4.6 Силовой анализ входного звена

Силовой анализ входного звена выполняется после того, как выполнен силовой анализ всех структурных групп, входящих в механизм. Так как чаще всего в механизмах входным звеном является кривошип, то рассмотрим силовой анализ кривошипа, например, шарнирного четырехзвенника (рис 4.18).

В ычерчиваем кривошип в отсоединенном виде в масштабе (масштабный коэффициент ) и показываем все известные силы и моменты сил, действующие на кривошип, включая инерционную нагрузку.

Рис 4.18-Силовая нагрузка кривошипа.

Отброшенные части механизма заменяем реакциями. Причем реакция и уже определена, а неизвестна по модулю и направлению.

Уравновешивающую силу прикладывают перпендикулярно кривошипу и чаще в конце кривошипа. Согласно принципу Даламбера кривошип находится в равновесии. Условие равновесия кривошипа:

В уравнении три неизвестные ( по модулю и по модулю и направлению), поэтому определить их из плана сил нельзя. В связи с этим в первую очередь определяем уравновешивающую силу из уравнения моментов сил относительно т. .

Откуда

Р еакцию , определяем из плана сил кривошипа, как замыкающий вектор (рис 4.19).

Рис 4.19-План сил кривошипа.

4.7 Определение уравновешивающей силы по методу Жуковского

В том случае, когда требуется определить уравновешивающую силу (момент) без определения реакций в кинематических парах, пользуются теоремой Жуковского, суть которой в следующем.

Если силу, приложенную в какой-либо точке звена плоского механизма, перенести параллельно самой себе в одноименную точку повернутого на 90° плана скоростей, то момент этой силы относительно полюса плана будет пропорционален ее мощности.

Порядок определения уравновешивающей силы по методу Жуковского:

-строим повернутый в любую сторону на 90° план скоростей;

-в соответствующие точки повернутого плана переносим все силы и силы от пар сил, параллельно самим себе;

-составим уравнение моментов сил относительно полюса повернутого плана скоростей и из полученного уравнения находим

Пример: Для шарнирного четырехзвенника (рис 4.20) определить величину уравновешивающей силы.

О троим повернутый на 90° план скоростей в произвольном масштабе. Переносим параллельно самим себе Ф2,Ф3 , и силы (рис 4.21).

Рис 4.20-Схема рычажного механизма.

Рис 4.21-Рычаг Жуковского.

Строим повернутый на 90° план скоростей в произвольном масштабе. Переносим параллельно

самим себе Ф2 , Ф3 и силы (рис 1.21).

Составляем уравнение:

откуда

;

Величины плеч замеряем на чертеже, в мм. Уравновешивающий момент , приложенный к кривошипу равен:

4.8 Потери мощности на трение

Мгновенная полезная мощность привода без учета потерь мощности на трение определяется соотношением:

После определения реакций в кинематических парах с идеальными связями, можно приближенно найти потери мощности на трение в этих парах. Потери мощности на трение в поступательной паре:

где - реакция в поступательной паре,

- коэффициент трения,

- относительная скорость звеньев.

Знак "+" берется в случае, если звенья движутся в разные стороны. Знак " - " если звенья движутся в одну сторону. Потери мощности на трение во вращательной паре:

,

где - реакция во вращательной паре;

- коэффициент трения приведенный;

- радиус цапфы;

- относительная угловая скорость.

,

где "+" - если звенья вращаются в разные стороны и " - ", если в одну сторону.