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

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

140

Лекция 8

положения центров масс звеньев S4 и S5 ; массы звеньев m4 и m5 ; момент инерции JS4 звена 4 относительно

оси, проходящей через центр масс звена перпендикулярно плоскости его движения.

Кроме того, в результате выполнения кинематического анализа, известными являются ускорения аS4 и

a

S

 

a

D центров масс звеньев и угловое ускорение

4

 

 

5

 

 

 

звена 4.

Выделим эту группу из состава механизма и покажем действующие на неё силы (рис.4.12,а):

силы тяжести G4 и G5 , приложенные в центрах масс S4 и S5 звеньев и направленные вертикально вниз;

силы инерции звеньев Fu4 и Fu5 , приложенные в центрах масс S4 и S5 звеньев и направленные противоположно ускорениям аS4 и aS5 этих центров масс;

момент от сил инерций Mи4 звена 4,

 

направленный

противоположно

угловому

 

ускорению 4

этого звена;

 

 

 

 

 

 

 

 

сила производственного сопротивления Fп.с. .

В

результате

силового

анализа

 

группы

определяются реакции в кинематических парах С , D и Е.

Точка приложения реакции R05 в поступательной

кинематической паре Е неизвестна, а направление реакции перпендикулярно опорной поверхности ползуна 5, т.е. перпендикулярно х х.

Раздел 4. Силовой анализ механизмов

141

 

 

 

Переносим реакцию R05 в центр шарнира D и

задаемся её предполагаемым направлением, при этом, в соответствии с п. 4.4 (рис. 4.9), добавляем пару сил с неизвестным по величине и направлению моментом M05

(рис.4.12,а).

Неизвестную по величине и направлению реакцию R34 со стороны звена 3 на звено 4 во вращательной кинематической паре С раскладываем на две составляющие: нормальную R34n и тангенциальную R34 .

Направление этих составляющих выбираем произвольно, например, так, как показано на рис. 4.12,а.

 

Fи5

S5

R05

 

 

х

Е

 

M05

 

4

G

D

 

S4

 

и5

 

 

h

5

Fи4

 

 

 

 

 

 

 

m

h

hи4

G

M

 

h

4

l

s

5

4

 

 

 

 

 

а)

 

 

 

 

 

R05

 

 

 

 

d

Fи5

G5

e

g Fп.с.

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

х

 

 

R

34

 

 

 

п.c.

 

 

С

 

 

 

h

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

и4

 

 

 

 

n

 

Fп.с.

 

 

 

R

 

 

 

 

 

 

 

 

34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R34

a

 

Fи4

 

 

 

R34

 

b

Rn

 

 

 

 

R45

 

34

 

G4

p

k

 

c

 

 

 

 

n б)

Рис. 4.12.

142

Лекция 8

1). Учитывая, что внутренняя кинематическая пара этой группы является вращательной, то уравнения равновесия моментов приложенных сил относительно шарнира D составляем в отдельности для каждого звена.

Для звена 4:

mD Fk R34 СD l Mu4 G4 h4 l

4

 

 

 

 

Fu4 hu4 l

0.

(4.9)

Для звена 5:

 

 

mD Fk M05 Fu5 hu5 l G5 h5 l

 

5

 

 

 

 

Fп.с. hп.с. l .

(4.10)

В уравнениях (4.9) и (4.10) l – масштабный коэффициент длин, в котором вычерчивалась расчетная схема группы. Линейные размеры CD, h4 , hи4 , hи5 , h5

и hп.с. определяются по этой схеме (рис. 4.12,а).

Из уравнения (4.9) находим величину и направление составляющей R34 :

R

 

Mи4

l G4 h4 Fu4 hu4

,

(4.11)

 

 

34

 

 

CD

 

 

 

 

 

а из уравнения (4.10) направление и величину момента

M05:

M05 (Fu5 hu5 G5 h5 Fп.с. hп.с.) l .

(4.12)

Если величина момента M05 будет отрицательной,

то его истинное направление будет противоположно выбранному на рис. 4.12,а.

 

 

 

 

 

Раздел 4. Силовой анализ механизмов

 

143

 

 

 

2). Переходим к определению реакций

 

 

n

и

 

 

.

 

 

 

 

R

R

 

 

 

34

 

05

 

 

 

 

Для этого составляем геометрическое условие

равновесия сил, действующих на группу 4-5:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fk

 

34n

 

34 Fu4 G

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

R

4 Fu5 G5

 

 

 

 

 

 

 

 

4,5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

п.с.

 

05 0.

(4.13)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

F

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

R

 

 

n

При записи равенства (4.13) неизвестные реакции

 

 

и

 

ставим на первое и последнее

место в

 

R

R

34

05

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

уравнении.

Выбираем масштабный коэффициент сил F и по уравнению (4.13) строим силовой многоугольник (план сил).

Из произвольной точки "p" (рис.4.12,б) проводим

вектор

pa

, изображающий в масштабе

F

реакцию

 

R

.

 

 

 

 

 

 

 

 

34

К вектору

 

геометрически прибавляем вектор

 

 

 

,

pa

 

ab

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

изображающий силу инерции Fu4 .

 

 

 

 

 

 

 

Продолжая геометрическое сложение в порядке, указанном в векторном уравнении (4.13), получаем

последовательность векторов bc, cd , de и eg ,

изображающих соответственно известные силы G4 , Fu5 ,

G5 и Fп.с..

Затем, через точку "p" начала вектора pa проводим прямую kl , параллельную CD, вдоль которой будет направлена нормальная составляющая реакции R34n , а

через конечную точку "g" вектора eg – прямую mn (перпендикулярную направляющей x x ), вдоль которой будет направлена реакция R05.

144

Лекция 8

Точка "s" пересечения прямых kl и mn определяет

начало вектора sp, изображающего составляющую R34n и

конец вектора gs, изображающего реакцию R05. (Направление векторов sp и gs должно быть таким, чтобы векторный многоугольник был замкнутым.)

3). Полную реакцию R34 в кинематической паре С определяем как векторную сумму составляющих:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

n .

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

(4.14)

 

 

 

R

R

R

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

34

 

34

34

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соединив на плане сил точку

"s"

с точкой

"a" ,

получим реакцию

 

 

 

 

 

 

 

 

в виде вектора

 

 

 

.

 

 

 

 

 

R

34

sa

 

 

 

4). Для определения реакции

 

 

45

 

во внутренней

R

кинематической паре

 

D запишем векторное уравнение

равновесия сил, действующих на звено 5:

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Fk

R45

Fu5 G5

Fп.с. R05

0.

(4.15)

5

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Соединяя точки

 

"s"

и "с"

на плане сил (рис.4.12,б)

находим реакцию

 

 

 

 

 

 

 

 

 

в виде вектора

 

, а векторный

 

 

 

 

 

R

45

 

 

sc

многоугольник scdeg будет графическим изображением уравнения (4.15).

Величины (модули) реакций R34 , R05, R45 с учетом масштабного коэффициента сил F будут равны:

R34 (sa) F ;

R05 (gs) F;

R54 (sc) F ,

где (sa), (gs), (sc) – длины соответствующих векторов плана сил.

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