Материал: Бурлака, Кучеренко, Мазоренко, Тищенко, Основы теории механизмов и машин

Внимание! Если размещение файла нарушает Ваши авторские права, то обязательно сообщите нам

Раздел 4. Силовой анализ механизмов

135

 

 

 

Врезультате силового анализа группы

определяются реакции в кинематических парах А,

Ви С .

Вкинематической паре А на звено 2 со стороны звена 1 действует реакция R12 , а в кинематической паре В

на звено 3 со стороны стойки – реакция R03. Учитывая, что эти кинематические пары вращательные, раскладываем реакции R12 и R03 на нормальные и тангенциальные составляющие: R12n и R12 , R03n и R03 (рис.4.10,а).

Направления этих составляющих принимаем произвольно. Если в результате расчета значение составляющей получим с отрицательным знаком, то это будет свидетельствовать о том, что ее истинное направление противоположно ранее принятому.

1). Значения R12 и R03 можно получить из

уравнения равенства нулю суммы моментов всех сил, действующих на звенья 2 и 3, относительно шарнира В.

Для звена 2:

mB Fk R12

AB l G2 h2 l

 

 

2

Fu2 hu2 l Mu2

0.

(4.2)

 

Для звена 3:

 

 

 

mB Fk R03

BC l G3 h3 l

 

 

3

Fu3 hu3 l Mu3

0.

(4.3)

 

В уравнениях (4.2) и (4.3): h2 и h3 плечи сил тяжести G2 и G3 относительно точки B; hu2 и hu3 плечи сил инерции Fu2 и Fu3 относительно точки B.

136

 

 

Лекция 8

 

Из уравнения (4.2) определяем величину и

направление составляющей R12 :

 

R

 

 

G2 h2 Fu2 hu2 Mи2 l

,

(4.4)

 

 

 

12

 

 

AB

 

 

 

 

 

а из уравнения (4.3) величину и направление R03

:

R

 

G3 h3 Fu3 hu3 Mи3 l

.

(4.5)

 

03

 

 

CB

 

 

 

 

 

Все линейные размеры, входящие в уравнения (4.4) и (4.5), измеряются по чертежу группы (рис 4.10,а).

2). Составляем векторное уравнение равновесия сил, действующих на группу 2-3:

Fk R12n R12 G2 Fu2 G3

2,3

Fu3 R03 R03n 0. (4.6)

В этом уравнении неизвестны величины и направления составляющих R12n и R03n реакций R12 и R03.

При этом известно, что линии действия этих составляющих проходят по осям звеньев AB и BC.

При составлении уравнения векторной суммы сил желательно придерживаться следующего порядка:

начинать и заканчивать уравнение необходимо силами, величины которых неизвестны;

сначала суммировать силы действующие на одно звено, а затем на второе.

Величины составляющих R12n и R03n реакций могут быть определены построением согласно уравнения (4.6)

Раздел 4. Силовой анализ механизмов

 

137

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

векторного

многоугольника

(рис.4.10,б),

который

называется планом сил.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Для этого из произвольной точки "p"

откладываем

в масштабе

F

первую известную силу из уравнения

(4.6) – составляющую

 

 

 

реакции

 

 

в виде вектора

 

 

.

R

 

R

pa

 

 

12

 

 

 

 

12

 

 

 

 

 

 

 

Далее, к

вектору

 

 

прибавляем

вектор

 

 

,

pa

 

ab

изображающий в том же масштабе

 

 

F следующую силу

 

 

2 .

 

 

 

 

 

 

 

из уравнения (4.6) – силу тяжести G

 

 

 

 

 

 

 

Продолжая

геометрическое

 

сложение в

порядке,

указанном в уравнении (4.6), получаем последовательно

вектора bc, cd, de

и eg , изображающие соответственно

известные силы

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и

 

.

 

 

 

 

 

F

 

, G ,

F

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

u2

3

 

u3

03

 

 

 

 

 

 

 

После построения всех известных сил, через начало

вектора

 

 

 

(точку

"p" )

проводим

прямую

 

kl

 

pa

параллельно

линии

действия

нормальной

реакции

 

 

n

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

(параллельно AB),

а через конечную точку

"g" вектора

 

 

– прямую

 

 

 

mn, параллельно линии действия

 

eg

 

 

 

нормальной

реакции

 

n

(параллельно

BC). Точка

"s"

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

03

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

пересечения этих прямых является решением уравнения

(4.6). Эта точка определяет начало вектора sp и конечную точку вектора gs, которые в масштабе F соответственно изображают составляющие R12n и R03n . Так как векторная

сумма сил равна нулю, то направление векторов sp и gs выбираем таким образом, чтобы векторный многоугольник был замкнутым.

138

Лекция 8

3). Реакции R12 и R03 определяем по составляющим из векторных уравнений:

 

 

 

R

 

 

R

 

R

n ;

 

R

 

 

R

 

 

R

 

n .

(4.7)

12

 

 

12

12

03

03

03

 

 

 

Соединив

точку

"s"

с точкой "a" на плане сил,

получим реакцию

 

 

 

 

в виде вектора

 

 

. Аналогично,

 

R

12

 

 

sa

соединив точки

"e"

 

 

и

 

"s" , получим реакцию

 

03

в виде

 

 

 

R

вектора

 

.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

es

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4). Для определения реакции R23 в кинематической

паре B напишем векторное уравнение равновесия сил, действующих на звено 3:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fk

R23 G3 Fu3 R03 0.

(4.8)

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Единственной неизвестной в уравнении (4.8)

является реакция R23 от 2 звена на 3. Величина и

направление этой реакции могут быть получены путем использования части уже построенного силового многоугольника (рис. 4.10,б). Для этого на плане сил

достаточно соединить точки "s" и "c" вектором ,

который в масштабе F будет изображать реакцию R23, а

векторный многоугольник scdg будет графическим изображением уравнения (4.8).

Модули найденных реакций и их составляющих определяем умножением соответствующих отрезков, измеренных на плане сил, на масштабный коэффициентF плана:

Rn

(sp)

F

;

R (sa)

F

;

12

 

 

12

 

Rn

(gs)

F

;

R (es)

F

;

03

 

 

03

 

R23 R32 (sc) F.

Раздел 4. Силовой анализ механизмов

139

 

 

 

Реакция R32 от звена 3 на звено 2 равна по величине реакции R23, но противоположна по направлению.

4.8. Силовой анализ группы Ассура II класса 2

вида

Особенности силового анализа групп Ассура II класса 2 и 3 видов рассмотрим на примере силового расчета кулисно-рычажного механизма, показанного на рис. 4.11.

Е

S5

D

 

х

х

5

 

 

 

4

S4

Fп.с.

 

 

С

 

 

1

А

 

 

О

 

 

H

 

1

 

2

 

 

 

 

 

3

 

 

 

S3

 

 

B

 

 

 

 

 

Рис. 4.11.

 

Рассматриваемый механизм относится ко второму классу и состоит из начального звена 1 и двух групп Ассура II класса: группы второго вида (звенья 4 и 5) и группы третьего вида (звенья 2 и 3).

Определение реакций в кинематических парах начнем с последней в порядке присоединения группы, состоящей из звеньев 4 и 5.

Исходными данными для проведения силового анализа такой группы являются: размер звена CD;

Источник: https://studfile.net/preview/16461242/