3. Динамічний аналіз механізму

Основною метою динамічного дослідження механізму є встановлення залежності між силами або парами сил, які діють на ланки механізму, і його кінематичними параметрами (переміщення, швидкість, прискорення). Ці залежності мають вигляд рівнянь руху механізму. Маючи таке рівняння та діючі сили чи пари сил, можна встановити параметри кінематики.

Динамічний аналіз дозволяє вирішити дві задачі. Перша, або пряма задача – за заданим законом руху початкової ланки механізму визначити зовнішні сили, які забезпечують цей рух. Друга, або зворотна задача – за заданими зовнішніми силами, що діють на ланки механізму, визначити закон руху початкової ланки.

Перша задача – силовий аналіз механізмів, друга – динаміка механізму.

Основні питання першої задачі:

силовий аналіз механізмів з урахуванням сил інерції – кінематика;
визначення зрівноважених сил і моменту;
визначення умов дії сили – самогальмування та кути стиску;

Питання зворотної задачі:

розв’язання рівнянь руху механізму;
визначення приведених сил і пружності приводу;
регулювання ходу механізму, визначення коефіцієнта нерівномірності руху механізму і моменту інерції маховика;
визначення коефіцієнта корисної дії;
визначення параметрів коливань у механізму (врахування пружності ланок, зазорів у кінематичних парах).

Врахування сил тертя значно ускладнює розв’язок обох задач динаміки через нелінійності рівнянь руху механізму. Тому, у першому наближенні, задачі динаміки розв’язуються без урахування сил тертя. Однак слід пам’ятати, що сили тертя можуть суттєво впливати на розв’язок задачі.

При розв’язанні задач динаміки механізмів використовується принцип Д’Аламбера, згідно якого механізм в кожний момент руху можна розглядати в рівновазі, якщо до всіх зовнішніх сил додати сили інерції. В цьому випадку, на відміну від звичайних рівнянь статики, рівняння рівноваги мають назву рівняння кінетостатики.

3.1 Приведення сил корисного опору до кривошипа і побудова графіка приведеного моменту

Після побудови планів положень механізму можна визначити максимальний і мінімальний хід робочої ланки повзуна – , (рис. 7). Наступний крок – це побудова графіку сили корисного опору пропорції та розміри якого приведені в завданні до курсового проекту. Цей графік необхідно побудувати на першому аркуші формату А1 курсової роботи безпосередньо під ходом робочої ланки механізму у вибраному масштабі сили та довжини (рис. 7).

Рис7. Побудова графіку сил корисного опору

За допомогою графіка залежності сили від переміщення робочого органу визначимо значення сили для кожного положення робочого ходу робочої ланки . Кількість значень сили буде відповідати кількості положень механізму, які відповідають його робочому ходу.

У рамках курсової роботи немає потреби робити повний силовий розрахунок механізму, в результаті якого визначаються реакції в кінематичних парах. Тому зводиться тільки до визначення величини та напрямку дії приведеної зрівноважувальної сили , або зрівноважувального моменту який прикладають до початкової (вхідної) ланки. Зрівноважувальна сила або зрівноважувальний момент є таким силовим фактором, який необхідно прикласти до вхідної ланки, щоб вона рухалася за визначеним законом. Розглянемо питання визначення зрівноважувальної сили за допомогою формули:

де - кутова швидкість ланки приведення; , - поточне значення сил, що приводяться і моментів, що діють на ланки; , - поточна лінійна та кутова швидкості ланок що приводяться; - кут між напрямком сили та її переміщенням.