4.5.2. Силовой расчет механизма I класса.

1. Изобразим кривошип в том же масштабе длин на рис. 14, а.

2. Покажем силы, действующие на кривошип.

При установившемся режиме работы на кривошип в нашем примере действуют следующие силы:

F₂₁ – сила со стороны шатуна 2, направленная противопо­ложно силе F₁₂, найденной при расчете диады 2-3.

F₆₁ - сила со стороны стойки. Неизвестная ни по величине, ни по направлению. Покажем ее произвольно.

Силу тяжести, которую ввиду малости не учитываем;

3. Запишем два уравнения кинетостатического равновесия

4. Найдем уравновешивающую силу.

Составим 1-ое уравнение - уравнение суммы моментов сил относи­тельно точки О.

отсюда

5. Находим полную реакцию со стороны стойки.

Составим 2-ое уравнение – векторную сумму сил.

На рис. 14, а сила F₆₁ представлена в виде суммы

6. Неизвестная сила F₆₁ находится путем построения силового многоугольника.

Векторньй многоугольник строим в масштабе µ_f = 0,01 мм/Н

7, Отроим векторный многоугольник сил на рис. 14, б:

– выбираем точку а;

– из точки а откладываем отрезок аb в направлении силы F₂₁ на рис. 14, а;

– из точки b откладываем отрезок bс в направлении уравновешивающей силы F_y ;

– отрезок, соответствующий неизвестной силе F₆₁ , согласно векторному уравнению должен из точки d придти в точку а (чтобы многоугольник сил был замкнут). - расставляем стрелки векторов сил.

8. Замыкающий вектор da определяет искомую силу F₆₁.

Найдем модуль силы F₆₁

замеряем da, вычисляем

4.6. Определение уравновешивающей силы с помощью теоремы н.Е. Жуковского о "жестком рычаге"

Теорема Н.Е. Жуковского о "жестком рычаге" позволяет опре­делять уравновешивающую силу без последовательного силового расчета, но при этом теорема не дает возможности "определить реак­ции в кинематических парах.

ТЕОРЕМА: Если а соответствующие точки повернутого на 90° плана скоростей перенести все внешние силы, действующие на механизм, силы инерции, уравновешивающую силу, то план скоростей, рассмат­риваемый как жесткий рычаг относительно полюса p, будет находится в равновесии, т.е. сумма моментов всех сил относительно полюса равна нулю.

Построение рычага Н.Е. Жуковского для рассматриваемого по­ложения (φ=55° производится в следующем порядке)

1. Строим повернутый на 90° план скоростей (рычаг Н.Е. Жуковско­го). Поворачивать план скоростей можно как по ходу часовой стрелки, так и против. Масштаб построения может быть произ­вольным. Удобно воспользоваться уже построенным на рис, 8 а планом. Поворот этого плана произведем по ходу часовой стрелки вокруг полюса р. Стрелки, показывающие направления векторов скоростей на рычаге Н.Е. Жуковского, не ставятся.

2. Покажем на рычаге Н.Е. Жуковского точки, соответствующие точ­кам приложения сил на схеме механизма (а, b, с, s₂, s₄),

3. Перенесем в эти точки силы давления в цилиндрах P₃, P₅, силы тяжести G₂, G₃, G₄, G₅ , силы инерции Ф_S2, Ф_S3, Ф_S4, Ф_S5.. В точке а приложим уравновешивающую силу F_y.

4. Моменты от сил инерции представим в виде пар сил приложенных соответственно в точках (a,b),(a,c).

5. Перенесем пары сил на рычаг Н.Е. Жуковского.

6. Покажем на рычаге Н.Е. Жуковского плечо каждой силы относи­тельно полюса/; плана. Для этого из полюса р проведем перпенди­куляры на направление каждой силы.

7. Составим уравнение моментов всех сил относительно полюса

Отсюда

Замеряем отрезки на чертеже и рассчитываем значение уравновешивающей силы, если оно получилось положительным значит мы выбрали правильное направление, если отрицательным – меняем направление на противоположное