Кинетостатика рычажного механизма

6.1. Силовой расчет механизма [1,2].

Вычисляются массы звеньев механизма по методике, изложенной в задании. Вычисляются силы тяжести звеньев и прикладываются в центрах их масс. Если звено является ползуном, то его центр масс располагается в центре элемента кинематической пары, образуемой ползуном с направляющей. Если звено является стержнем, то его центр масс располагается в середине длины. Если звено образует жесткий треугольник, то центр тяжести его расположен на пересечении медиан этого треугольника. Если звено является ломаным стержнем, то его центр масс находится на линии, соединяющей середины частей стержня в точке, расстояние от которой до центров масс этих частей

где m=m_j+m_k – масса звена; m_j,m_k – массы частей звена; r – расстояние между центрами масс частей звена.

На основе информации, полученной в результате построения плана ускорений, определить силы и моменты сил инерции звеньев

где – линейное ускорение центра масс S_i звена i; – угловое ускорение звена i; I_si – момент инерции звена i относительно оси, проходящей через центр масс звена перпендикулярно плоскости движения.

Для ползуна I_si = 0. Для звена в виде стержня

где l_i – длина звена.

Для звена, состоящего из нескольких частей – стержней

где m_j, l_j и r_j – масса, длина и расстояние до центра масс части звена с номером j от центра масс звена; - количество частей звена.

Силы инерции прикладываются в центрах масс звеньев, а моменты сил инерции – к звеньям механизма.

К выходному звену механизма прикладывается обобщенная сила Q как сила сопротивления движению этого звена.

К входному звену прикладывается обобщенная уравновешивающая сила Р_у в направлении движения этого звена. Действительное направление этой силы определяется в результате силового расчета механизма.

Кинематическая схема механизма с приложенными нагрузками изображается в масштабе.

Силовой расчет структурных групп и входного звена проводится в первом приближении, то есть без учета сил трения в кинематических парах.

В порядке, обратном порядку кинематического расчета, проводится силовой расчет структурных групп. Для этого они изображаются отдельно вместе с приложенными к ним нагрузками и реакциями в кинематических парах. Силовой расчет желательно вести как методом планов сил, так и аналитическим методом, для проверки правильности вычислений. Большое расхождение в результатах вычислений и графических построений указывает на ошибку в вычислениях или построениях планов сил.

Силовой расчет механизма заканчивается силовым расчетом входного звена, в результате чего определяется обобщенная уравновешивающая сила Р_у.

Если при построении плана сил встретятся силы, которые не могут быть отложены в масштабе плана сил отрезком более 1 мм, то их можно не изображать на плане сил. Однако в расчетах подобные силы нужно учитывать.

6.2. Определение уравновешивающей обобщенной силы

методом Жуковского [1,2]

Для этого строится повернутый на 90° (в любую сторону) план скоростей (рычаг Жуковского) и все силы прикладываются в точках этого плана, одноименных с точками их приложения к звеньям механизма. Моменты сил заменяются парами сил, которые прикладываются в некоторых точках соответствующих звеньев и направляются так, чтобы момент этих сил был равен и одинаково направлен с исходным моментом. Из условия равновесия моментов сил относительно полюса повернутого плана находят уравновешивающую силу, приложенную к некоторой точке входного звена. По этой силе определяют уравновешивающий момент.

6.3. Определение сил трения в кинематических парах [1,2]

Силы трения в кинематических парах определяют по реакциям, найденным силовым расчетом, по формулам

где f= 0,15 – коэффициент трения между звеньями.

Если кинематическая пара вращательная, то определяется моменты силы трения

где d – диаметр элементов звеньев, образующих в кинематических парах (принять d = 0,02 м).

6.4. Определение КПД механизма [1,2].

Мгновенная мощность движущих сил, необходимая для обеспечения заданного движения механизма при заданных силах, равна

N= N _П -N_G-Nin+N _Т ,

где N_П = w _Р Q или N_П = v_P Q - полезная мощность, затрачиваемая выходным звеном на совершение полезной работы (по определению всегда положительна; N_G - мощность сил тяжести; ; – мощность сил инерции для всего механизма; -мощность сил инерции, условно приложенных к звену ; ; – мощность, затрачиваемая на работу против сил трения в поступательной кинематической паре, образованной звеньями i и j; v_ij – линейная скорость звена i относительно звена j в кинематической паре, образованной звеньями и ; – мощность, затрачиваемая на работу против сил трения во вращательной кинематической паре; w _ij – угловая скорость звена i относительно звена j; k – число кинематических пар механизма.

КПД рычажного механизма

Следует напомнить, что по указанной методике определяется мгновенный КПД механизма, который может иметь любой знак, в отличие от циклового КПД который традиционно приводится в качестве характеристики механизма. Знак определяется знаком .

В некоторых положениях механизма может оказаться, что и . Это означает, что в этом положении механизм может совершать заданное движение без потребления энергии от двигателя и для этого положения .

Теоретически не исключена и возможность достижения в некоторых положениях механизма равенства . Достижение такого равенства означает, что в данный момент времени механизм движется по инерции. В таком положении движущими силами являются силы тяжести и инерции. Для таких положений механизма и определить не возможно.

6.5. Определение приведенной обобщенной силы

Поскольку мгновенная мощность сил, приложенных к механизму, известна, приведенный момент, приложенный к входному звену механизма равен

Если входное звено механизма движется поступательно, то определяется приведенная сила

6.6. Определение приведенных инерционных

характеристик механизма [1,2]

Определяются кинетические энергии всех звеньев механизма

Приведенный момент инерции вращающегося входного звена

Для входного звена, движущегося поступательно, определяется приведенная масса

Далее следует записать дифференциальное уравнение движения исследуемого механизма в приведенной форме.

Библиографический список

Артоболевский И.И. Теория механизмов и машин. 4-е изд. перераб. и доп. М.: Наука. 1988. 640с.

Попов С.А. Курсовое проектирование по теории механизмов и механике машин. М., 1986.

СТП ВгТУ 001-98. Курсовое проектирование. Организация, порядок проведения, оформление расчетно-пояснительной записки и графической части. Воронеж. гос. техн. ун-т. Воронеж, 1998. (№ 186-98).

Содержание

1. Цели расчетно – проектировочных работ

Дата добавления: 2019-02-13; просмотров: 274; Мы поможем в написании вашей работы!

Поделиться с друзьями:

⇐ Предыдущая 1 234 Следующая ⇒

Мы поможем в написании ваших работ!