Порядок силового расчета механизмов

В задачу силового расчета входит определение всех сил и моментов пар сил, которые приложены к каждому отдельному звену механизма. Эти силы или моменты надо знать, например, для расчета на прочность отдельных звеньев меха­низма или их частей (деталей).

Для того чтобы механизм совершал требуемое движение, к его входному звену должна быть приложена уравновешивающая сила Р_у или уравновешивающая пара сил, характеризуемая ее моментом М_у – уравно­вешивающим моментом.

Если при силовом расчете механизма в число известных внешних сил не включена инерционная нагрузка на звенья, то силовой расчет механизма назы­вается статическим. Такой расчет состоит из: а) определения реакций в кинема­тических парах механизма, б) нахождения уравновешивающих силы Р_у или момента М_у. Если же, при силовом расчете механизма в число известных внешних сил, приложенных к его звеньям, входит инерционная нагрузка на звенья, то силовой расчет механизма называется кинетостатическим. Для проведения его необходимо знать закон движения ведущего звена, чтобы иметь возможность предварительно определить инерционную нагрузку на звенья.

В тех задачах, где надо определить мощность, затрачиваемую на преодоление трения в кинематических парах механизма, следует поступать так: 1) Вначале определить реакции в кинематических парах, не учитывая трение между элемен­тами кинематических пар; 2) Далее по найденным реакциям подсчитать силы или моменты трения, возникающие в этих парах, и, наконец, по определенным силам или моментам трения подсчитать их мощность.

Силовой расчет производится в такой последовательности.

1. Определяются все внешние силы, приложенные к звеньям механизма, от действия которых требуется найти реакции в кинематических парах.

2. Устанавливается, что приводит в движение извне входное звено, для решения вопроса о том, должна ли быть приложена к ведущему звену уравновешивающая сила Р_у или уравновешивающий момент М_у, чтобы был обеспечен заданный закон движения ведущего звена. В контрольной работе №1 считается, что входное звено приводится в движение с помощью муфты, поэтому к звену 1 приложен момент М_у.

3. Проводится расчленение ведомой кинематической цепи механизманагруппы Ассура (в задании механизм имеет только одну группу Ассура).

4. Проводится силовой расчет каждой группы Ассура в отдельности,таккак группа Ассура является статически определимой системой. Расчет следует начинать с группы Ассура, присоединенной к механизму при его образовании в последнюю очередь; затем перейти к следующей группе и так до тех пор, пока не будет произведен силовой расчет всех групп, образовавших ведомую часть механизма.

5. В заключение производится силовой расчет ведущего звена.

Задачи обычно решают графоаналитическим методом, используя уравнения равновесия сил

. (5.1)

В число сил и моментов, входящих в уравнения (5.1), включаются реакции в кинематических парах группы. Сначала определяются реакции во внешних кинематических парах по условиям равновесия сил, приложенных ко всей группе, а затем во внутренних парах, рассматривая силы, приложенные к отдельным звеньям. На основании первого из уравнений (5.1) в масштабе строится многоугольник сил, который называют планом сил группы.

Для реакций, возникающих между элементами кинематических пар, приняты следующие обозначения: реакция со стороны звена k на звено обозначается , реакция же со стороны звена на звено k соответственно обозначается . Оче­видно, что

. (5.2)

Реакция характеризуется величиной (модулем), направлением и точкой приложения. Пренебрегая трением в кинематических парах, можно отметить следующее. Во вращательной паре подлежат определению величина и направлениереак­ции, так как ее линия действия проходит через ось вращения пары. В поступа­тельной паре подлежат определению величина и точка приложения реакции,таккак известно только то, что направление реакции всегда перпендикулярноосинаправляющих пары. В высшей кинематической паре (паре IV класса) подлежит определению только величина реакции, так как реакция направлена по общей нор­мали к кривым, образующим пару, и приложена в точке их касания.