- •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. Силовой анализ механизма
- •3.3.1. Разделение механизма на структурные группы
- •Рис 3.5. Разбиение механизма на структурные группы
- •Первая группа
- •3.3.2. 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 . Силаположительна, 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 положениявеличина силы.
Таблица 3.4