Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

teorija_mehanizmov_i_mashin_belanov_savenkov

.pdf
Скачиваний:
19
Добавлен:
17.05.2015
Размер:
2 Мб
Скачать
☆

131

При t = 2t′ швидкість сягає максимальної величини (рис. 5.8, б)

υ =υmax =

1

amaxtв +amax

t

в

−

1

к

 

t 2

=

3

amaxtв −

1

4

a

max

 

t 2

=

1

amaxtв .

 

 

 

 

в

 

 

 

 

в

 

8

4

2

16

8

2

tв

16

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При t = t′′ = 3t′

υ =υ′′ = 81 amaxtв +amax 2t′− 12 к4(t′)2 =

=

1

a

t

 

+a

 

 

2

t

в

−

1

4

a

max

4

 

t 2

=

1

 

a

 

 

t

 

;

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

в

 

 

 

8

 

 

4

2

 

 

 

 

16

8

 

 

 

 

 

 

 

 

max

 

 

max

 

 

 

 

 

tв

 

 

 

 

max

 

 

 

 

 

S = S′′ =

1

 

 

 

2

 

1

 

 

 

 

 

tв

 

 

1

 

 

 

 

tв2

 

1

 

amax

 

tв3

 

amaxtв

+

 

amaxtв 2

 

 

+

 

 

amax 4

 

−

 

 

4

 

 

8

 

=

96

8

4

 

2

16

6

 

tв

64

= 961 amaxtв2 +161 amaxtв2 + 81 amaxtв2 −121 amaxtв2 = 1196 amaxtв2 .

3) При t''< t < tв маємо:

 

a =

dυ

 

 

 

′′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

= −amax +к(t −t );

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ =υ′′+ ∫t

adt =υ′′−amax (t −t′′)+

 

1

к(t −t′′)2 ;

2

 

t′′

 

 

 

 

 

 

 

 

S = S′′+ ∫t

υdt = S′′+υ′′(t −t′′)−

1

amax (t

−t′′)2 +

1

к(t −t′′)3 .

2

6

t′′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При t = 4t′ = tв (рис. 5.8, в)

132

S = S

 

 

=

11

 

a

 

 

 

t 2

+

1

 

a

 

 

t

 

 

t

в

 

 

−

1

 

a

 

 

 

t 2

+

1

4

a

max

 

t3

=

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

в

 

 

96

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

4

 

 

2

 

max 16

6

tв

64

 

 

 

 

max

 

 

 

 

 

max в

 

 

 

 

max

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=

 

12

a

 

t 2

=

1

a

 

 

t 2 ;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

96

 

8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max в

 

 

 

 

max

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

звідки

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

amax

=

 

8

Smax

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ =

1

a

 

 

t

 

−a

 

 

 

t

в

 

 

+

1

 

4

 

a

max

 

 

t 2

= 0;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

 

 

4

 

2

 

 

 

tв

16

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max

 

 

 

 

max

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ

max

=

1

a

max

t

в

 

 

=

 

 

1

t

в

8

Smax

;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tв2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υmax = 2

Smax

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3. Діаграма прискорень – дві рівні рівнобокі трапеції (рис. 5.9, а)

Прискорення, швидкості і переміщення веденої ланки мають різні аналітичні вираження для кожного з п’яти інтервалів часу, відповідних п’ятьом

відрізкам ламаної, яка зображає діаграму прискорень. Нехай t′ =ξtв , тоді

 

 

 

tв

tв

(1−4ξ).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t′′−t′

=

 

−2t′ =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

 

 

 

 

dυ

 

 

 

 

 

 

 

amax

 

amax

 

 

1

 

 

 

 

 

 

1) При

0 < t < t' маємо

a =

= кt , де

 

к =

=

;

υ =

кt

2

;

 

1

 

dt

 

t′

ξtв

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S =

кt3 .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

При t = t′

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ =υ

′ =

1

 

amax

(ξtв )2 =

 

1

amaxξtв;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2 ξtв

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S = S′ =

1

2

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 amaxξ

 

 

tв .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

133

2) При t'< t < t'' маємо:

a = ddtυ = amax = const,

через це υ =υ′+amax (t −t′),

S = S

′

′

′

)+

1

′ 2

 

 

+υ (t −t

2

amax (t −t ) .

 

 

 

 

 

 

 

При t = t′′

υ =υ′′ = 12 amaxξtв +amax 12 (1−4ξ)tв = 12 amaxtв (1−3ξ);

S

= S′′ =

1

amaxξ

2tв2 +

1

amaxξtв

 

1

(1−4ξ)tв +

1

amax

1

(1

−4ξ)tв

2

=

6

2

2

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

=

1

amaxξ2tв2

+

1

amaxξtв2

−amaxξ

2tв2 +

1

amax

1

tв2

(1−8ξ +

16ξ2 )

=

 

6

4

2

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

=− 65 amaxξ2tв2 + 14 amaxξtв2 + 81 amaxtв2 −amaxξtв2 +2amaxξ2tв2 =

=76 amaxξ2tв2 − 43 amaxξtв2 + 81 amaxtв2 ;

S = S′′ = 241 amaxtв2 (28ξ2 −18ξ +3).

3) При t''< t < t''' маємо:

 

 

a =

dυ

= amax −к(t −t′′),

звідки

dt

 

 

 

υ =υ′′+amax (t −t′′)− 12 к(t −t′′)2 ;

S = S′′+υ′′(t −t′′)+ 12 amax (t −t′′)2 − 16 к(t −t′′)3 .

