Лекция 6
Визначення зрівноважувальної сили механізму методом М.Є.Жуковського. Теорема М.Є. Жуковського про жорсткий важіль. Знаходження зрівноважувального моменту цим методом для чотириланкових механізмів другого классу. Тертя у поступальних кінематичних парах. Основні закони ковзання. Тертя у клинчастій та циліндричній поступальних кінематичних парах.
Часто возникает потребность в определении величины уравновешивающей силы механизма, не прибегая к длительному и сложному кинетостатическому расчету всего механизма. Определить уравновешивающую силу механизма можно при помощи теоремы Н.Е. Жуковского о «жестком рычаге», в основу которой положен закон сохранения энергии. Теорема Н.Е. Жуковского формулируется так: если механизм под действием приложенных сил находится в равновесии, то в равновесии будет находиться и жесткий рычаг, представляющий собой повернутый на 900 план скоростей.
Пусть в заданном положении механизма требуется определить уравновешивающую силы Ру, действующую со стороны шестерни z1 на колесо z2, жестко связанное с ведущим звеном 1 рычажного механизма, если на ведомые звенья механизма действуют внешние силы Рi(i=1,2,…5), а направление вектора 
, приложенного к зубчатому колесу полюсе зацепления К, задано углом 
(рис. 3.10, а).
Для определения Ру методом Жуковского построим план скоростей (рис. 3.10, б) и в точках, соответствующих точкам приложения внешних сил к звеньям механизма, приложим силы Рi, повернув их на 900 в одну и тоже сторону, например по часовой стрелке. Записав уравнение равновесия «жесткого рычага»(уравнение моментов сил относительно полюса лана скоростей), определим величину силы Py :
где hi – плечи соответствующих сил на плане скоростей
Из полученного уравнения следует, что при определении уравновешивающей силы методом Н.Е. Жуковского не имеет значения, в каком масштабе выполнено построение плана скоростей. Поэтому этот метод реализуем и в тех случаях, когда истинные скорости движения звеньев не известны. Для этого достаточно задаться произвольным отрезком (ра), выражающим в некотором неизвестном масштабе скорость точки, принадлежащей звену механизма, а затем, построив лан скоростей, найти силу Ру методом Жуковского.
Если на звено действует изгибающий момент, то его раскладываем на пару сил, привязанную к характерным точкам звена, положение которых известно(например оси вращательных кинематических пар)
Уравновешивающая сила является условной, и её используют лишь для вопросов, связанных с определением мощности или работы машины.
Трение
Основные понятия относящиеся к трению находятся в ГОСТ 27674-88 «Tpeниe, изнaшивaниe и cмaзкa. Tepмины и oпpeдeлeния».
Трение является сложным физико-химическим процессом, сопровождающийся выделением тепла. Это вызвано тем, что перемещающиеся тела оказывают сопротивление относительному движению. Мерой интенсивности сопротивления относительному перемещению является сила (момент) трения.
В нашу задачу не входит подробное ознакомление современных теорий трения и методов расчета трущихся элементов машин. Мы займемся элементарными сведениями, необходимыми для решения простейших задач. Многие из которых известны вам из курса теоретической механики.
Различают трение качения, трение скольжения, а также сухое(трение без смазочного материала), граничное(полусухое, полужидкое) и жидкостное трение(трение со смазочным материалом).
Если суммарная высота микронеровностей взаимодействующих поверхностей:
· больше, чем высота слоя смазки, то - сухое трение.
· равна высоте слоя смазки, то -граничноетрение.
· меньше, чем высота слоя смазки, то - жидкостное.
Сухое трение наблюдается во фрикционных, ременных передачах, винтовых парах. В подшипниках скольжения, подпятниках, обычно наблюдается жидкостное трение.
Сухое и жидкостное трение по своей природе совершенно различны и поэтому изучаются разными разделами науки. При сухом трении сопротивление движению возникает за счет контакта неровностей поверхностей тел, а при сухом трение сопротивление возникает в результате сопротивлению сдвига слоев смазки разделяющей поверхности. Сухое трение обычно принято характеризовать коэффициентом трения, а жидкостное трение характеризуют динамической вязкостью смазочного материала.
Различают также трение покоя (без макросмещения поверхностей) и трение движения. В отличие от силы трения покоя, сила трения движения производит определенную работу.
Основные положения о сухом трении:
1. Коэффициент трения можно считать постоянным и силы трения пропорциональными нормальным давлениям только в определенном диапазоне скоростей и нагрузок
2. Силы трения всегда направлены в сторону, противоположную относительным скоростям
3. трение покоя в начальный момент движения в большинстве случаев больше трения движения(например коэф. трения покоя сталь по стали с минимальной смазкой 0,2…0,4, трение движения 0,1…0,15 «Физические величины. Справочник» под ред. Григорьева И.С.)
4. с увеличением скорости движения сила трения в большинстве случаев уменьшается, приближаясь к некоторому постоянному значению
5. с возрастанием удельного давления сила трения в большинстве случаев увеличивается
6. с увеличением времени предварительного контакта сила трения возрастает.