по дисциплине

Теория механизмов и машин

Для специальности/направления: 23.03.03 - Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов

Всех форм обучения

Рассмотрен и утвержден на заседании кафедры

Чайковский

УДК 621.184.64

СИЛОВОЙ АНАЛИЗ РЫЧАЖНЫХ МЕХАНИЗМОВ

Составитель: к.т.н., доцент С.Н. Красильников

2017 г.

© С.Н. Красильников

Утверждено на заседании кафедры «Промышленные технологии»

Чайковского технологического института (филиала) ИжГТУ имени М.Т.Калашникова

Протокол № 6 от 24 марта  2017 г.

Электронная версия (Word’97) находится в ЧТИ ИжГТУ

имени М.Т.Калашникова

Методические указания составлены в соответствии с программой курса «Теория механизмов и машин» для технических специальностей вузов. Методические указания предназначены для очного, заочного и очно-заочного отделений по направлению 23.03.03- Эксплуатация транспортно-технологических машин и комплексов, выполняющих при изучении курса «Теория механизмов и машин» практические и курсовые работы. Методические указания позволят студентам более глубоко изучить теорию силового исследования плоских рычажных механизмов, выполнить практические и курсовую работу.

ОБЩИЕ СВЕДЕНИЯ

В курсовом проекте после проведения структурного и кинематического анализа плоского рычажно-шарнирного ме­ханизма требуется провести силовой анализ этого механизма, который предполагает решение первой задачи динамики - по заданному закону движения определить действующие силы. Так как законы движения начальных звеньев и внешние силы, действующие на звенья механизмов, заданы, то силовой рас­чет сводится в основном к определению сил в кинематических парах.

Результаты силового анализа необходимы для дальней­ших расчетов деталей на прочность, жесткость, износостой­кость, надежность, для выбора типов и размеров подшипни­ков, определения коэффициента полезного действия механиз­ма.

Силовой расчет можно проводить с учетом и без учета сил трения в кинематических парах. В курсовом проекте си­ловой расчет проводится без учета сил трения.

Обычно при расчетах деталей механизмов на прочность необходимо знать изменение величины сил в кинематических парах за цикл. При выполнении курсового проекта можно ог­раничиться расчетом сил для одного или двух положений ме­ханизма, в которых действуют максимальные внешние на­грузки. К внешним нагрузкам относятся: силы тяжести звень­ев G_i, движущая сила F_i момент сопротивления M_{i с}.

Силовой расчет, учитывающий ускоренное движение масс, можно производить методом, основанным на законе Ньютона, или же с применением принципа Даламбера. При решении задачи последним методом к каждому звену, помимо внешних сил и моментов, прикладываются главный вектор сил инерции  и главный момент сил инерции . В ре­зультате вся система сил и моментов условно рассматривается в равновесии, а значит, задачу динамики можно решать мето­дами статики.

Главный вектор сил инерции звена  и главный мо­мент сил инерции  определяются по формулам:

где m_i - масса i-го звена;

 - ускорение центра масс i - го звена,

- угловое ускорение i - го звена;

J_si - момент инерции i - го звена относительно главной центральной оси, проходящей через центр масс S_i.

Главный вектор сил инерции  прикладывается в цен­тре масс звена S_i и направляется противоположно .

Числовые значения масс и моментов инерции звеньев механизма приведены в задании на курсовое проектирование. Для определения векторов сил инерции и главных моментов сил инерции для всех звеньев механизма необходимо опреде­лить угловые ускорения звеньев и линейные ускорения цен­тров масс. Эти величины находятся при кинематическом ана­лизе механизма с использованием графического, аналитиче­ского или численного методов исследования.

Силы взаимодействия звеньев рекомендуется обозначать буквой F_ij с двойным индексом. Первая цифра индекса показывает звено, к которому приложена сила, вторая цифра звено, со стороны которого действует сила, например F ₁₂ - си­ла, с которой звено 2 действует на звено 1.

Для проведения силового расчета нужно расчленить за­данный плоский рычажный механизм на группу начального звена (начальное звено со стойкой) и структурные группы с нулевой степенью свободы, так называемые группы Ассура статически определимые группы, для которых число неиз­вестных сил равно числу уравнений.

Кинетостатический расчет механизма начинаем с груп­пы Ассура, наиболее удаленной от начального звена, и прово­дим его в такой последовательности, как и разделение на группы Ассура при структурном анализе механизма.

Рассмотрим наиболее часто встречающиеся группы, из которых состоят рычажные механизмы, исследуемые при кур­совом проектировании.