8. Силовой анализ механизмов

При разработке технического предложения параллельно синтезу механизма ведут его анализ, в процессе которого уточняют значения принимаемых величин, исследуют параметры используемых механизмов, производят оценку эксплуатационных характеристик машин и др.

Из многочисленных задач анализа машин отрабатываем методики:

1. Исследования закона установившегося движения машины;

2. Определения внутренних и внешних сил в машине.

8.1. Расчет сил инерции

Инерционные нагрузки на звенья: Ф_иi = -m_i ^. a_Si – силы инерции

M_иi = -J_Si ^. _i: - моменты инерции

На соответствующем варианту расчетного положения к звеньям прикладываются, действующие на их инерционные нагрузки(рис. 8.1):

1. Силы инерции и моменты инерции;

2. Силы полезного сопротивления;

3. Уравновешивающая сила;

Рис. 8.1 Структурная группа звеньев 2-3

На рисунке, указанном выше, показана структурная группа кривошипа и поршня.

Так же необходимо указать расчеты сил тяжести этих звеньев.

Прикладываем силы инерции и моменты сил инерции к соответствующим звеньям противоположно ускорениям центров масс и угловым ускорениям этих звеньев. Кроме того, в центрах масс прикладываем силы тяжести звеньев G_i = m_i ^. g H:

G₂ = 4.7394 ^. 9,8 = 46.446 H

G₃ = 14.2182 ^. 9,8 = 139.338 H

К рабочему органу (звено 3) прикладываем силу давления газов, которая в соответствии с индикаторной диаграммой в рассматриваемом положении механизма составляет:

F_С = F₂=7504 H

Так же рассчитав прилегающие нагрузки:

Ф_u2= -4.7394 28.8= -136.495 H M_u1=-0.0019·7.664= -0,015 H

Ф_u3=-14.2182 51.393= -730.716 H M_u2=-0,0394 453.543= -17.87 H

8.2. Расчет сил структурной группы звеньев 2-3

Составляем векторное уравнение сил:

Где реакция параллельна оси x-x, и находится из уравнений моментов сил относительно точки А:

А неизвестная реакция определяется из плана сил(рис. 8.2), который строится последовательно откладывая векторы сил и при этом учитывая коэффициент : , , , , .

Из плана сил определили недостающую реакцию = 9070 = 45350 H

Расчетное положение механизма, структурная группа звеньев 2-3 и 1-Z₁, а так соответствующие им планы скоростей изображены на листе 2.

Рис. 8.2 План сил структурной группы звеньев 2-3

Рисунок изображает план сил построенный по структурному положению звеньев 2-3.

8.3. Расчет сил структурной группы звеньев 1-z1

Построим данное положение для звена 1-Z_1, так же изобразим структурную группу звеньев 1-Z₁(рис. 8.3).

Рис. 8.1 Структурная группа звеньев 1-Z₁

Для этого изобразим векторное уравнение сил:

, где - сила тяжести звена 1,

- сила тяжести зубчатого колеса 4, - сила действующая в зацеплении пары Z₁-Z₂(под углом 20 градусов к касательной к основной окружности зубчатого колеса 1). Эта сила определяется из уравнения моментов относительно точки О:

= 78550 H

Неизвестная реакция определяется геометрически из плана сил(рис. 8.4), который строим, последовательно откладывая векторы сил, при это учитывая коэффициент : , , , , .

Из плана сил определили недостающую реакцию =72550 = 362700 H

Рис. 8.4 План сил структурной группы звеньев 1-Z₁