4 Силовой расчет механизма

Основной задачей силового расчета является определение реакций в кинематических парах механизма и внешней уравновешивающей силы, являющейся реактивной нагрузкой со стороны отсоединенной части машинного агрегата.

Силовой анализ строим для 10 положения.

4.1 Определение сил тяжести звеньев механизма

Силы тяжести определяем по формуле:

,

где – масса i-того звена;

– ускорение силы тяжести.

Подставив числовые значения, получим:

H;

H;

H.

4.2 Определение реакций в кинематических парах

Модули сил инерции звеньев определяем по формуле:

где – масса i-того звена, кг;

– ускорение i-той точки звена, .

Подставив числовые значения, получим:

H;

23569,6 H;

6612,8 H;

Определяем :

;

где момент инерции звена II ;

– угловое ускорение звена II ;

масса шатуна II звена, кг;

ускорение точки , .

, мм;

где – масштаб длины на чертеже.

Тогда:

мм.

Определяем

где – момент инерции звена IV, ;

– угловое ускорение звена IV, ;

масса шатуна IV звена, кг;

ускорение точки , .

, мм.

где – масштаб длины на чертеже.

Тогда:

мм.

4.3 Определение сил в первой группе Ассура (4,5)

На основании теоремы Вариньона запишем относительно точки В (центра шарнира) уравнение моментов сил, приложенных к звену 4:

.

Отсюда

Масштаб плана сил

Н/мм;

Н/мм.

Силу Q_4D находим с помощью плана сил. Путем векторного суммирования сил.

_.

Соединив конец вектора c концом вектора получим вектор Q₄. Умножив вектор Q_4C на масштаб сил K_F получим величину силы Q₄.

= 7845,4 H.

4.4 Определение сил во второй группе Ассура (2,3)

Определим силу . Для этого составим уранение суммы моментов относительно точки A.

Откуда находим одну неизвестную N₃

Далее составим уравнение сил, приложенных к звеньям 2 и 3:

.

Решая графически данное уравнение, найдем силу .

= 43452,5 Н.

4.5 Определение внешнего момента начального механизма

Составим уравнение для начального механизма.

Н∙м.

4.6 Определение внешнего момента, приложенного к кривошипу, с помощью «рычага Жуковского»

Указанный выше момент можно найти без определения давлений в шарнирах, как это сделано выше, а непосредственно, исходя из принципа возможных перемещений. Если какой-либо механизм под действием системы сил, приложенных к этому механизму, находится в равновесии, то в равновесии находится и повернутый на 90 план скоростей, рассматриваемый как жесткий рычаг, вращающийся вокруг полюса и нагруженный теми же силами, приложенными в соответствующих точках. Строим в произвольном масштабе повернутый на 90 план скоростей механизма. Переносим силы G₂, G₃, G₄, G₅ приложенные в точках S₂, S₃, S₄, и равнодействующие R₂, R_3, R₅, приложенные в точках k₂, k₃, k₄, на повернутый план скоростей соответственно в точки s₂, s₃, s₄, k₂, k₃ и k₄ сохраняя направление всех сил и равнодействующих без изменения.

Прикладываем на повернутом плане скоростей в точке а силу . Составим относительно точки О уравнение моментов:

Откуда

.

Следовательно, = 12997,4 H.

Если , найденное по этой формуле, будет положительным, то выбранное направление является правильным. При отрицательном значении направление следует изменить на противоположное. После определения находим внешний момент по формуле

М₁ = (K_L O_a), Hм. Н∙м.

Расхождение между полученными значениями моментов обоими способами не должно превышать 3 %.

Допустимая погрешность: 0 % < 6,9% > 3 %