3.3. Силовой анализ механизма

Силовой анализ проводится с целью определения усилий в кинематических парах. При работе механизма на его звенья действуют силы полезного сопротивления, силы тяжести, силы инерции, трения в кинематических парах и другие внешние силы. Для определения нагрузок, действующих на звенья, и реакций в кинематических парах применяется метод кинетостатики. Этот метод заключается в том, что если к движущейся системе, кроме внешних, сил приложить силы и моменты инерции и, то систему можно условно считать находящейся в равновесии и применить к ней уравнения равновесия.

Для выполнения силового анализа необходимо задать: внешние силы, действующие на механизм, массы и размеры звеньев, их массу и момент инерции.

3.3.1. Разделение механизма на структурные группы

Для решения задачи силового анализа механизм разделяется на структурные группы и рассматривается равновесие группы или одного из ее звеньев. Расчленение механизма на структурные группы обусловлено необходимостью определения усилий во внутренних кинематических парах и тем, что они являются статически определимыми конструкциями. Достаточно для нахождения решения только системы уравнений равновесия, составленных для звеньев группы. Методика составления системы уравнений равновесия для тел разработана в теоретической механике.

Разбиение механизма на структурные группы показано на рис. 3.5. Условие разбивки: степень подвижности каждой группы . Это два звена и три кинематические пары пятого класса (включая внешнюю кинематическую пару), или одно звено и две кинематические пары, из которых одна пятого класса и одна четвертого.

Первая группа	Вторая группа	Третья группа

Рис 3.5. Разбиение механизма на структурные группы

Расчет начинается со структурной группы, к звену которой приложены заданные силы полезного сопротивления, а заканчивается входным звеном.

Будем учитывать следующие категории сил:

• силы полезного сопротивления;

• силы тяжести звеньев;

• силы инерции.

Ползун охарактеризуется как тело с массой , прикрепленное к звену. Определим степень подвижности структурных групп

Первая группа

вторая группа

третья группа

3.3.2. Силовой анализ механизма

Для выполнения силового анализа звена должна быть применена одна из программ ТММ301 - ТММ325 в соответствии с заданием.

Предварительно должна быть построена диаграмма полезной нагрузки . Способ построения диаграммы полезной нагрузки показан на рис. 3.6.

На оси ползуна отмечается условный ноль хода ползуна. В сторону рабочего хода в порядке возрастания номеров положений ползуна измеряется перемещение ползуна и откладывается на диаграмме для соответствующего номера. Далее строится график , на котором отмечаются экстремумы, соответствующие моментам останова ползуна и определяющие величину хода ползунаH. В левую часть диаграммы от точек экстремумов проводим горизонтальные линии, строим ось силы полезного сопротивления в удобном масштабе и встраиваем заданную форму графика силы полезного сопротивления .

Диаграмма полезной нагрузки должна быть приведена на чертеже.

Рис. 3.6. Построение диаграммы полезной нагрузки

Положение точек останова ползуна следует уточнить, рассчитав по формуле проекцию скорости ползуна на его ось. В точках останова она должна менять свой знак.

Для каждого положения механизма необходимо снять, как это показано на рис. 3.6, и занести в табл. 3.4 величину силы полезного сопротивления. Для положений ползуна, соответствующих холостому ходу . Силаположительна, если её направление совпадает с направлением оси ползуна, и отрицательна, если они направлены в противоположные стороны.

С помощью программы ТММ05 по данным табл. 3.4 необходимо создать файл полезной нагрузки (zvsps). Программа запрашивает номер звена, к которому присоединен ползун. Последовательно для каждого положениявеличина силы.

Таблица 3.4