Тема 5 . 1. Силовой анализ плоских механизмов.

Силовой анализ – это изучение влияния внешних сил на звенья механизма,на кинематические пары и на неподвижные опоры.

Исследование действия сил необходимо для того6 чтобы можно было рассчитать звенья на прочность,на износостойкость,виброустойчивость,чтобы определить необходимую мощность привода.

Если звенья в процессе работы движутся неравномерно, то кроме внешних сил на них действуют еще силы инерции. Величина сил инерции зависит от ускорения6 а значить, от закона движение начального звена. Методы расчета реакций без учета сил инерции входят в раздел статики, с учетом сил инерции-в раздел кинетостатики.

Элемантарные силы инерции можно привести к главному вектору F_и и главному моменту М_и :

Ғ_и=-та_s; М=- I_s,

где т- масса звена;

а_s-ускорение центра масс;

-угловое ускорение звена;

I_s- момент инерции звена относительно оси, проходящей через центр масс.

С учетом сил инерции уравнения кинетостатики для каждого звена имеют вид:

Ғ_і + Ғ_и=0; М_і + М_и=0,

где Ғ_і–внешние силы ,приложенные к і-му звену.

М_і- моменты пар сил, приложенные к і-му звену.

Силы и моменты пар сил, приложенные к механизму,можно разделить на следующие группы:

А)Движущие силы и моменты сил,совершающие положительную работу; они приложенны к ведомым звеньям.

В)Силы и моменты сил сопротивления совершающие отрицательную работу; Эти силы делятся на силы полезнного сопративления,они приложенны к ведущим звеньям, и силы вредного сопротивления (со стороны среды, в которой движутся звенья).

С)Силы тяжести, которые на отдельных участках движения могут совершать как положительную, так и отрицательную работу.

Однако за цикл движения ( полный оборот ведущего звена) работа этих сил равно нулю,т.к. центры масс движутся по замкнутым тракториям.

Д) Силы взаимодействия между звеньями, т.к. реакции в кинематических

парах. Согласно третьему закону Ньютона, эти сил равны и противоположены по направлению.

Нормальные составляющие сил реакции работы не совершают, а касательные составляющие – это силы трения, и они совершают отрицательную работу.

Силы и моменты пар сил первых трех групп относятся к категории внешних сил.

Силы 4-й группы являются внутренними,если рассматривать весь механизм в целом.Если же рассматривать отдельные звенья, то реакции в кинематических парах со стороны отброшенных звеньев считаются внешними силами и входят в уравнения равновесия.

Силы характеризуется тремя параметрами: величной,направлением и точкой приложения. Рассмотрим , какие из этих параметров являются извесными и какие

неизвестными для этих реакций в различных плоских кинематических парах.

В поступательной паре реакции направлены перпендикулярно направляющей. неизвестных здесь две: величина силы R₀₁ и точка ее приложения.

Во вращательной паре равнодействующая сил реакции направлена по нормали к цилиндрической поверхности т.е. проходит через центр шарнира.

Неизвестными являются: направление реакции и величина силы. Следовательно от каждой силы,действующей в любой низшей кинематической паре,в расчетных

уравнениях появляются две неизвестные величины.