой расчет позволяет определить

Исходные данные для силового расчета

1. Кинематическая схема механизма

2. Инерционные характеристики

3. Закон движения входного звена

4. Силовое нагружение.

1. Усилия в кинематических парах

2. Момент или движущую силу, которые могут преодолеть заданное сопротивление и обеспечивающие заданный закон движения механизма.

1. Структурный анализ механизма и определение порядка расчета. Порядок силового расчета является обратным порядку кинематического исследования, т.е. силовой расчет начинается с последней (считая от ведущего звена) присоединенной группы и кончается силовым расчетом начального звена.

2. Кинематическое исследование и определение ускорений центров масс всех звеньев механизма, а также угловые ускорения всех вращающихся и плоско движущихся звеньев.

3. Определение сил и моментов инерции. В общем случае, когда тело совершает плоское движение, все силы инерции приводятся к главному вектору и главному моменту сил инерции, который в свою очередь раскладывается на пару сил. Если движение тела поступательное, то главный момент сил инерции равен нулю, если вращение вокруг закрепленного центра масс – то главный вектор сил инерции равен нулю.

4. Определение усилий в кинематических парах и недостающей силовой нагрузки.

Принцип Д’Аламбера:

При движении механической системы активные силы, силы реакций связей вместе с силами инерции образуют равновесную систему сил для каждой точки системы. Таким образом, в конкретный момент времени можно к рассматриваемой системе применять уравнения статики:

При этом, если все моменты разложены на пары сил, а расчетные схемы построены в одном масштабе, то плечи для определения моментов берутся с чертежа в мм, а за положительное направление поворота принимают направление против часовой стрелки. Для нахождения сумм сил строятся планы сил в определенном масштабе, который может быть различным для различных расчетных схем.

Существует ряд правил, позволяющих упростить решение поставленной задачи:

- Для звена, входящего в поступательную пару, если все силы проходят через одну точку, то и реакция поступательной пары будет проходить через эту точку, а, следовательно, останется только одна неизвестная – ее значение, а направлена эта реакция перпендикулярно направляющей.

- Для звена входящего во вращательную пару известна точка приложения реакции – шарнир, но неизвестно направление и величина. Для упрощения вычислений довольно часто раскладывают эту реакцию на составляющие: нормальную - параллельно звену и тангенциальную – ему перпендикулярно.

- Для звена входящего в две вращательные пары и ненагруженного внешними нагрузками – реакции в этих парах будут направлены вдоль звена, навстречу друг другу.

Для каждой расчетной схемы может быть решена задача с тремя неизвестными. Если в предложенной расчетной схеме две неизвестных величины (величина и направление одной силы; величины двух сил, при этом их направления известны), то результат можно получить, используя план сил.

Если в предложенной расчетной схеме три неизвестных (и при этом возможно составить уравнение моментов!) то:

- Для нахождения одной неизвестной (направление силы известно, а величина нет) необходимо составить уравнение моментов относительно той точки, относительно которой полностью неизвестная сила (и величина и направления не заданы) не имеет плеча.

- Составляют план сил для нахождения неизвестной силы.

Метод Жуковского

Для применения этого метода необходимо повернуть план скоростей на (рекомендуется поворачивать в сторону противоположную). Переносим все заданные силы, действующие в рассматриваемый момент времени на звенья механизма, в том числе и силы инерции, в одноименные точки повернутого плана скоростей, не изменяя при этом величины и направления этих сил. (Силы реакции в Рычаге Жуковского не участвуют!) Составляем уравнение моментов всех перенесенных сил относительно полюса плана скоростей, т. е. рассматриваем план скоростей как некоторый рычаг с опорой в полюсе плана скоростей, находящийся под действием всех рассматриваемых сил в равновесии. Плечи всех сил берутся непосредственно с чертежа в мм.

Подобная геометрическая интерпретация принципа возможных перемещений представляет значительные удобства для решения многих задач динамики механизмов. Метод этот получил название метода Жуковского по имени ученого, которым он был предложен, а рычаг, которым пользуются в этом методе, назван рычагом Жуковского.

Метод Жуковского может быть применен для нахождения величины какой-либо одной неизвестной силы из числа сил, входящих в уравнение моментов, если точка приложения и направление этой силы заданы, а также заданы величины, направления и точки приложения всех остальных сил. В самом деле, в этом случае в записанном уравнении будет только одна неизвестная величина искомой силы, которая из него и определится.

Силы инерции, действующие на звенья кривошипно-ползунного

механизма

1 Построение плана механизма в масштабе.

2. Кинематическое исследование механизма

Построение плана скоростей.

Построение плана ускорений.

; ; ; ;;

3 Определение сил инерции.

Звено 1:, т.к.;.

Звено 2:,.

Звено 3:,, т.к..

Знак «минус» показывает, что силы инерции направлены противоположно ускорениям центров масс, а моменты сил инерции направлены противопол