- •3. Аналитический метод кинематического и силового анализа плоского рычажного механизма
- •3.1. Кинематический анализ
- •Координаты кинематических пар
- •Скорости и ускорения кинематических пар
- •Продолжение табл. 3.2
- •3.2. Кинематический анализ звена
- •Для ускорений имеем аналогичные зависимости:
- •Ускорения центра масс звеньев
- •3.3.1. Разделение механизма на структурные группы
- •Рис 3.5. Разбиение механизма на структурные группы
- •Первая группа
- •3.3.2. Силовой анализ механизма
- •3.3. Силовой анализ механизма
- •Полезная нагрузка
- •Массы и моменты инерции звеньев
- •Реакции в кинематических парах
- •Окончание табл. 3.6
- •3.3.3. Силовой анализ первичного механизма
- •Диаграмма уравновешивающего момента
- •3.4. Динамический анализ привода механизма
- •Рис 3.9. Структурная схема механизма
3.3. Силовой анализ механизма
Силовой
анализ проводится с целью определения
усилий в кинематических парах. При
работе механизма на его звенья действуют
силы полезного сопротивления, силы
тяжести, силы инерции, трения в
кинематических парах и другие внешние
силы. Для
определения нагрузок, действующих на
звенья, и реакций в кинематических парах
применяется метод
кинетостатики.
Этот метод заключается в том, что если
к движущейся системе, кроме внешних,
сил приложить силы и моменты инерции
и
,
то систему можно условно считать
находящейся в равновесии и применить
к ней уравнения равновесия.
Для выполнения силового анализа необходимо задать: внешние силы, действующие на механизм, массы и размеры звеньев, их массу и момент инерции.
3.3.1. Разделение механизма на структурные группы
Для решения задачи силового анализа механизм разделяется на структурные группы и рассматривается равновесие группы или одного из ее звеньев. Расчленение механизма на структурные группы обусловлено необходимостью определения усилий во внутренних кинематических парах и тем, что они являются статически определимыми конструкциями. Достаточно для нахождения решения только системы уравнений равновесия, составленных для звеньев группы. Методика составления системы уравнений равновесия для тел разработана в теоретической механике.
Разбиение
механизма на структурные группы показано
на рис. 3.5. Условие
разбивки:
степень подвижности каждой группы
.
Это два звена и три кинематические пары
пятого класса (включая внешнюю
кинематическую пару), или одно звено и
две кинематические пары, из которых
одна пятого класса и одна четвертого.
|
Первая группа |
Вторая группа |
Третья группа |
|
|
|
|
Рис 3.5. Разбиение механизма на структурные группы
Расчет начинается со структурной группы, к звену которой приложены заданные силы полезного сопротивления, а заканчивается входным звеном.
Будем учитывать следующие категории сил:
силы полезного сопротивления;
силы тяжести звеньев;
силы инерции.
Ползун
охарактеризуется как тело с массой
,
прикрепленное к звену. Определим степень
подвижности структурных групп
Первая группа
вторая
группа
![]()
третья
группа
![]()
3.3.2. Силовой анализ механизма
Для выполнения силового анализа звена должна быть применена одна из программ ТММ301 - ТММ325 в соответствии с заданием.
Предварительно
должна быть построена диаграмма полезной
нагрузки
.
Способ построения диаграммы полезной
нагрузки показан на рис. 3.6.
На оси
ползуна отмечается условный ноль хода
ползуна. В сторону рабочего хода в
порядке возрастания номеров положений
ползуна измеряется перемещение ползуна
и откладывается на диаграмме для
соответствующего номера. Далее строится
график
,
на котором отмечаются экстремумы,
соответствующие моментам останова
ползуна и определяющие величину хода
ползунаH. В левую часть
диаграммы от точек экстремумов проводим
горизонтальные линии, строим ось силы
полезного сопротивления в удобном
масштабе и встраиваем заданную форму
графика силы полезного сопротивления
.
Диаграмма полезной нагрузки должна быть приведена на чертеже.
![]()
Рис. 3.6. Построение диаграммы полезной нагрузки
Положение
точек останова ползуна следует уточнить,
рассчитав по формуле
проекцию
скорости ползуна на его ось. В точках
останова она должна менять свой знак.
Для
каждого положения механизма необходимо
снять, как это показано на рис. 3.6, и
занести в табл. 3.4 величину силы полезного
сопротивления. Для положений ползуна,
соответствующих холостому ходу
.
Сила
положительна, если её направление
совпадает с направлением оси ползуна
,
и отрицательна, если они направлены в
противоположные стороны.
С помощью
программы ТММ05 по данным табл. 3.4
необходимо создать файл полезной
нагрузки (zvsps). Программа
запрашивает номер звена, к которому
присоединен ползун. Последовательно
для каждого положения
величина силы
.
Таблица 3.4



