Силовой расчет механизма

Рассмотрим 4 положение механизма. Исходные данные:

Веса звеньев:	Моменты инерции:	Усилие на ползун:
= 50 H	= 0,03 кгм2	= 2000 H
= 140 H	= 1 кгм2
= 160 H	= 1,2 кгм2
= 100 H	= 0,35 кгм2
= 80 H

1) Определение сил инерции звеньев – . силы инерции приводятся к одной результирующей силе, приложенной в центре тяжести звена, и направленной противоположно ускорению центра тяжести звена. = = · 9,075 = 46,25 H

= · 18,88 = 269,44 H

= · 51,55 = 840,77 H

= · 49,37 = 503,26 H

= · 48,64 = 396,66 H 2) Определение моментов пары сил инерции звеньев – моментов пары сил инерции звеньев направлены противоположно угловым ускорениям звеньев. = = 0 (т. к. = const ⇒ = 0) = 1 · 33,19 = 33,19 Hм = 1,2 · 64,43 = 77,32 Hм = 0,35 · 25,93 = 9,08 Hм = 0 (т к = 0) 3)Определение реакции в кинематических парах структурной группы второго класса второго вида (звенья 4 и 5).

Действие отброшенных звеньев заменено действием реакций ₃₄ и ₀₅ , которые необходимо определить. Разложим реакцию ₃₄ на две составляющие:

– действующую вдоль звена DE

– действующую перпендикулярно звену DE;

При этом Реакция ₀₅ будет проходить через центр шарнира Е ⊥ Х-Х (пара поступательная) так как все силы, действующие на звено 5, проходят через точку E.

Порядок нахождения искомых реакций в структурной группе II₂ представлен в табл. 5.

Таблица 5. Порядок силового расчета группы II₂ (4;5)

№ П/П	Искомые реакции	Уравнения равновесия	Равновесие
1		= 0	Звена 4
2		= 0	Структурной группы 4 - 5
3		= 0	Звена 5

1. Величина может быть непосредственно получена из уравнения равновесия звена 4.

Звено 4 находится под действием следующих сил: веса ₄ , силы инерции ₄ и момента , составляющих реакции ₃₄ , и реакции ₅₄ , которой заменено действие отсоединенного звена 5.

= 0

Откуда = = = 105,82 H 2. Составляем уравнение равновесия структурной группы, приравнивания нулю векторную сумму всех сил, действующих на группу II₂:

= 0 Для построения диады сил (плана сил) переведем силы, входящие в уравнение, в отрезки схемы:

Масштаб сил: = = = 10 H/мм

Сила, Н		Масштаб сил, H/мм	отрезки плана, мм
		10 H/мм
	105,82		11
	503,26		50
	100		10
	80		8
	396,66		40
	2000		200

Начинаем строить план с точки

Измерив отрезки с плана сил, получим искомые реакции: = 111 · 10 = 1110 H

= 11 · 10 = 1110 H

18 · 10 = 180 H

3. Реакция во внутренней кинематической паре определяется из условия равновесия звена 5:

= 0 Из плана сил очевидно, что искомой реакцией будет отрезок

= 160 · 10 = 1600 H

4) Определение реакций в структурной группе II₁ (2;3) Прикладываем в точке D силу . Неизвестную силу ₁₂ - реакция 1 звена (кривошипа) на 2 (шатун) раскладываем на две составляющие: . Эта сила проходит через центр шарнира A, как всякая реакция во вращательной кинематической паре. неизвестную силу ₀₃ - реакция стойки на звено 3 (коромысло) раскладываем на две составляющие: . Эта сила проходит через центр шарнира С, как всякая реакция во вращательной кинематической паре. Порядок определения реакций приведен в таблице 6, и на соответствующих планах сил. Таблица 6 Порядок силового расчета группы II₁ (2;3)

№ П/П	Искомые реакции	Уравнения равновесия	Равновесие
1		= 0	Звена 2
2		= 0	Звена 3
3		= 0	Звенья 2 и 3
4		= 0	Звена 2

1. Сумма моментов всех сил звена 2 относительно точки B: = 0

Откуда = = = 60,5 H

2. Сумма моментов всех сил звена 3 относительно точки B: = 0

Откуда = = = 783,5 H

3. Из уравнения равновесия звеньев 2 и 3 определим реакции = 0 Для построения диады сил (плана сил) переведем силы входящие в уравнение в отрезки схемы:

Масштаб сил: = = = 11,1 H/мм

Сила, Н		Масштаб сил, H/мм	отрезки плана, мм
		11,1 H/мм
	783,5		71
	160		14
	840,77		76
	1110		100
	140		13
	269,44		24
	60,5		5

Измерив отрезки с плана сил, получим искомые реакции:

= 3 · 11,1 = 33,3 H

= 71 · 11,1 = 788,1 H

= 79 · 11,1 = 876,9 H

= 79 · 11,1 = 876,9 H

4. Из уравнения равновесия звена 2 определим реакцию (реакция 3 звена на второе)

= 0

Из плана сил очевидно, что искомой реакцией будет отрезок

= 98 · 11,1 = 1087,8 H

5 ) Силовой расчет механизма 1 класса. Рассмотрим равновесие звена OA. К нему приложены силы:

В точке A – реакция , в точке O реакция стойки , в точке S₁ – вес кривошипа и 1.Определим уравновешивающий момент :

= 0 = 0,005 · (-50 · 29 + 876,9 · 19) = 76,06 Hм 2.Из уравнения равновесия звена 1 определим реакцию :

= 0

Для построения диады сил (плана сил) переведем силы, входящие в уравнение, в отрезки схемы:

Масштаб сил: = = = 8,77 H/мм

Сила, Н		Масштаб сил, H/мм	отрезки плана, мм
		8,77 H/мм
	876,9		100
	50		6
	46,25		5

Измерив отрезки с плана сил, получим искомые реакции:

= 98 · 8,77 = 859,46 H

Потребная мощность привода механизма.

= = = = 1,39 кВт.

Где - полезная мощность, η – КПД двигателя.