1. Определение сил инерции звеньев и точек их приложения, моментов сил инерции звеньев

Рассмотрим заданное положение механизма.

Так как в данном механизме симметрично расположены звенья, и усилие резания прикладывается одинаково к верхнему и нижнему ножу, то достаточно будет провести расчет для верхней кинематической цепи механизма.

Зная положения точек S₁, S₂, S₃ на планах ускорений, определим силы инерции звеньев по следующей формуле:

где m_𝑖 – масса i-го звена, кг;

𝑎_S𝑖 - ускорение центра масс i-го звена, м/с².

Знак «-» указывает на то, что вектор силы инерции F_u𝑖 направлен противоположно вектору ускорения 𝑎_s𝑖 .

Результаты расчетов приведены в таблице 3.2.

Момент силы инерции звеньев определим по формуле:

где I_S𝑖 =– момент инерции i-го звена относительно оси, проходящей через центр масс, кг ∙ м²;

𝜀_𝑖 – угловое ускорение i-го звена, рад/с².

Знак «-» указывает на то, что момент силы инерции М_и𝑖 направлен противоположно угловому ускорению 𝜀_𝑖 .

Определим веса звеньев механизма по формуле:

G_𝑖 = m_𝑖 𝑔,

где m_𝑖 – масса i-го звена, кг;

𝑔 – ускорение свободного падения, равное 9,81 м/с².

Результаты расчетов приведены в таблице 4.2.

Таблица 4.2 – Результаты расчетов, необходимые для кинетостатического анализа

№ звена	Масса звена m𝑖, кг	Момент инерции звена IS𝑖, кг∙м2	Вес звена G𝑖 , Н	Вектор ускорения центра масс 𝑝𝑎𝑠𝑖, мм	Ускорение центра масс 𝑎𝑠𝑖, м/с2	Сила инерции Fu𝑖 , Н	Момент сил инерции Мu𝑖, Н·м	Сила полезного сопротивления FC , кН
1	-	-	-	-	-	-		-
2	650	208,09	6376,5	46,803	23,40	15211,0	742,04	-
3	320	11,27	3139,2	19,993	10,00	3198,9	46,43	305,26

2. Определение уравновешивающей силы методом планов сил н.Г. Бруевича

Силовой расчет механизма методом планов сил сводится к определению уравновешивающей силы путем последовательного расчета реакций в кинематических парах механизма. Определение реакций в кинематических парах начинаем с анализа последней (считая от ведущего звена) присоединенной группы, затем последовательно переходим к следующей группе и заканчиваем силовой расчет анализом ведущего звена. Порядок силового расчета рассмотрим для заданного положения механизма.

Рассмотрим группу, состоящую из звеньев 2 и 3. На звенья этой группы действуют реакции R₀₃ и R₁₂

Реакция R₀₃ проходит через центр шарнира О₂ она неизвестна ни по величине, ни по направлению. Реакция R₁₂ прикладывается в центре вращательной пары 𝐴.

Чтобы определить реакцию R₁₂, действующую в паре А, разложим ее на две составляющие:

Чтобы определить реакцию R₀₃, действующую в паре О₂, разложим ее на две составляющие:

Величина силы определяется из уравнения моментов всех сил действующих на звено 2 относительно точки B.

откуда

Величина силы определяется из уравнения моментов всех сил действующих на звено 3 относительно точки B.

откуда

Реакцию в паре 2 – 3 определяем из условия равновесия шатуна АВ:

Строим план сил для диады 2-3. Масштабный коэффициент диады: ;

Результаты расчетов представлены в таблице 4.4.

Таблица 4.4 - Результаты силового расчета группы, состоящей из звеньев 2, 3

Обозначение силы	Длина вектора, мм	Величина силы, Н
R12	194,96	292440
R03	10,49	15735
R23	6,648	9972

Рассмотрим равновесие ведущего звена – кривошипа 1. Условие равновесия для кривошипа запишется следующим образом:

В данном уравнении неизвестна величина силы F_у, величина и линия действия силы R₀₁. Чтобы определить реакцию R₀₁ в шарнире 𝑂, разложим ее на две составляющие:

Составим уравнение моментов всех сил, действующих на звено 1, относительно точки 𝐴.

Тогда условие равновесия для кривошипа 1 запишется:

Решаем графически уравнение, построив план сил. Из начала вектора проводим линию действия силы , параллельную кривошипу 1, а из конца вектора проводим линию действия силы , перпендикулярную к кривошипу 1. Пересечение двух линий определяет положение конца вектора и начало вектора = . Масштабный коэффициент сил для данной группы ;

Результаты вычислений приведены в таблице 4.5.

Таблица 4.5 – Результаты силового расчета ведущего звена

Обозначение силы	Длина вектора, мм	Величина силы, Н
	183,37	275055
	66,22	99330