Кинетостатический анализ
Кинетостатический анализ с учетом масс проведем двумя методами:
Погруппным методом (определим движущий момент
и реакции в опорах R)Методом возмодных перепещений (определим движущий момент Q)
Для кинетостатического
анализа с учетом масс учитывают силы
инерции, силы тяжести и моменты сил
инерции. Силы инерции представляют как
,
где m (кг)-
масса звена, а w
– ускорение звена, равное
,
k (м) –
координата цетра-масс,
(рад/с)
– скорость вращения. Моменты сил инерции
представляют как
(Н*м),
где
- угловое ускорение, равное
,
- угол поаорота звена (рад);
- осевой момент инерции, равный
,
где
- длина звена (м). Силы тяжести представляют
как
,
где
- ускорение свободного падения.
Массу ползунов принимаем 30
кг, а стержней
,
где
- погонная масса, а
- длина стержня (м).
Погруппный метод
На схеме механизма (рис.26.) изобразим все силы инерции, силы тяжести и момент силы инерции для всех звеньев механизма.
Рис.26. Схема механизма с силами инерции и моментами сил инерций.
Силы инерции и силы тяжести приложенны в точках центр-масс звеньев. Для ползунов центр-масс расположен в середине ползуна, а для стержней – на середине длины стержня.
Определим законы движения центров-масс обоих звеньев:
Где координаты концов стержней:
Запишем выражения сил инерции, сил тяжести и моментов сил инерции:
Учитывая что
и
,
моменты сил инерции можно записать как
Рассмотрим отдельно структурные группы механизма. Отрываем структурную группу механизма и в местах отрыва действие других звеньев заменяем реакциями опор.
Структурная группа 4-5:
Рис.27. Структурная группа 4-5.
Запишем уравнения равновесия для плоской системы (момент берем относительно точки С).
Решаем систему уравнений
равновесия и находим неизвестные реакции
опор
,
,
.
Структурная группа 3-2.
Рис.28. Структурная группа 3-2.
Запишем уравнение равновесия
для плоской системы (данная структурная
группа представляет собой группу VV,
уравнение равновеся для моментов которой
записываются для точки В относительно
двух точек, сначала относительно A,
а потом оттносительно точки
):
В данной системе реакции
и
равны и противоположно направленны
реакциям
и
соответственно:
Приведем систему к виду для
решения методом Крамера и выразим
неизвестные реакции опор
,
составив матрицы коэффициентов системы:
Структурная группа 1-0.
Рис.29. Структурная группа 1-0.
Запишем уравнения равновесия
для плоской системы (момент берем
относительно точки
).
В данной системе реакции
и
равны
и противоположно направленны реакциям
и
соответственно:
Решаем систему и находим
неизвестные реакци опор
и
,
а также движущий момент Q:
В программе MathCAD строим график зависимости Q(q) (Н*м) и получаем закон распределения движущего момента в зависимости от q.
Рис.30. Зависимость движущего момента Q(q), полученного погруппным методом.
