2. Динамический анализ механизма

Задача: даны все внешние силы, действующие на звенья механизма, или же известны зависимости внешних сил от положения механизма. Определить закон движения входного звена механизма.

Воспользуемся для решения этой задачи законом живых сил:

учитывая, что есть разность кинетических энергий системы в конце и в начале отсчета, это уравнение можно записать в следующем виде:

где и — кинетические энергии механизма соответственно в начале и конце отсчета.

Определение приведенных моментов инерций звеньев механизма.

У большинства технологических машин входным звеном является кривошип, закон движения которого необходимо установить.

Кинетическая энергия звена приведения в этом случае:

;

Сумма кинетических энергий звеньев механизма

где

; ;

После подстановки получим:

т.к. и равны нулю, то:

План скоростей выполнен в масштабе кривошипа:

Посчитав получим:

Определение приведенных моментов сил сопротивления:

Таблица (смотри методику).

Построение диаграмм: работ сил сопротивления и движущих сил, приведенного момента движущих сил, изменения приращения кинетической энергии механизма.

Работа сил сопротивления равна площади, заключенной под диаграммой приведенных моментов сил сопротивления. График изменения этой работы может быть получен методом графического интегрирования диаграммы приведенных моментов сил сопротивления.

Соотношения между масштабными коэффициентами при графическом интегрировании определяются по формуле:

где Н — полюсное расстояние,

т.е. величина, обратная масштабному коэффициенту по углу поворота кривошипа

Диаграмма работ сил сопротивления получается методом графического интегрирования.

Для построения диаграммы работ движущих сил принимаем, что приведенный момент движущих сил во время установившегося движения есть величина постоянная

Для его определения используем условие, что за цикл установившегося движения, работа сил сопротивления равна работе движущих сил.

Диаграмма разности работ движущих сил и сил сопротивления ( ) будет представлять собой диаграмму изменения приращений кинетической энергии механизма

( ) в масштабе .

Построение диаграмм энергомасс (Виттенбауэра)

Диаграмма энергомасс представляет собой график зависимости , которую можно получить, исключая параметр из диаграмм и .

Расчет маховика.

С учетом маховика, приведенный момент инерции машины:

Коэффициент неравномерности хода: .

Угловая скорость:

Далее проводим под этими углами касательные к кривой Виттенбауэра, пересечение которых в точке О определит начало координат диаграммы и искомый момент инерции маховика:

Если точка О выходит за пределы чертежа, то момент инерции маховика можно рассчитать по отрезку сd:

Габаритные размеры маховика и его материал:

Сталь 40Х .

Внешний диаметр маховика равен:

Ширина маховика:

Масса маховика:

Выбираем маховик в виде массивного литого, сплошного колеса.