2.2.3 Силовой расчёт входного звена механизма

Вычерчиваем входное звено 1 в масштабе μ_L=0,001 м/мм с соблюдением заданного положения, показав все действующие силы. Рассмотрим эти силы. В точке А на звено 1 со стороны звена 2 действует сила(приведённая сила), равная по величине, но противоположная по направлению. Также в точке А на звено 1 со стороны звена 4 действует сила(приведённая сила), равная по величине, но противоположная по направлению.

Силы ибыли определены из планов сил групп 2 – 3 и 4 – 5 равны по абсолютной величине:

Сила инерции Р_И1=0, так как центр тяжести звена 1 – точка S₁ лежит на оси вращения звена 1 (точка О).

Силой веса звена 1 G₁ пренебрегаем.

Момент от силы инерции М_И1=0, так как ε₁=0.

Под действием реакций извено 1 в равновесии не находится. Найдём уравновешивающую силуиз условия равновесия входного звена.

Исходя из условия равновесия входного звена, запишем:

Для определения реакции в шарнире О - , составляем векторное уравнение равновесия сил, действующих на входное звено 1:

Строим план сил входного звена в масштабе:

μ_Р=0,2 Н/мм.

Из полученного плана сил видим что вектор изображает в масштабе реакциюR₀₁. Определим величину реакции R₀₁:

2.3 Определение уравновешивающей силы методом жесткого рычага н.Е. Жуковского. Проверка кинетостатического исследования механизма

В практических инженерных расчетах часто требуется определить уравновешивающую силу без определения реакций в кинематических парах. Тогда целесообразно с целью упрощения расчетов воспользоваться теоремой профессора Н.Е. Жуковского о жестком рычаге.

Основной смысл теоремы заключается в том, что алгебраиче­ская сумма моментов всех внешних сил, действующих в механиз­ме и приложенных в соответствующих точках повёрнутого на 90 градусов в любую сторону плана скоростей относительно полюса плана, равна моменту уравновешивающей силы, или иначе сумма моментов всех сил относительно полюса будет равна нулю. Сам же план скоростей рассматривается здесь как жесткий рычаг с опорой в полюсе Р. Действительно, если мы составим уравнение моментов, то уравновешивающая сила Р_У будет единственной не­известной в этой системе.

Как видно, определив уравновешивающую силу методом жёсткого рычага, мы тем самым сможем одновременно проверить правильность проведенного нами кинетостатического расчета.

Определим величину уравновешивающей силы методом жесткого рычага Н.Е. Жуковского и сравним её с величиной силы (или момен­та) полученной, в процессе кинетостатического расчёта.

Повернём план скоростей на 90 градусов против часовой стрелки (можно повернуть и по часовой стрелке) и построим его в масштабе μ_υ=0,2 Н/мм.

Перенесем все внешние силы, действующие на механизм, парал­лельно самим себе на план скоростей в те точки, которые соответст­вуют точкам приложения сил на схеме механизма.

К внешним силам относятся веса звеньев – G₂, G₃, G₄, G₅, главные век­торы сил инерции – Р_И2, Р_И3, Р_И4, Р_И5, и величины сил давление газов на поршень – F₃, F₅.

Составим уравнение моментов всех сил (внешних) относительно точки

Р - полюса плана скоростей. Плечи всех сил относительно по­люса замеряем непосредственно на чертеже независимо от масштаба, в котором построен повернутый план скоростей, подставляя их значе­ния в уравнение в миллиметрах. Обозначим величину плеча сил на рычаге Н.Е. Жуковского через h с индексом соответствующей силы.

Искомое уравнение будет иметь вид:

Сравним значение уравновешивающих сил, полученных методом планов сил и методом жесткого рычага Н.Е. Жуковского. Определим процент расхождения в расчетах:

Допустимая погрешность не должна выходить за пределы точности инженерных расчетов, которая составляет 6-7%.