15). Определение инерционной нагрузки звеньев механизма.
Изучение сил инерции, развивающихся при движении звеньев механизма, ведут в зависимости от характера движения рассматриваемого звена. Движение звеньев механизма по кинематическому признаку разделяют на три группы: поступательное, вращательное или колебательное.
Поступательное движение. В этом случае может встретиться два случая:
а) звено движется с V=const. Сила инерции Pu= -mаs= 0, так как as= 0; инерционный момент Mu= -JsE= 0, так как угловое ускорение звена Е=0;
б) V¹ const. Рu= - mas¹0, Мu= 0, так как Е=0
Звено вращается относительно оси, проходящий через центр тяжести:
а) w= const. В этом случае Е=0 и, следовательно, Мu = -Js Е =0. Сила инерции Рu = -mas =0, так как as =0
б) w ¹ const. При этом Мu = -Js Е ¹0, так как Е ¹0 и Р = -mas =0, так как as =0.
Звено вращается относительно оси, не проходящей через центр тяжести:
а) При w= const, Е=0 и, следовательно, Мu= -J×E=0 Pu= -mas-n
б) Если w ¹ const, то Мu = -Js E¹0, Pu =-mas ¹0, где Е = as-c и аs =asn+as-t.
Сложное плоское, в том числе плоскопараллельное, движение. Это вид движения свойственен шатунам, сателлитам и т.п. Движение звена может быть представлено в виде двух элементарных движений:
а) Переносного поступательного движения вместе с центром тяжести;
б) Относительного вращения звена вокруг центра тяжести.
16) Многокритериальность задач проектирования.
Чтобы получить заданные свойства механизма, надо удовлетворить многим, часто противоречивым условиям, связанным с назначением механизма, его эксплуатацией, технологией изготовления и т. п. Но из всех условий обычно можно выбрать одно основное условие. В рассматриваемом примере это - получение заданной траектории. Все остальные условия называются дополнительными. Например: ограничение длин звеньев, минимальные или заданные габариты, наличие одного или двух кривошипов и т. п. Дополнительные условия в обоих видах синтеза могут быть как кинематическими, так и динамическими, т. е. вид синтеза определяется основным условием.
Критерий оптимизации (целевые функции).
Основное условие обычно выражается в виде функции, экстремум которой определяет выходные параметры синтеза. Эту функцию назовем целевой.
В рассматриваемом примере целевая функция может быть представлена в виде максимального отклонения точки М шатунной кривой от заданной кривой
где ум — ордината точки М шатунной кривой при некотором значении абсциссы х; у — ордината заданной кривой при том же значении абсциссы х
Методы оптимизации в синтезе: Синтез методами анализа - перебор возможных решений по определенной стратегии с проведением сравнительного анализа по совокупности качественных и эксплуатационных показателей; Системы автоматизированного проектирования или САПР - компьютерная программная среда моделирует объект проектирования и определяет его качественные показатели.
17) Условие статической определимости кинематической цепи
Составим условия статистической определимости плоской кинематической цепи. Так как для каждого звена можно написать три уравнения равновесия, то при n звеньев их будет 3n. Учитывая, что реакция каждой низшей пары содержит два неизвестных, уравнение статической определимости для кинематической пары, состоящей из n звеньев с низшими парами, можно записать в виде
3n = 2P5, где P5 – число низших кинематических пар 5 класса.
Для кинематической цепи, имеющей в своем составе низшие и высшие кинематические пары, уравнение статической определимости принимает вид 3n = 2P5 – P4 =0, где Р4 – число высших кинематических пар.
Простейшее решение удовлетворяется при n =1, P5 =1, P4 =1. Оба приведенных уравнения статической определимости кинематической цепи совпадают с условиями, которым удовлетворяют группы Ассура. Таким образом, группы Ассура – статически определимые системы, следовательно, силовой расчет целесообразно вести по группам Ассура.
Кинетостатический расчет механизмов методом планов сил
Алгоритм кинетостатического расчета: 1. произвести структур.анализ мех-ма,записав формулу его строения;
произвести кинематическое исследование механизмов с целью определения ускорений; 2. используя принцип Даламбера, составить схемы нагружения отдельных групп Ассура; 3. силовой расчет начинают с последней, считая по формуле строения механизма группы Ассура; для нее определяют реакции во всех кинематических парах; 4. последовательно приближаясь к начальному звену, рассмотреть равновесие всех остальных групп Ассура; 5. рассмотреть равновесие начального звена с целью определения уравновешивающей силы или момента.
Кинетостатический расчет первичных механизмов.
В машинных агрегатах чаще всего входные звенья совершают вращательное движение. Для кривошипа, например, на три уравнения статики приходится две неизвестных. Несоответствие числа уравнений числу неизвестных вносит неопределенность в решение, чтобы избежать этого, к ведущему звену следует добавить еще один неизвестный силовой фактор в виде уравновешивающих момента Мyp или силы Рур.