- •Лекция № 1
- •1. Строение механизмов
- •1.1. Основные понятия и определения
- •1.2. Классификация кинематических пар
- •1.3. Примеры механизмов
- •1.4. Структурные формулы механизмов
- •Лекция № 2
- •1.5. Контурные избыточные связи и локальные избыточные связи в кинематических парах
- •2. Рычажные механизмы
- •2.1. Структурный анализ рычажных механизмов
- •2.2. Структурный синтез рычажных механизмов
- •Лекция № 3
- •2.3. Кинематический анализ рычажных механизмов
- •2.3.1. Аналитический метод кинематического анализа рычажных механизмов
- •2.3.2. Графоаналитический метод кинематического анализа рычажных механизмов
- •Лекция № 4
- •Лекция № 5
- •2.4. Силовой анализ рычажных механизмов
- •2.4.1. Аналитический метод силового анализа механизмов
- •Лекция № 6
- •2.4.2. Действие сил в кинематических парах с учетом трения
- •Звено 3
- •Звенья 1-2
- •2.4.3.Графоаналитический метод силового анализа рычажных механизмов
- •Лекция № 7
- •2.4.4. Применение принципа возможных перемещений для определения уравновешивающего момента или уравновешивающей силы
- •2.4.5.Рычаг Жуковского
- •Лекция №8
- •3. Зубчатые механизмы (передачи).
- •3.1 Основной закон плоского зацепления.
- •Лекция № 9
- •3.3 Эвольвентная цилиндрическая прямозубая передача.
- •3.3.2 Основные параметры зубчатого колеса и зубчатой передачи.
- •3.3.3 Основные параметры зацепления.
- •Лекция №10
- •3.3.4 Особенности зубчатых передач внутреннего зацепления.
- •3.3.5 Особенности реечной зубчатой передачи.
Лекция № 7
Механизм с гидроцилиндром. Расчетная схема механизма показана на рис. 2.20, а. На схеме не указаны силы инерции и моменты сил инерции звеньев, которыми можно пренебречь ввиду их малости.
На первом этапе расчета определим силы в кинематических парах А, В, С рассматривая весь механизм как неделимую структурную единицу. При этом мысленно “заморозим” поршень в гидроцилиндре в расчётном положении.
Для системы сил, приложенных к звену 3, составим уравнение моментов относительно точки В
.
или
.
Здесь через с индексом обозначены плечи соответствующих сил относительно точки механизма. Плечи сил могут быть определены непосредственно по схеме механизма, изображенного в масштабе (рис. 2.20, а).
С этой целью момент трения представлен парой сил , приложенных в точках С и В,
.
Неизвестная касательная составляющая силы определяется как
. (2.111)
Для системы сил, приложенных к звеньям 1 и 2 гидроцилиндра, составим уравнение равновесия в виде суммы моментов сил относительно точки
.
.
Здесь плечи сил на звеньях 1,2 определяются аналогично плечам на звене 3.
Значение и направление силы определяется из соотношения:
. (2.112)
Для определения нормальных составляющих сил в кинематических парах составим векторное уравнение равновесия механизма с “замороженным” гидроцилиндром, сгруппировав силы по звеньям:
. (2.113)
Здесь силы, известные по величине и направлению подчеркнуты двумя чертами, неизвестные по величине нормальные составляющие сил подчеркнуты одной чертой.
Решим векторное уравнение (2.113) графически – путем построения плана сил (рис. 2.20, б). Масштабный коэффициент сил определим по максимальной известной силе, у нас
. (2.114)
Величина масштабного коэффициента определяет отрезки, изображающие другие известные силы
и т.д.
Построение силового многоугольника. Проведем линию действия силы параллельно . Из произвольной точки на этой линии, являющейся точкой конца вектора силы , откладываем отрезок , изображающий вектор силы , и т.д. согласно уравнению сил (2.113). Из конца последнего отрезка известной силы проведем линию действия силы параллельно . Точка пересечения двух направлений определяет на них отрезки и , изображающие векторы сил и .
.
Полный вектор каждой силы определяется с помощью полученного многоугольника сил и равен геометрической сумме нормальной и касательной составляющих.
Используя построенный многоугольник сил (рис. 2.20, б), можно определить неизвестную силу в шарнире В и уравновешивающую силу .
Для определения силы, действующей в шарнире В, рассмотрим равновесие звена 3
.
Или
, (2.115)
откуда
При определении уравновешивающей силы , приложенной к ведущему звену 2, следует учесть силы и , действующие в поступательной кинематической паре звеньев 1 и 2 в точках и . Направление этих сил известно – перпендикулярно оси цилиндра, а величина их подлежит определению.
Запишем уравнение равновесия звена 2
.
. (2.116)
Здесь ,
.
Величины и определяются из плана сил (рис. 2.20, б).
.
ввиду малости на плане сил не показана.
Уравновешивающая сила как движущая сила направлена вдоль линии действия гидроцилиндра АВ. Знак уравновешивающей силы положителен, т.к. ее направление совпадает с направлением положительной скорости .
Силу взаимодействия звеньев 1 и 2 можно определить из уравнения моментов:
;
;
откуда
. (2.117)
Плечи сил определяются по схеме механизма.
Сила определяется как разность сил и .
В реальных механизмах с гидроцилиндром, как правило, сила тяжести звеньев 1 и 2 гидроцилиндра бывает пренебрежимо мала по сравнению с силой тяжести звена 3 и другими силами, приложенными к выходному звену.
В этом случае силовой расчет механизма значительно упрощается.
Для рассматриваемого механизма с гидроцилиндром при пренебрежении массами звеньев 1 и 2 на звеньях механизма будут действовать силы .
Касательная составляющая силы в шарнире не изменит своего значения, тогда как касательная составляющая силы в шарнире А и силы и будут равны нулю. Таким образом, сила в шарнире окажется направленной вдоль линии оси гидроцилиндра.
План сил такого механизма представлен на рис. 2.20, в.