Приведение силы инерции и момента от сил инерции к действию только сосредоточенных сил при сложном движении звена.

При движении звеньев механизма в кинематических парах возникают дополнительные динамические нагрузки от сил инерции звеньев. Так как всякий механизм имеет неподвижное звено-стойку, то и стойка механизма также испытывает вполне определенные динамические нагрузки. В свою очередь через стойку эти нагрузки передаются на фундамент механизма. Динамические нагрузки, возникающие при движении механизма, являются источниками дополнительных сил трения в кинематических парах, вибраций в звеньях и фундаменте, дополнительных напряжений в отдельных звеньях механизма, причиной шума и т. д. Поэтому при проектировании механизма часто ставится задача о рациональном подборе масс звеньев механизма. Определив ускорения и скорости звеньев, определяют направление и значение сил инерции звеньев, а также сил полезного сопротивления (если они зависят от скорости движения или перемещения рабочего звена). Для определения сил инерции нужно знать массы и моменты инерции звеньев. Если механизм только проектируется и этих данных нет, то приходится предварительно задаваться ориентировочными формой и массой звеньев, а в последующих расчетах уточняют принятые значения.

Силы инерции — силы, распределенные по всему звену. При определении динамических реакций в кинематических парах для удобства оперирования силы инерции звена приводят к одной равнодействующей при поступательном движении звена (неравномерном) — к равнодействующей, приложенной к центру тяжести звена при неравномерном вращении звена относительно неподвижной оси О с угловой скоростью со и с угловым ускорением. Положение линии действия равнодействующей сил инерции зависит от характера движения звена, поэтому при определении сил инерции все звенья механизма разделим на три группы:

I) звенья, движущиеся поступательно

2) звенья, вращающиеся относительно неподвижной оси

3) звенья, совершающие плоскопараллельное движение.  

24.Силовой расчет механизмов методом планов сил на примере расчета структурных групп II класса или 2-го вида.

Часто в качестве элементов системы при силовом расчете применяются структурные группы Ассура. Эти группы по определению являются статически определимыми. Поэтому система уравнений силового расчета распадается на подсистемы меньшего порядка по числу групп Ассура. При изучении курса ТММ в разделе силового расчета рассматриваются в основном простые рычажные механизмы, состоящие из простейших двухповодковых групп. Разновидностей двухповодковых групп всего пять. Рассмотрим алгоритмы решения задачи силового расчета для двухповодковых групп:

1. группа первого вида с тремя вращательными парами - ВВВ (рис. 12).

2. группа второго вида с двумя вращательными парами и одной поступательной - ВВП (рис. 13).

Кинетостатический расчет зубчатой передачи (метод планов сил).

При проведении расчета нам необходима информация о размерах зубчатых колес и положении контактной нормали в высшей КП. Для эвольвентной передачи необходимо знать радиусы основных r_b1 , r_b2 или начальных окружностей r_w1 , r_w2 и угол зацепления a_w, т.к

r_bi =r_w1 × cos a_w .

По этим размерам в масштабе изображается кинематическая схема механизма, на которую наносятся все известные силы и моменты. Главные вектора и моменты сил инерции рассчитываются по формулам

Ф_i = - m_i× a_Si, M_Фi = I_Si× e_i ,

так как кинематические параметры a_Si, e_i механизма при кинетостатическом расчете заданы.

Примечание: Необходимо отметить, что определение линейных ускорений центров масс и угловых ускорений звеньев, расчет главных векторов и главных моментов сил инерции и расчет сил веса являются предварительными или подготовительными этапами в кинетостатическом силовом расчете. На этих этапах подготавливаются или преобразуются исходные данные. Результаты расчета на этих этапах не входят в результаты силового расчета.

