2. Силовой расчет механизма

2.1 Вычерчивание кинематической схемы механизма в одном из рабочих положений.

Рабочим называют то положение механизма, в котором сила полезного сопротивления Р_пс, приложенная к определенной точке звена, направлена противоположно скорости этой точки (в данном случае Р_пс приложена к точке С). Вычертим кинематическую схему механизма в 10-м рабочем положении в масштабе _l (рис 2.1). Для каждого звена определяем положение центра масс S (кроме ведущего звена ОА). Т. к. звенья принимаются за однородные стержни, то центры масс этих звеньев находятся посередине каждого из них.

2.2 Построение плана ускорений для заданного положения

План ускорений для заданного положения вычерчивается также как и в п.1.3 для положения 10.(Рис2.2)

2.3 Определение сил полезного сопротивления P_пс, сил моментов инерции F_иi, моментов инерции М_иi.

Для нахождения сил инерции осуществляем следующие действия:

Находим S₂, S₃, S₄ на плане ускорений. Соединяем эти точки с полюсом . Получаем векторы характеризующие ускорения центров масс звеньев АВ, ВО₃ и ВС. На кинематической схеме механизма в 10-м рабочем положении из точек S_2, S₃, S₄ проводим векторы сил инерции, направленные параллельно векторам соответственно, но в противоположную сторону. Из точки С проводим вектор силы инерции , направленный в противоположную сторону вектора ускорения точки С.

Главный вектор сил инерции звена определяется по формуле:

где - масса i-го звена;

- ускорение центра масс i-го звена.

Знак ‘ – ‘ показывает, что сила инерции направлена противоположно ускорению центра масс.

Введем следующие обозначения: звено АВ – 2-е, ВО₃ – 3-е, ВС – 4-е, ползун С – 5-е звено.

Для определения значений сил инерции используем формулу:

Для звена АВ:

Находим ускорение центра масс звена АВ по формуле:

где - отрезок в мм с плана ускорений;

- масштаб плана ускорений.

Найдя ускорение центра масс, находим силу инерции:

Для звена ВО₃:

Для звена ВС:

Для ползуна С:

Главный момент сил инерции находится по формуле:

где ε_i – угловое ускорение i-го звена;

I_si-момент инерции i-го звена.

Знак ‘ – ‘ показывает, что момент сил инерции направлен противоположно моменту инерции.

Для определения значений момента сил инерции используем формулу:

Определяем моменты инерции звеньев относительно центров масс - . Для звена 2, совершающего плоско-параллельное движение, момент инерции определяем по формуле:

где m₂ – масса звена АВ;

- длина звена АВ в м.

Для звена 3, совершающего вращательное движение, момент инерции определяем по формуле:

где m3 – масса звена ВО₃;

- длина звена ВО₃ в м.

Для звена 4, совершающего плоско-параллельное движение, применяем формулу:

где m₄ – масса звена ВC;

- длина звена ВC в м.

Для звеньев 2, 3 и 4 в формулу для нахождения момента сил инерции подставляем найденные значения угловых ускорений и моментов инерции. Получаем соответственно:

Для определения направления моментов сил инерции М_иi необходимо определить направления угловых ускорений ε_i каждого звена (кроме ведущего) и направить М_иi в противоположную сторону направления ε_i. Направления угловых ускорений ε₂, ε₃, ε₄ совпадают с направлениями векторов , , соответственно. Направления моментов сил инерции М_и2, М_и3, М_и4 противоположно направлениям

ε₂, ε₃, ε₄.

Определяем силы полезного сопротивления Р_пс.

Силы полезного сопротивления определяем только для рабочих положений 6 - 11. Для 12,0-5 положений Р_пс=0.

Сила полезного сопротивления для рабочих положений будет постоянна

Р_пс.=1600 Н