134

Рисунок 5.9 – Діаграми руху штовхача

135

Аналогічно розв’язуються задачі для останніх двох інтервалів. При t = t +t′′ одержуємо

υ =υmax

= 2 amaxtв (1

−3ξ)+amax (t′)− 2

ξtв

(t′)

=

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1 amax

2

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

amax

 

 

 

 

 

 

 

 

=

a

t

 

(1−3ξ)+a

 

ξt

 

−

 

ξ

2t 2

=

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

max

в

 

 

 

max

 

в

 

2 ξtв

 

в

 

 

 

=12 amaxtв − 23 amaxξtв +amaxξtв − 12 amaxξtв =

=−amaxξtв + 12 amaxtв;

υ =υmax = 12 amaxtв (1−2ξ);

S =

1

amax (3 −18ξ +28ξ2 )tв2 +

1

amax (1

−3ξ)ξtв2

+

1

amaxξ2tв2

−

1

 

amax

ξ3tв3 =

24

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6 ξtв

= 81 amaxtв2 − 34 amaxξtв2 + 76 amaxξ2tв2 + 12 amaxξtв2 − 32 amaxξ2tв2 + 12 amaxξ2tв2 −

− 16 amaxξ2tв2 = 81 amaxtв2 − 14 amaxξtв2 ;

S = 12 Smax = 18 amaxtв2 (1−2ξ).

Таким чином,

Smax = 14 amaxtв2 (1−2ξ).

На рис. 5.9 (б, в) діаграми (υ,t) і (S,t) одержані шляхом графічного

інтегрування.

Якщо ξ = 0, то

136

υmax =

1

amaxtв і

Smax =

1

amaxtв2

2

4

 

 

 

 

(результат, одержаний при розгляді випадку 1).

Якщо ξ =

1

, то

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

υmax =

amaxtв

 

 

 

і

 

 

Smax

=

 

 

amaxtв2

 

 

 

 

 

 

 

8

 

 

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(результат, одержаний при розгляді випадку 2).

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Виразимо amax і

υmax через

 

Smax :

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

amax =

 

 

4

 

 

 

 

 

Smax

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1−2ξ

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υmax

=

1

amaxtв (1−2ξ)=

1

 

 

 

 

4

 

 

 

 

 

Smax

tв (1−2ξ),

 

 

 

 

 

(1−2ξ)

2

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

tв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υmax

 

= 2

Smax

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4. Діаграма прискорень – косинусоїда (рис. 5.10, а).

Позначивши через amax максимальну

 

абсолютну величину

прискорення, маємо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

а = amax cos кt,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

але при t = tв повинно бути кtв =π,

звідки к =

π .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Отже,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dυ

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

πt ;

 

 

 

 

 

 

 

 

а =

 

= amax

cos

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

dt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υ = ∫t

adt

 

 

=

tв

sin πt amax ;

 

 

 

 

 

 

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

S = ∫υdt =

 

tв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

πt

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

π

2 amax 1−cos

tв

.

 

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

137

Рисунок 5.10 – Діаграми руху штовхача

138

t

При t = 2в (рис. 5.10, б) маємо

υ =υmax = πtв amax .

При t = tв (рис. 5.10, в) маємо

S = Smax = π22 amaxtв2 .

Отже,

 

amax =

π 2

S

max

= 4,93

 

S

max

 

;

 

 

2

 

 

2

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tв

 

 

 

 

 

 

 

 

tв

 

 

 

υmax =

amax

tв =

π 2

Smax

 

tв

 

;

 

 

або

π

 

 

2

2

 

 

π

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υmax =

π

Smax

 

=1,57

 

Smax

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

tв

 

 

 

 

 

 

 

tв

 

 

 

 

Як це випадає із одержаних результатів і рис. 5.10 (в), графік переміщень в даному випадку зображує собою косинусоїду, зміщену відносно

вісі абсцис на відстань Smax2 . У відповідності з цим одержаний закон руху називають косинусоїдальним.

5. Діаграма прискорень – синусоїда (рис. 5.11, а)

Аналогічно попередньому

 

а = amax sin кt,

 

 

 

 

але при t = tв маємо кtв = 2π, через це к =

 

2π

і

а = amax sin

2πt

.

 

 

 

Отже,

 

 

 

 

tв

 

 

 

tв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

t

 

tв

 

 

 

 

2πt

 

 

 

υ = ∫adt =

 

 

 

 

 

 

 

 

 

amax 1

−cos

 

;

 

 

2π

tв

 

 

0

 

 

 

 

 

 

 

 

139

Рисунок 5.11 – Діаграми руху штовхача

140

t

2

 

 

 

 

 

 

S = ∫υdt =

tв

 

2πt

 

2πt

 

 

 

amax

 

−sin

 

.

4π

2

tв

tв

0

 

 

 

 

t

При t = 2в (рис. 5.11, б) маємо

υ =υmax = πtв amax .

При t = tв (рис. 5.11, в) маємо

S = Smax = tπв2 amax .

2

Звідси

 

amax

= 2π

 

Smax

=

6,28

Smax

 

;

 

 

 

2

2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

tв

 

 

tв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

υmax =

tв

2π

 

Smax

 

, або

 

υmax = 2

Smax

 

.

 

 

 

 

 

2

 

tв

 

π

 

tв

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Хоча одержаний закон руху веденої ланки і називають звичайно синусоїдальним, але крива відстаней не є синусоїда. Ординати S точок цієї

кривої складаються із ординат прямої

S1 =

Smaxt

і ординат синусоїди

tв

 

 

 

 

 

 

 

 

S2

=

Smax

sin

2πt

, що можна використати при побудові кривої відстань.

 

 

 

 

2π

tв

 

 

 

У всіх розглянутих вище випадків максимальне прискорення і максимальна швидкість штовхача виражаються в залежності від ходу Smax штовхача і часу tв віддалення наступним способом:

amax = ка Smax ;

tв2

υmax = кυ Stmax ,

в

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]