Определим подвижность, число избыточных связей в механизме, а также число неизвестных в силовом расчете:

W_пл = 3× 2 - 2× 2 - 1× 1 = 1, q_пл = 1 + 0 - 1 = 0, n_s = 2× 2 + 1× 1 + 1 = 6,

т.е. в нашем механизме неизвестно 6 компонент реакций, для решения задачи силового расчета необходимо составить 6 уравнений кинетостатики. Структурный анализ механизма показывает, что механизм состоит из одного первичного механизма (звено 1 и стойка) и монады (структурной группы, состоящей из одного звена 2). Анализ начнем со второго звена так, как к нему приложен заданный момент сопротивления. Уравнения равновесия для звена 2: векторное уравнение силового равновесия

_{_ _ __}

å F = 0; F₂₁ + G₂ + F₂₀ = 0;

уравнение моментов относительно точки В

å M_B = 0; M_c2 + M_Ф2 + F₂₁× r_b2 = 0.

В начале решается уравнение моментов и определяется величина силы F₂₁. Затем графически в масштабе m_F, по векторному уравнению сил строится многоугольник сил из которого определяется величина и направление реакции F₂₀. Расчетная схема для звена 1 приведена на рис. 26. Уравнения равновесия для звена 1: векторное уравнение силового равновесия

_{_ _ __}

å F = 0; F₁₂ + G₁ + F₁₀ = 0;

^??

уравнение моментов относительно точки А

å M_А = 0; M_c1 - M_Ф1 + F₁₂× r_b1 = 0.

Для звена 1 движущий момент M_д1 рассчитывается по уравнению моментов, а величина и направление реакции F₁₀ определяется графически (рис.27), построением плана сил в масштабе m_F.

 

 

Кинетостатический расчет кулачкового механизма (метод планов сил). При проведении расчета необходима информация о размерах и форме профиля кулачка, длине толкателя и радиусе ролика. По этим данным в масштабе изображается кинематическая схема кулачкового механизма, на которую наносятся все известные силы и моменты, а также главные вектора и главные моменты сил инерции

 

Определяется подвижность, число избыточных связей в механизме, а также число неизвестных в силовом расчете:

 

W_пл = 3× 3 - 2× 3 - 1× 1 = 2, где W_о = 1, W_м = 1,

q_пл = 1 + 1 - 1 = 0, n_s = 2× 3 + 1× 1 + 1 = 8,

т.е. в данном кулачковом механизме неизвестно 8 компонент реакций, для решения задачи силового расчета необходимо составить 8 уравнений кинетостатики. Структурный анализ механизма показывает, что механизм состоит из одного первичного механизма (звено 2 и стойка) и структурной группы, состоящей из толкателя 3 и ролика 3¢. Особенность этой группы - местная подвижность ролика. В данном случае местная подвижность выполняет функцию замены в высшей паре трения скольжения трением качения. Положение ролика относительно толкателя не имеет значения, поэтому в паре с местной подвижностью нет уравновешивающего момента. Силовой расчет начнем с рассмотрения ролика. Уравнение силового равновесия:

_ _{_} _

å F = 0; F_{3¢ 2} + F_{3¢ 3} = 0;

Из этого уравнения определяется направление вектора F_{3¢ 3} , которое в данном случае совпадает с контактной нормалью.

Затем рассматривается звено 3, расчетная схема для которого дана на рис.30. Из уравнения моментов относительно точки С

å M_С = 0; M_c3 + M_Ф3 - F_33¢ × h_CF33¢ = 0

определяется величина F_33¢ , а извекторного уравнения силового равновесия

_{_ _ __}

å F = 0; F₃₂ + G₃ + F_33¢ = 0,

по построенному в масштабе m_F плану сил, величина и направление вектора F_33¢ (см. рис. 30).

 

Уравнения равновесия для звена 2: векторное уравнение силового равновесия

_{_ _ __}

å F = 0; F_{3¢ 2} + G₂ + F₂₀ = 0;

уравнение моментов относительно точки В

å M_В = 0; - M_д2 + M_Ф2 + F_{3¢ 2} × h_{BF3¢ 2} = 0.

уравнение моментов относительно точки В

å M_В = 0; - M_д2 + M_Ф2 + F_{3¢ 2} × h_{BF3¢ 2} = 0.

Для звена 2 момент M_д2 рассчитывается по уравнению моментов, а величина и направление реакции F₂₀ определяется графически построением плана сил в масштабе m_F.

 

25. Силовой расчет механизмов методов планов сил на примере расчета структурных групп II класса 1-го вида.

-

 

⇐ Предыдущая12345678Следующая ⇒

Поделиться: