1.4. Последовательность выполнения силового анализа

механизмов

Для выполнения силового анализа необходимо:

1) для выбранного положения построить кинематическую схему механизма в масштабе ₁ и диаграмму сил полезного сопротивления Р_пс= f(_i); по диаграмме для заданного положения механизма определить величину и направление векторов сил полезных сопротивлений;

2) в масштабе _v построить план скоростей или план аналогов скоростей и по направлению векторов относительных скоростей указать на кинематической схеме направление угловых скоростей всех звеньев механизма;

3) в масштабе _а построить план ускорений и по нему определить ускорения центров масс и угловые ускоренья всех звеньев; направление векторов ускорений центров масс и угловых ускорений указать на кинематической схеме механизма;

4) определить величину и направление сил и моментов сил инерции и сил тяжести звеньев;

5) расчленить механизм на структурные группы, вычертить их в масштабе ₁ и в соответствующих точках звеньев приложить все внешние силы, включая силы инерции, силы тяжести и реакции расчленённых кинематических пар;

6) по ниже приведенной методике построить планы сил для каждой структурной группы и входного звена;

7) определить реакции в каждой кинематической паре механизма;

8) аналогичные расчёты выполнить и для второго выбранного положения механизма;

9) определить среднее расчётное усилие в каждой кинематической паре;

10) определить усреднённые потери мощности на трения в каждой кинематической паре за цикл работы механизма и рассчитать усреднённое значение к. п. д. механизма;

11) задавшись материалом и условиями работы элементов одной из кинематических пар (на выбор проектанта), рассчитать её срок службы до предельного износа;

12) дать краткий анализ результатов силового расчёта механизма.

1.5. Построение планов ускорений

Планы ускорений строятся для выбранного положения механизма с учетом маховика. Для построения планов ускорений необходимо определить истинное значение угловой скорости и углового ускорения кривошипного вала.

Угловое ускорение и угловая скорость кривошипного ва­ла с учетом маховика определяются по следующим формулам:

(1.1)

(1.2)

Амплитудное значение этих параметров определяется по формуле

, (1.3)

где L_n – возбуждающий момент n-й гармоники;

n – номер гармоники.

Угол отклика системы на действие возмущающего фактора (маховика) определяется по следующим формулам:

, (1.4)

. (1.5)

Угловые скорости звеньев рычажного механизма определяются по зависимости (см. часть 1)

, (1.6)

где – аналог угловой скорости i-го звена в рассмотренном положении механизма.

Построение планов ускорений рассмотрим на примерах.

1.5.1. Ускорения характерных точек кривошипного вала

Рис.1.1. Кинематический анализ ведущего звена: а – схема звена; б – план скоростей; в – план ускорений.

Ускорение точки В, принадлежащей кривошипу АВ, определим методом решения векторного уравнения (рис.1.1)

, (1.7)

где – величина вектора нормального ускорения точки В во вращательном движении вокруг точки А; этот вектор всегда направлен к оси вращения в любом положении механизма;

– величина вектора касательного ускорения; этот вектор всегда направлен перпендикулярно кривошипу АВ в любом положении механизма.

Направление этих векторов указано под слагаемыми уравнения (1.7). В дальнейшем в векторных уравнениях будем обозначать: если слагаемое подчеркнуть двумя линиями, то это означает, что вектор известен по величине и направлению, а одной линией – вектор известен по направлению.

Выбираем масштаб ускорений и находим длину отрезков, изображающих на плане ускорений вектора и (см. рис.1.1, в), по следующим формулам:

; , (1.8)

где  – полюс плана ускорений.

Решив уравнение (1.7), графически определяем абсолютное ускорение точки В:

.