Последовательность выполнения
Силового анализа механизмов
Силовой анализ выполняется графоаналитическим методом для двух положений механизма (по самостоятельному выбору студента), одно из положений выбирается, когда исполнительное звено совершает рабочий ход, и второе, когда исполнительное звено совершает холостой ход.
Для выполнения силового анализа необходимо:
1) для выбранного положения построить кинематическую схему механизма в масштабе ml и диаграмму сил полезного сопротивления PП.С = f (ji);
2) в масштабе mV построить план скоростей;
3) в масштабе ma построить план ускорений и по нему определить ускорения центров масс и угловые ускорения всех звеньев;
4) для заданного положения механизма определить величину и направление сил полезных сопротивлений;
5) определить величину и направление сил и моментов сил инерции и сил тяжести;
6) расчленить механизм на структурные группы, вычертить их в масштабе ml и в соответствующих точках звеньев приложить все внешние силы, включая силы инерции, силы тяжести и реакции расчлененных кинематических пар;
|
|
7) по ниже приведенной методике построить планы сил для каждой структурной группы и входного звена;
8) определить реакции в каждой кинематической паре механизма;
9) определить потери мощности на трение в каждой кинематической паре и для заданного положения механизма определить мгновенное значение КПД;
10) дать краткий анализ по результатам силового анализа механизма.
Пример оформления графической части проекта представлен на рис.4 приложения 3.
Силы инерции звеньев механизма
Силы инерции – это силы, распределенные по всей длине звена. Для упрощения уравнений (6.1) и удобства их решения, силы инерции приводятся к главному вектору и главному моменту:
, , (6.2)
где mi – масса i-го звена, кг;
Isi – момент инерции i-го звена относительно оси, проходящей через центр масс, кг×м2;
аsi – ускорение центра масс i-го звена, м/c2;
ei – угловое ускорение i-го звена, с-2.
Из уравнений (6.2) следует, что главный вектор приложен к центру масс S звена и направлен противоположно вектору ускорения центра масс. Главный момент Мi направлен противоположно угловому ускорению звена.
Звенья плоских рычажных механизмов могут совершать поступательное, вращательное и плоскопараллельное движения. В зависимости от вида движения и расположения центра масс на звене силы инерции приводятся к главному вектору и главному моменту:
a) если звено совершает возвратно-поступательное движение (ползун), то силы инерции приводятся к главному вектору
; (6.3)
б) если звено совершает вращательное движение вокруг оси, проходящей через центр масс (кривошип), то силы инерции приводятся к главному моменту
|
|
; (6.4)
в) если звено совершает плоскопараллельное движение или вращательное движение вокруг оси, не проходящей через центр масс (кулиса, коромысло, шатун), то силы инерции приводятся к главному вектору и главному моменту
, , (6.5)
где mi, Isi – масса и момент инерции звена относительно оси проходящей через центр масс;
аsi, ei – ускорение центра масс и угловое ускорение звена.
Силы тяжести звеньев определяются по формуле
, (6.6.)
где g = 9,81» 10 м/с2 – ускорение свободного падения.
В заданиях на курсовое проектирование чаще всего массой кривошипа пренебрегают, поэтому Рi = 0. Однако в расчетах следует учитывать массу маховика, который устанавливается на кривошип.
Если модуль сил тяжести или других сил не превышает 5% от модуля наибольшей силы, то этими силами в расчетах следует пренебречь. Определенные таким образом силы прикладывают к соответствующим точкам звеньев механизма, вычерченного в соответствующем положении в масштабе μl.