22. Основные задачи динамики механизмов и машин. Классификация сил, действующих в механизме.

Динамика - раздел механики машин и механизмов, изучающий закономерности движения звеньев механизма под действием приложенных к ним сил.

В основе динамики лежат три закона, сформулированные Ньютоном, из которых следует:

Из первого закона: Если равнодействующая всех внешних сил, действующих на механическую систему равно нулю, то система находится в состоянии покоя.

Из второго закона: Изменение состояния движения механической системы может быть вызвано либо изменением действующих на нее внешних сил, либо изменением ее массы.

Из этих же законов следует, что динамическими параметрами механической системы являются:

•инерциальные (массы m и моменты инерцииI);

•силовые (силы Fij и моменты сил Mij);

•кинематические (линейные a и угловые e ускорения). Задачи: Прямая задача динамики - определение закона движения системы при заданном управляющем силовом воздействии.

Обратная задача динамики - определение требуемого управляющего силового воздействия, обеспечивающего заданный закон движения системы.

Методы составления уравнений (динамической модели системы):

•энергетический (уравнения энергетического равновесия - закон сохранения энергиb);

•кинетостатический (уравнения силового равновесия с учетом сил инерции по принципу Д'Аламбера). Все силы, действующие в механизме, подразделяются на: внешние, действующие на исследуемую систему со стороны внешних систем и совершающие работу над системой. Эти силы в свою очередь подразделяются на: движущие, работа которых положительна (увеличивает энергию системы); сопротивления, работа которых отрицательна (уменьшает энергию системы). Силы сопротивления делятся на: силы полезного (технологического) сопротивления - возникающие при выполнении механической системы ее основных функций; силы трения (диссипативные) - возникающие в месте связи в КП и определяемые условиями физико-механического взаимодействия между звеньями (работа всегда отрицательна); взаимодействия с потенциальными полями (позиционные) - возникают при размещении объекта в потенциальном поле, величина зависит от потенциала точки, в которой размещается тело (работа при перемещении из точки с низким потенциалом в точку с более высоким - положительна; за цикл, т.е. при возврате в исходное положение, работа равна нулю). Потенциальные поля – силы тяжести или веса. внутренние, действующие между звеньями механической системы. Работа этих сил не изменяет энергии системы. В механических системах эти силы называются реакциями в КП. расчетные (теоретические) - силы, которые не существуют в реальности, а только используются в различных расчетах с целью их упрощения:

1.силы инерции - предложены Д'Аламбером для силового расчета подвижных механических систем;

2.приведенные (обобщенные) силы - силы. совершающие работу по обобщенной координате равную работе соответствующей реальной силы на эквивалентном перемещении точки ее приложения.

23. Силы инерции в поступательном движении

Этот вид движения характерен тем, что траектории, скорости и ускорения всех точек звена одинаковы. Рассматривая звено, как неизменяемую систему одинаковых элементарных масс, каждая из которых развивает элементарную силу инерции, будет иметь систему параллельных одинаковых, направленных в одну сторону сил. Равнодействующая таких сил по аналогии с системой элементарных сил веса будет приложена в центре тяжести звена (ибо не имеет значения движется тело к центру земли или в каком-либо ином направлении, т.к. при изменении ориентации тела центр тяжести его не меняет положения). Эта сила будет лишь больше или меньше силы тяжести – это зависит от ускорения, с которым оно движется.

Если звено движется поступательно с ускорением это значит, что на него действует неуравновешенная сила . Для того, чтобы тело находилось в равновесии достаточно к его центру тяжести приложить равную и противоположную силу . Тогда в этот момент сумма всех сил станет равной нулю, т.е. наступает состояние равновесия.

Равнодействующая сила инерции звена, движущегося поступательно, равна произведению его массы на ускорение и приложена в центре масс звена. Система сил инерции в данном случае приводится к равнодействующей.