Силовой расчет
ЛЕКЦИЯ 6
Г.
ТММ. Динамика.
Модуль 2
ТЕОРИИ МЕХАНИЗМОВ И МАШИН
По
ЛЕКЦИИ
Условия перехода от звена с распределенной массой к модели с точечными массами.
- Сохранение размеров звена .
- Сохранение массы звена:
- Сохранение положения центра масс
- Сохранение момента инерции
Очевидно, что выполнить три последних условия системой с двумя массами невозможно, поэтому при статическом уравновешивании механизмов ограничиваются выполнением только двух первых условий. Чтобы обеспечить выполнение всех трех условий необходимо ввести третью массу.Рассмотрим применение метода замещающих масс при полном и частичном статическом уравновешивании кривошипно-ползунного механизма.
Полное статическое уравновешивание кривошипно-ползунного механизма.
Постановка задачи:
Дано:
Определить: Массы противовесов для перемещения центра масс механизма в неподвижную точку - .
Распределим массы звеньев по методу замещающих масс и сосредоточим их в центрах шарниров. Тогда для шатуна:
Так как в шарнире скреплены 2 и 3 звенья, то там сосредоточенна масса .
На продолжении звена 2 располагаем противовес – корректирующую массу, для того чтобы центр масс связки звеньев 2 и 3 (точечные массы ) переместился в шарнир , уравнение статических моментов запишется в виде:
.
Рассмотрим кривошип:
Теперь в шарнире сосредоточены массы . На продолжении кривошипа располагаем противовес – корректирующую массу, для того, чтобы центр масс всего механизма переместился в шарнир - неподвижную точку. Уравнение статических моментов относительно шарнира запишется в виде:
B поставленной задачи, задаются либо расстоянием по условиям удобства размещения противовесов на механизме, а корректирующие массы рассчитывают, либо решают обратную задачу, задают корректирующие массы, а место их расположения рассчитывают по приведенным зависимостям.
Министерство образования и науки Российской Федерации
Калужский филиал государственного образовательного учреждения высшего профессионального образования
«Московский государственный технический университет
имени Н.Э. Баумана»
(КФ МГТУ им. Н.Э. Баумана)
Кафедра ФН5-КФ «Прикладная механика»
Краткое содержание: Силовой расчет. Исходные данные для силового расчета. Порядок силового расчета. Метод Жуковского. Силы инерции, действующие на звенья кривошипно-ползунного механизма. Пример выполнения ДЗ№2.
Силовой расчет рычажных механизмов
Во время движения механизма в его кинематических парах действуют силы, являющиеся силами взаимодействия между звеньями. Напомним, что эти силы относятся к категории внутренних по отношению к механизму в целом. Нагруженность кинематических пар силами взаимодействия является важной динамической характеристикой механизма. Знание сил в кинематических парах необходимо для расчета звеньев механизма на прочность, жесткость, вибростойкость, износоустойчивость, для расчетов подшипников на долговечность и для проведения других подобных расчетов, выполняемых при проектировании механизма. Определение внутренних сил, а также — в целом ряде задач — сил и пар сил, приложенных к механизму извне, составляет содержание его силового расчета.
Изложение методов силового расчета будет сделано только для плоских механизмов. При этом примем, что механизм имеет плоскость симметрии, которая параллельна плоскости движения и в которой действуют все приложенные силы. Указанному условию отвечает очень большое число механизмов энергетических, технологических, транспортных машин и различных приборов.
Силовой расчет следует выполнять с учетом ускоренного движения звеньев, так как их ускорения в современных быстроходных машинах весьма значительны. Неучет ускоренного движения звеньев вызовет недооценку нагружающих сил, что может привести к ошибкам в дальнейших инженерных расчетах.
Учет ускоренного движения звеньев выполним методом кинетостатики, условно приложив к каждому подвижному звену механизма главный вектор, и главный момент сил инерции. Тогда для каждого звена можно записать уравнения кинетостатики.
Главный вектор, и главный момент сил инерции определяются по уравнениям:
эти уравнения предполагают, что главный вектор сил инерции приложен к центру масс и направлен в сторону противоположную соответствующему ускорению, а главный момент сил инерции направлен против углового ускорения и его удобнее разбивать на пару сил:
.
Следует подчеркнуть, что никакой силы ; и никакой пары сил к звену в действительности не приложено. Главный вектор и главный момент сил инерции не имеют никакого физического содержания и в расчетных уравнениях играют роль не более чем чисто математических величин, посредством которых учитывается влияние ускоренного движения звеньев.
Силы в кинематических парах, являющиеся искомыми, определяют из уравнений, в которых они содержатся в составе сумм. Поскольку значения сил инерции зависят от ускорений, искомые силы также зависят от ускорений. Следовательно, для проведения силового расчета надо знать закон движения механизма.