«Силовой анализ рычажного механизма»
МИНОБРНАУКИ РОССИИ
Юго-Западный государственный университет
Кафедра механики, мехатроники и робототехники
Лабораторная работа №2
«Силовой анализ рычажного механизма»
КУРСК 2020
СИЛОВОЙ АНАЛИЗ МЕХАНИЗМОВ
В процессе силового анализа механизмов определяют:
· обобщенные движущие силы ( или моменты сил), которые должны быть приложены к входным звеньям механизма для преодоления сил сопротивления и осуществления заданного движения;
· реакции в кинематических парах, в том числе силы и моменты сил трения;
· коэффициент полезного действия механизма.
Силовой расчет механизма позволяет решать следующие инженерные задачи:
- определение оптимальных конструктивных форм звеньев механизма путем проведения расчета их на прочность, жесткость, устойчивость;
- расчет опор и направляющих на долговечность;
- выбор мощности двигателя;
- уравновешивание движущихся масс;
- регулирование неравномерности вращения кривошипа;
- расчет фундамента машины и др.
КАТЕГОРИИ СИЛ, ДЕЙСТВУЮЩИХ В МЕХАНИЗМАХ
На звенья механизмов действует совокупность сил, которые разделим на следующие категории:
1. Силы тяжести. Являются объемно-распределенными, т.е. приложенными к каждой материальной точке звена, однако могут быть приведены к равнодействующей, приложенной к центру масс звена и направленной вертикально вниз. Работа сил тяжести в произвольный момент времени может быть как положительной, так и отрицательной. Однако для цикловых механизмов, у которых центр масс движется по замкнутой траектории, работа сил тяжести за полный период движения равна нулю.
2. Силы полезного (технологического) сопротивления. Приложены к исполнительным звеньям механизма, который и создан для их преодоления. Силы полезного сопротивления, как правило, действуют на рабочем ходу механизма, однако могут быть переменными во времени или зависеть от целого ряда факторов (скорости, координаты, температуры и др.). По знаку работа данных сил отрицательна.
3. Силы вредного сопротивления и трения. К этой категории относятся силы аэродинамического сопротивления среды, в которой происходит работа механизма, а также силы трения в кинематических парах, которые по своей природе могут быть различны (силы сухого трения, силы вязкого сопротивления и др.). Работа их по знаку всегда отрицательна. На практике для звеньев, не имеющих большой парусности, силами аэродинамического сопротивления пренебрегают, а силы трения в кинематических парах, как правило, принимают в расчет лишь на уточняющих стадиях силового анализа.
4. Силы (моменты сил) инерции. Возникают из-за ускоренного движения звеньев механизма. Являются объемно- распределенными, но могут быть приведены к главному вектору и главному моменту сил инерции. Порядок этого приведения рассмотрим далее отдельно. Работа сил инерции в любой момент времени по знаку произвольна, а за полный период равна нулю(для цикловых механизмов).
5. Движущие силы (моменты сил). Движущие силы в механизмах принято называть уравновешивающими, так как они обеспечивают устойчивую (динамически уравновешенную) работу механизма. Приложены к входным звеньям механизма, и их работа за цикл движения положительна, хотя в отдельные моменты времени может быть и отрицательной (режимы динамического торможения).
6. Реакции в кинематических парах. Возникают в местах соприкосновения звеньев, заранее не известны, и поэтому являются предметом силового анализа механизма. Принято раскладывать силу реакции i-того звена на j-тое звено на нормальную (вдоль звена) и тангенциальную (перпендикулярно звену) составляющие и обозначать соответственно 