План ускорений показан на рис. 2.3.

3. Силовой расчет шестизвенного кулисного механизма.

Рассматривается кинетостатический расчет шестизвенного кулисного механизма. Решение поставленной задачи осуществляется методом кинетостатики. Решение векторных уравнений сил проводится графическим методом, а уравнения моментов решаются аналитически. Таким образом для решения уравнений кинетостатики в данном примере используется графо-аналитический метод.

3.1. Исходные данные для силового расчета механизма

Угловая координата кривошипа₁ = 150

Моменты инерции звеньев механизма I_I=200 кг м², I_3S=1.1 кг м².

Массы звеньев механизма m₁ = 714 кг, m₃ = 20 кг, m₅ = 72 кг. Сила сопротивления, действующая на звено 5 F_с = 1980 Н.

Необходимые для силового расчета кинематические параметры определены ранее при выполнении кинематического анализа механизма.

3.2. Определение главных векторов и главных моментов сил инерции

Главные векторы сил инерции

Ф₃ = m₃ a_S3 = 20 1.03 = 20.6 H,

Ф₅ = m₅ a_E = 72 1.6 = 115 H .

Главные моменты сил инерции:

для звена 1 M_Ф1= I₁₀ ₁ = 200 1.02 = 204 Нм,

для звена 3 M_Ф3= I_S3 ₃ = 1.1  1.94 = 2.134 Нм .

3.3.Кинетостатический силовой расчет механизма

3.3.1. Силовой расчет группы звеньев 4-5

Вначале рассмотрим звено 4 (рис. 3.2)

F₄₅ F₄₃ M₄₅

n n

D,E

Рис. 3.2

Векторное уравнение сил

 F ⁽⁴⁾ = 0, F₄₃ + F₄₅= 0 .

^?? _ _

Из этого уравнения следует, что сила F₄₃ = -F₄₅ и приложена в точке D к звену 4.

Сумма моментов для звена 4 относительно точки D позволяет вычислить момент в поступательной паре Е, образованной звеньями 4 и 5,

 M_D ⁽⁴⁾ = 0, M₄₅ = 0 .

M₅₆ 5

h_SF43 F₄₃ F₅₆

D,E Ф₅ S₅,K

4 G₅ h_p F_5c

_F = 0.1 мм/Н

Ф₅ F_5c p_F

F₅₆

G₅

F₄₃

Рис. 3.3

Векторное уравнение сил для группы звеньев 4-5 (рис.3.3) дает возможность графически определить значения сил F₄₃ и F₅₆

 F ^(4-5) = 0, G₅ + Ф₅ + F_5с + F₄₃ + F₅₆ = 0 .

^{? ?}

Строим план сил в масштабе _F = 0.1 мм/Н и находим

F₄₃ = 2100 Н, F₅₆ = 720 Н.

Для определения реактивного момента в поступательной паре K составим уравнение моментов для звена 5 относительно точки S₅

 M_S5 ⁽⁵⁾ = 0, - F₄₃ h_SF43 + M₅₆ - F_5c h_p = 0,

^?

M₅₆ = ( F₄₃ h_SF43 + F_5c h_p ) ,

где h_SF43 = 0.01м, h_p = 0.08м.

M₅₆ = 21000.01 + 19800.08 = 180.4 Нм.

3.3.2. Силовой расчет группы звеньев 2-3.

На первом этапе рассматриваем равновесие звена 2 (рис. 3.4) и составляем для него векторное уравнение сил

_ _ _

 F ⁽²⁾ = 0, F₂₁ + F₂₃= 0 .

^?? _ _

Из этого уравнения следует, что F₂₁ = -F₂₃ и приложена в точке A перпендикулярно к звену 2.

Сумма моментов для звена 2 относительно точки В позволяет вычислить момент в поступательной паре Q, образованной звеньями 2 и 3,

 M_B ⁽²⁾ = 0, M₂₃ = 0 .

2

B,Q n M₂₃

n F₂₁

F₂₃

Рис.3.4

Затем составляется уравнение моментов относительно точки С для группы звеньев 2-3 (рис.2.7), из которого определяется значение силы F ₂₁.

 M_C ^(2-3) = 0, F ₃₄  h_CF34 - F ₂₁  l_AC + G₃  h_CG3 + M_Ф3 + Ф₃  h_CФ3= 0,

где l_AC = 0.482 м, h_CF34 = 0.72 м, h_CG3 = 0.045 м, h_CФ3 = 0.2575 м.

F ₂₁ = (21000.72 + 20.60.2575 + 2000.045+ 2.15) / 0.482 = 3150 Н.

Векторное уравнение сил для группы 2-3 позволяет графически определить вектор F₃₆ по величине и направлению

_ _ _ _ _ _

 F ^(3-2) = 0, G₃ + Ф₃ + F₃₄ + F₂₁ + F₃₆ = 0 .

^??

Строим план сил в масштабе _F = 0.1 мм/Н и находим

F₃₆ =104/0.1 = 1040 Н.

D _{__} _F = 0.1 мм/Н

F₃₄

h_CF34

2 _{__ __ __}

_{__} Ф₃ F₃₄ p_F F₃₆

F₂₁ B,Q _{__ __}

_{__} G₃ F₂₁

Ф₃

S₃

_{__} M_Ф3

G₃

3

h_CФ3

С

_{__}

h_CG3 F₃₆

Рис. 3.5

3.3.3. Силовой расчет начального звена 1 (рис.3.6).

Из векторного уравнения сил для звена 1 графически определяем вектор F₁₂ по величине и направлению

 F ⁽¹⁾ = 0, G₁ + F₁₆ + F₁₂ = 0 .

^??

Строим план сил в масштабе _F = 0.01 мм/Н и находим

F₁₆ = 80/0.01 = 8000 Н .

Сумма моментов для звена 1 относительно точки О дает возможность найти значение движущего момента

 M_О ⁽¹⁾ = 0, F₁₂ h_AF12 - M_Ф1 - M_д1 = 0,

^?

F₁₂ p_F

B F₁₂ F₁₆

₁ h_AF12 M_Ф1 G₁

1

A,S₁ _F = 0.01, мм/Н

F₁₆

M_д1 G₁ ₁

Рис. 3.6

где h_AF12 = 0.11 м,

M_д1 = F₁₂ h₁₂ - M_Ф1 = 3150 0.11 - 204 = 142.5 H м.

Таблица результатов силового расчета.

Кинематическая пара	A	B	C	D
Реакция в КП, кН	F16= 8	F12=3.15	F36=1.04	F34=2.1
Угловая координата, град.	16= 25	12=198	36=185	34=180
Реактивный момент, Н м	--	--	--	--
Уравновешивающий момент, Н м	M1д=142	--	--	--

Кинематическая пара	E	Q	K
Реакция в КП, Н	F45=2.1	F23=3.15	F56=0.72
Угловая координата, град.	--	--	--
Реактивный момент, Н м	M45=0	M23=0	M56=180.4
Уравновешивающий момент, Н м	--	--	--

25