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. Центр масс точки С находится в самой этой точке.

2.2 Построение плана ускорений для заданного положения

План ускорений для заданного положения вычерчивается также как и в п.1.3 для положения 10.

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

где m – масса звена в кг;

G – вес звеньев (дается в задании)

g – ускорение свободного падения.

Для нахождения сил инерции осуществляем следующие действия:

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

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 ОА – 1-ое звено; АВ – 2-е, ВО3 – 3-е, ВС – 4-ое, ползун С – 5-ое 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 угловые ускорения звеньев

Для звена 2:

Ε₂ =

где - вектор тангенциального ускорения т. В в относительно-вращательном движении вокруг точки А;

- длина звена АВ в м.

Тангенциальное ускорение определяем по формуле:

=

где - отрезок в мм на плане ускорений;

- масштаб плана ускорений.

=

тогда ε₂ =

для звена 3:

ε₃ =

где - вектор тангенциального ускорения точки В в относительно-вращательном движении вокруг точки 0₃;

- длина звена В0₃ в м.

=

где - отрезок в мм на плане ускорений;

- масштаб плана ускорений.

=

тогда ε₃ =

для звена 4:

ε₄ =

где - вектор тангенциального ускорения точки С в относительно-вращательном движении вокруг точки В;

- длина звена ВC в м.

=

где - отрезок в мм на плане ускорений;

- масштаб плана ускорений.

=

тогда ε₄ =

Для звена 5 угловое ускорение ε₅=0, т. к. это звено совершает поступательное движение, следовательно, и момент сил инерции =0.

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 m₄ – масса звена ВО3;

- длина звена ВО3 в м.