Динамика машин и механизмов.
Динамика - раздел механики машин и механизмов, изучающий закономерности движения звеньев механизма под действием приложенных к ним сил. Есть такое определение: "Динамика рассматривает силы в качестве причины движения тел". В основе динамики лежат три закона, сформулированные Ньютоном, из которых следует: Из первого закона: Если равнодействующая всех внешних сил, действующих на механическую систему равно нулю, то система находится в состоянии покоя. Из второго закона: Изменение состояния движения механической системы может быть вызвано либо изменением действующих на нее внешних сил, либо изменением ее массы.
Из этих же законов следует, что динамическими параметрами механической системы являются:
инерциальные (массы m и моменты инерции I);
силовые (силы Fij и моменты сил Mij);
кинематические (линейные a и угловые ускорения).
Основные задачи динамики машин.
1. Прямая задача динамики – по заданному закону движения входного звена определяют силы, действующие на механизм, в том числе и усилия, возникающие в КП. Эта задача решается в вашем 2 ДЗ «Силовой расчет» с применением кинетостатики (составляют уравнения силового равновесия с учетом сил инерции по принципу Д'Аламбера).
2. Обратная задача динамики - определение закона движения ведущего звена в зависимости от силового воздействия. Эта задача решается в самом объемном листе КП «Динамическое исследование основного механизма».
3. Балансировка и уравновешивание механизмов.
4. Виброзащита и виброизоляция.
Классификация сил, действующих в механизмах.
Силой называется мера механического воздействия одного материального тела на другое, характеризующая величину и направление этого воздействия. Т.е. сила - векторная величина, которая характеризуется величиной и направлением действия.
Все силы, действующие в механизмах, условно подразделяются на:
реальные |
расчетные |
||
На самом деле присутствуют в работе механизма |
Силы, которые не существуют в реальности, а только используются в различных расчетах с целью их упрощения. Вводятся обычно равнодействующей. |
||
Внешние – приложенные к механизму извне, т.е. действующие на исследуемую систему со стороны внешних систем и совершающие работу над системой. |
Внутренние - действующие между звеньями механической системы Работа этих сил не изменяет энергии системы. |
||
1. Движущие силы и моменты,
совершающие положительную работу.
Эти силы и моменты прикладывают к
звеньям механизма, которые называют
ведущими.
2. Силы и моменты сопротивления, совершающие отрицательную работу
3.
Силы тяжести и упругости.
|
Активные силы |
1. Силы реакций в КП.
где
|
1. Силы инерции - предложены Д’Аламбером для силового расчета подвижных механических систем. При добавлении этих сил к внешним силам, действующим на систему, устанавливается квазистатическое равновесие системы и ее можно рассчитывать, используя уравнения статики (метод кинетостатики).
2. Приведенные (обобщенные) силы – силы, совершающие работу по обобщенной координате равную работе соответствующей реальной силы на эквивалентном перемещении точки ее приложения.
|
4. Силы трения (диссипативные)
- возникающие в месте связи в КП и
определяемые условиями
физико-механического взаимодействия
между звеньями (работа всегда
отрицательна, потери на силы трения
уменьшают КПД механизма). Выводятся
из класса внутренних сил.
|
|||
-
возникающие при выполнении механической
системой ее основных функций. Эти
силы и моменты прикладывают к звеньям
механизма, которые называют ведомыми.
.
На отдельных участках движения
механизма эти силы могут совершать
как положительную, так и отрицательную
работу, однако за полный кинематический
цикл работа этих сил равна нулю, (за
исключением тех случаев, когда сила
тяжести является силой полезного
сопротивления – механизмы подъемников,
транспортеров эскалаторов и пр.)
- номер звена, на которое действует
сила (рассматриваемое),
- номер звена, со стороны которого
рассматривается действие (отсоединенное).
Наибольшее влияние на закон движения механизма оказывают движущие силы и моменты, а также силы и моменты сопротивления. Их физическая природа, величина и характер действия определяются рабочим процессом машины или прибора, в которых использован рассматриваемый механизм. В большинстве случаев эти силы и моменты не остаются постоянными, а изменяют свою величину при изменении положения звеньев