Силовой анализ механизма.

Целью силового анализа является определение реакций звеньев в кинематических парах механизма, а также уравновешивающего момента, который уравновешивает систему заданных активных сил и сил инерций. Для силового расчета механизма будем использовать метод кинетостатики.

Рассмотрим расчетное (9-е) положение механизма.

Определяем активные силы, действующие на звенья механизма.

На звенья 1, 2, 3 и 5 действуют силы тяжести, приложенные в соответствующих центрах тяжести звеньев:

На выходное звено 5 в режиме всасывания действует давление , значение которого постоянно = 0,1 [МПа], а в режиме нагнетания – постоянное давление = 1,2 [МПа]. Расчетное (9-е) положение механизма соответствует режиму нагнетания, поэтому принимаем [МПа].

Величина избыточного давления определяется по ф-ле , где А - площадь поперечного сечения цилиндра.

Определяем силы инерции и момент от пары сил, действующие на звенья механизма 2 и 3.

,

,

Прикладываем внешние силы G₂, G₃, P_и2, момент М_И2 и М_И3 и неизвестные реакции R₁₂, R₀₃ к звеньям 2, 3. Силы Р_и2 и G₂ в центре масс S₂ звена 2, силу G₃ — в центре масс S₃ звена 3. Причем силу Р_и2 направляем в сторону, противоположные соответственно ускорению a_s2 (точка S₃ совпадает сточкой С). Момент М_И2 прикладываем к звену 2 в сторону, противоположную угловому ускорению .

Определяем силы инерции и момент от пары сил, действующие на звенья механизма 4 и 5.

,

,

Прикладываем внешние силы G₄, G₅, P_и4, Р_и5, Р₅ и неизвестные реакции R₃₄, R₀₅ к звеньям 4, 5. Силы Р_и4 и G₄ в центре масс S₄ звена 4, силы Р_и5 и G₅ — в центре масс S₅ звена 5. Причем силы Р_и4 и Р_и5 направляем в стороны, противоположные соответственно ускорениям a_s4 и а_s5 (точка S₅ совпадает с точкой Е). Момент М_И4 прикладываем к звену 4 в сторону, противоположную угловому ускорению .

Звенья 4 и 5.

Реакция R₃₄ неизвестна ни по величине, ни по направлению.

Величина реакции определится из уравнения моментов всех сил, действующих на звено 4, относительно точки D.

.

Реакции определим методом планов сил, рассматривая равновесие звеньев 4—5 согласно уравнению:

.

Реакция R₀₅ — это сила действия со стороны стойки на ползун 5. Направлена перпендикулярно оси движения ползуна.

Построение плана сил. Из произвольной точки 1 в масштабе =15 Н/мм откладываем силу (отрезок 1-2). К ней прибавляем P_С в этом же масштабе, из конца которой (точка 3) проводим силу Р_и5, а из конца вектора Р_и5 (точка 4) проводим вектор силы G₅. Из точки 5 проводим вектор силы Р_и4 (точка 6), и из его конца вектор G₄ (точка 7). Соединяем точки 1 и 7. Определяем длины векторов на плане сил известных величин:

Группа звеньев 2 и 3.

Так как реакция R₀₃ неизвестна ни по величине, ни по направлению, то ее раскладываем на две составляющие: одну направим по оси звена 3, вторую , — перпендикулярно к этой оси. Получаем: .

Величина реакции определится из уравнения моментов всех сил, действующих на звено 3, относительно точки В.

.

(Н).

Так как реакция R₁₂ неизвестна ни по величине, ни по направлению, то ее раскладываем на две составляющие: одну направим по оси звена 2, вторую , — перпендикулярно к этой оси. Получаем: .

Величина реакции определится из уравнения моментов всех сил, действующих на звено 2, относительно точки В.

.

(Н).

Реакции и определим методом планов сил, рассматривая равновесие звеньев 2 и 3 согласно уравнению:

.

Построение плана сил. Из произвольной точки 2 в масштабе = 25 Н/мм откладываем силу (отрезок 2-3). К ней прибавляем в этом же масштабе силу Р_и2 (точка 4), а из конца вектора Р_и2 проводим вектор силы G₂ (точка 5). Из точки 5 проводим вектор силы (точка 6). Из точки 6 проводим силу G₃ (точка 7). Из точки 7 проводим вектор силы . Точка 1 пересечения этих прямых определяет величины реакций R₀₃ и . Суммируя векторно и , получаем R₁₂.

Определяем длины векторов на плане сил известных величин:

,

Реакции действия звена 3 на звено 2 равны по значению и противоположны по направлению.

Изображаем ведущее звено ОА со стойкой с действующими на него силами.

Ведущее звено имеет степень подвижности W = 1, поэтому под действием приложенных к нему сил, в том числе и сил инерции, его нельзя считать находящимся в равновесии. Чтобы имело место равновесие, необходимо дополнительно ввести силу или пару, уравновешивающие все силы, приложенные к ведущему звену. Эта сила и момент носят название уравновешивающей силы Р_у и уравновешивающего момента М_у.

Изображаем ведущее звено ОА и стойку с приложенными к нему силами в положении 2 механизма. В точке А на ведущее звено действуют силы и уравновешивающий момент М_у, направленный обратно направлению силы на кривошипе ОА, неизвестный по величине. Так как кг, то G₁ = 156,8 Н. Величину уравновешивающего момента М_у найдем из уравнения моментов всех сил, действующих на звено 1, относительно точки О.

(Н·м).

Для определения реакции R_о со стороны стойки на ведущее звено строим план сил в масштабе = 25 Н/мм по уравнению

.

Откладываем последовательно известные силы и , в виде отрезков (1-2, 2-3).

Отрезок 3-1 определяет величину реакции R₀₁.

(Н).

Синтез зубчатой передачи

Цель работы: спроектировать зубчатую передачу, состоящую из зубчатых колес 4’ и 5 по заданным качественным характеристикам при заданном модуле и числах зубьев.

Не нашли, что искали? Воспользуйтесь поиском по сайту: