5.4.2. Графо-аналитическое решение задачи силового расчёта

Рассмотрим случай, характерный для курсовых проектов, когда силы тяжести и инерции пренебрежимо малы по сравнению с усилием R₄₃. Расчетная схема представлена на рис. 5.11а. Реакция R₃₄ была найдена при расчете предыдущей структурной группы и .

Назовем нормальным – направление вдоль оси звена, касательным – перпендикулярно оси. На рис. 5.11а показаны нормальные n₂, n₃ и касательные ₂, ₃ направления для звеньев 2 и 3. Реакции в шарнире A₁ – R₁₂ и в шарнире C₁ – R₆₃, неизвестные как по величине, так и по направлению, будем искать в проекциях на эти направления.

Уравнение равновесия всей структурной группы в целом:

(5.27)

Здесь четыре неизвестных. Касательные составляющие найдем, рассматривая равновесия отдельных звеньев.

Равновесие звена 2 в виде равенства нулю суммы всех моментов относительно точки B₁:

R₁₂^l_AB = 0

показывает, что при принятых допущениях R₁₂^ = 0.

Равновесие звена 3 в виде равенства нулю суммы всех моментов относительно точки B₁:

R₆₃^l_BC + R₄₃h₄₃ = 0

позволяет определить величину R₆₃^. Длину плеча h₄₃ можно замерить на выполненной в масштабе расчетной схеме.

Теперь уравнение равновесия (5.27) можно решить графически путем построения плана сил (см. рис. 5.11б).

План сил представляет собой графическое изображение уравнения равновесия. Сначала в выбранном масштабе K_F отложите известные силы R₄₃ и R₆₃^. Потом замкните план, проведя линии действия R₆₃ⁿ и R₁₂ⁿ.

Примечание. Силовой расчет этой структурной группы рассмотрен на примере схемы 3 главного механизма шестизвенного пресса. Для схемы 1, в которой совпадают точки B₁ и A₂ R₆₃^ = 0 и план сил упрощается до треугольника. В схеме 2 точки B₁ и A₂ не совпадают, но расположены иначе, R₆₃^  0 и все выкладки аналогичны, но план сил имеет несколько другую конфигурацию.

5.5. Силовой расчет кривошипа

Структурные группы, силовой расчёт которых рассмотрен в предыдущем подразделе являются статически определимыми уравновешенными системами. В отличие от них, кривошип, отдельно взятый, имеет число степеней свободы W = 1. Поэтому сам по себе он не является уравновешенной системой. Его силовой расчет надо рассматривать в более широком контексте – вместе с силами, приводящими его в движение.

5.5.1. Одноколенный кривошип

Наиболее часто встречающийся случай в курсовых проектах по ТММ.

Тип силового расчета кривошипа зависит от того, как передается крутящий момент с вала двигателя на вал кривошипа. На рис. 5.12 показаны два варианта, рис. 5.12а – момент передается через рядный двухступенчатый зубчатый редуктор, рис. 5.12б – момент передается через планетарный зубчатый редуктор схемы A.

5.5.1.1. Силовой расчет кривошипа при передаче крутящего момента

через рядный зубчатый редуктор

Целью расчета является определение реакции в опоре кривошипа. Расчетная схема показана на рис. 5.13а. Она соответствует общей схеме, изображенной на рис. 5.12а. Здесьреакция со стороны шатуна 2 на кривошип. Величина и направление реакциибыли определены выше при силовом расчете структурной группы (любой).F_У – уравновешивающая сила, по своему физическому смыслу – это реакция в зацеплении колес 3-4, и именно эта сила вращает кривошип, – угол зацепления. Все параметры зубчатых колес определены при проектировании привода. Если расчетную схему (рис. 5.13а) выполнить в масштабе, с соблюдением направления сил, то плечиh₂₁, h_У можно замерить прямо на чертеже.

Кривошипы обычно уравновешены, то есть их центр масс находится на оси вращения, поэтому силы инерции среди внешних сил тут нет. Вес кривошипа G₁ часто пренебрежимо мал по сравнению с, но для общности учтём и его.

Уравновешивающую силу найдем из условия равновесия кривошипа в виде равенства нулю суммы моментов всех сил относительно точки O:

Тогда уравнение равновесия кривошипа:

(5.28)

Уравнение (5.28) решим графически, путем построения плана сил (рис. 5.13б). Векторы,иоткладываем в масштабе с учетом направления. Замыкая план, находим искомый вектор. Замеряя его на плане, и, умножая длину на масштабный коэффициент плана, определяем величину реакции.