Такая группа принадлежит кривошнпно-шатунному механизму и состоит из шатуна 2, соединенного с ползуном 3 (рис. 1).
Рис. 1. Схема сил группы Ассура 2-3 (ВВП), μ l =..., м/мм
Расчет начинаем с определения сил тяжести звеньев G 2 и G 3, которые приложены в их центрах тяжести S 2 и S3, направлены вертикально вниз и определяются как произведение массы звена т, на ускорение свободного падения g = 9,81:
Gi = mi ∙ g.
Так как группа освобождена от связей, то вместо них прикладываем соответствующие реакции: реакцию , действующую в поступательной паре со стороны неподвижного звена 4 на звено 3, и реакцию , действующую в шарнире А со стороны звена 1 на звено 2.
Реакция не известна по величине, но известна по направлению она перпендикулярна направляющей 4.
Реакция не известна ни по величине, ни по направлению. Раскладываем ее на две составляющие: тангенциальную , направленную перпендикулярно звену А B, и нормальную , направленную вдоль звена А B.
Сила производственного сопротивления действует на ползун 3, проходит через его центр тяжести S 3 совпадающий с точкой B, направлена против движения ползуна (направление движения определяется по направлению скорости точки B, из плана скоростей для данного положения механизма). Величина силы либо задана, либо определяется по индикаторной диаграмме.
Для того, чтобы рассматривать группу как находящуюся в равновесии, прикладываем в точках S 2 и S3 главные векторы сил инерции и . Величины этих сил определяем по формулам:
; .
Знак минус в этих формулах показывает, что главные векторы сил инерции направлены противоположно векторам ускорений центров тяжести звеньев.
Величины и направления ускорений центров тяжести звеньев и определяем по плану ускорений для данного положения механизма.
К звену 2 прикладываем еще главный момент сил инерции:
.
Величину углового ускорения определяем следующим образом:
.
Величину и направление определяем по плану ускорений. Направление ε 2 совпадает с направлением .
Численное значение момента инерции JS 2 дано в задании или может быть определено по формуле:
.
Переходим к определению реакций и а также реакции действующей в шарнире В со стороны звена 2 па звено 3. Расчет производим в следующем порядке.
1. Рассматриваем равновесие звена 2 и определяем силу . Так как звено 2 находится в равновесии, то сумма моментов всех сил, приложенных к этому звену, относительно точки В равна нулю:
или ,
тогда
.
В этом уравнении и далее плечи сил обозначены через h с индексами этих сил. Все плечи определяются непосредственным измерением на чертеже с учетом масштабною коэффициента μ l .
Если сила получится со знаком минус, то это значит, что она направлена противоположно тому направлению, которое мы первоначально показали на чертеже и использовали при составлении уравнения. В дальнейших расчетах мы должны будем принимать ее действительное направление.
2. Рассматриваем равновесие всей группы в целом и определяем реакции и .
Так как группа находится в равновесии, то геометрическая сумма всех сил, действующих на ее звенья, равна нулю:
Двумя линиями подчеркнуты силы, известные по величие и по направлению, одной линией - силы, у которых известны только направления.
В соответствии с этим уравнением строим многоугольник сил (план сил). Многоугольник должен быть замкнутым.
Для этого выбираем произвольно масштабный коэффициент сил [μ F]=Н/мм и вычисляем длины векторов, которые будут изображать известные силы.
Чтобы получить длину вектора силы, нужно величину силы разделить на масштабный коэффициент.
Затем, начиная от точки 0 (рис.2), откладываем последовательно векторы известных сил. В конце каждого вектора делаем стрелку и ставим обозначение силы.
Рис. 2. План сил группы Ассура 2-3 (ВВП), μ F =..., Н/мм
Построение известных сил заканчиваем вектором в точке в. Чтобы замкнуть многоугольник, проводим через точку 0 направление силы а через точку в - направление силы . Эти силы пересекаются в точке с и замыкают силовой многоугольник. Точка пересечения этих сил определит их величину: отрезок изображает силу , а отрезок – силу .
Определяем их истинные величины.
Определив и , нужно на плане сил найти полную реакцию F 21 как их равнодействующую: проведем прямую из начала вектора (точка с) в конец вектора , это и будет полная реакция , действующая в точке А. Разумеется .
3. Рассматриваем равновесие звена 3 и определяем реакцию . Так как звено 3 находится в равновесии, то геометрическая сумма всех сил, действующих на него, равна нулю:
Векторная сумма на плане сил (рис. 2) уже имеется. Соединив конец вектора с началом вектора получаем искомый вектор . На плане сил он показан пунктиром. Разумеется .
На этом заканчивается силовое исследование данной структурной группы
Дата: 2019-02-02, просмотров: 416.