Зміст
Введення
1. Завдання динамічного ісследованіямеханізмов
2. Сили в механізмах
3. Сили інерції
4. Кінетостатіческій розрахунок механізмів
5. Теорема Н.Є. Жуковського
Література
механізм опір інерція кінетостатіческій
Введення
Тема контрольної роботи В«Динамічний аналіз механізмівВ» з дисципліни В«Теорія механізмів і машинВ».
Мета: формування знань динамічного аналізу механізмів.
Завдання: ознайомиться з методами динамічного аналізу механізмів.
В роботі розглянуті питання теми:
- Завдання динамічного дослідження механізмів;
- Сили в механізмах;
- Сили інерції;
- Кінетостатіческій розрахунок механізмів;
- Теорема Н.Е.Жуковского про жорсткий важелі.
1. Завдання динамічного дослідження механізмів
Основними завданнями динаміки механізмів є:
1) визначення сил, діючих в кінематичних парах механізму;
2) визначення сил тертя і їх вплив на роботу механізму;
3) визначення закону руху механізму, що знаходиться під дією певних сил;
4) виявлення умов, що забезпечують заданий закон руху механізму;
5) урівноваження механізмів.
Для вирішення першого завдання проводиться силове дослідження механізму.
2. Сили в механізмах
Основними силами, що визначають характер руху механізму, є рушійні сили, які вчиняють позитивну роботу, і сили корисного (виробничого) опору, що виникають в процесі виконання механізмом корисної роботи і вчиняють негативну роботу. До рушійними силами відносяться: сила тиску робочої суміші на поршень циліндра двигуна, момент, що розвивається електродвигуном на ведучому валу насоса або компресора і т.д.
Сили корисного опору - це ті сили, для подолання яких призначений механізм. Такими силами є: сили опору різання в токарному верстаті і т.д. Крім цих сил необхідно враховувати також сили опору середовища, в якому рухається механізм, і сили ваги ланок, що виробляють позитивну або негативну роботу в залежності від напрямку руху центру ваги ланок - Вниз або вгору.
При розрахунку механізму всі рушійні сили корисного опору повинні бути задані - так звані задаються сили. Задаються ці сили зазвичай у вигляді механічних характеристик.
Механічної характеристикою двигуна або робочої машини називають залежність моменту, прикладеного до веденого валу двигуна або ведучому валу робочої машини, від одного або декількох кінематичних параметрів. Механічні характеристики визначають експериментальним шляхом або ж за допомогою різних математичних залежностей.
При роботі механізму в результаті дії всіх доданих до його ланкам зазначених сил в кінематичних парах виникають реакції, які безпосередньо не впливають на характер руху механізму, але на поверхнях елементів кінематичних пар викликають сили тертя. Ці сили є силами шкідливого опору.
Реакції в кінематичних парах виникають не лише внаслідок впливу зовнішніх задаються сил на ланки механізму, але і внаслідок руху окремих мас механізму з прискоренням, що може викликати додаткові динамічні навантаження в кінематичних парах.
Тому, завдання кінематичного розрахунку полягає у визначенні реакцій в кінематичних парах механізмів або, інакше кажучи, тисків, що виникають в місцях зіткнення елементів кінематичних пар, а також у визначенні врівноважуючих моментів або врівноважують сил.
Під врівноважуються силами або моментами розуміють ті невідомі і підлягають визначенню сили або моменти, прикладені до провідних ланок, які врівноважують систему всіх зовнішніх сил і пар сил і всіх сил інерції і пар сил інерції.
Якщо в машині, в процесі роботи, прискорення ланок досягає незначної величини, то визначення реакцій в кінематичних парах проводиться з умови рівномірного руху всіх ланок механізму за умовами рівноваги статики:
ОЈ Fi = 0; ОЈ M (Fi) = 0.
У випадку, якщо прискорення ланок в машині досягає значної величини, то на ланки діють динамічні навантаження, якими нехтувати вже не можна. Для силового розрахунку в цьому випадку слід було б скласти динамічне рівняння руху, що вельми скрутно.
Поставлене завдання можна вирішити, використовуючи принцип Даламбера, згідно з яким, якщо до ланок механізму разом з усіма силами докласти ще й інерційні сили, то механізм можна розглядати знаходяться в статичному рівновазі, і рівняння динаміки замінити рівняннями статики:
ОЈ Fi = 0;
ОЈ M (Fi) + ОЈ M (Fu) + Mu = 0
3. Сили інерції
У загальному випадку плоско-паралельного руху ланки прискорення його різних матеріальних точок різні (по величині і напряму). Тому різні і елементарні сили інерції, умовно прикладені в цих точках. Ця система елементарних сил зводиться до однієї силі інерції Fu і до однієї пари сил інерції з моментом Mu, які дорівнюють:
де: m - маса ланки;
WS - прискорення центра ваги ланки;
Оµ - кутове прискорення ланки;
IS - момент інерції ланки щодо осі, що проходить через центр ваги.
Момент інерції ланки є міра інертності ланки в обертальному русі. Його величина залежить тільки від самого тіла: від його маси та розподілу маси. Момент інерції в загальному випадку визначається формулою:
де: ПЃ - відстань кожної елементарної маси від осі, що проходить через центр ваги.
Сила інерції Fu прикладена в центрі ваги ланки S і спрямована протилежно вектору прискорення центра ваги WS.
Момент пари сил інерції спрямований протилежно кутовому прискоренню ланки Оµ.
Розглянемо, до чого зводяться сили інерції при різних випадках руху ланки.
1. Поступальний рух ланки (рис.1).
Прискорення всіх точок однакові, тому:
Рис.1
прикладена сила інерції в центрі ваги. Момент сил інерції ланки Mu = 0, тому при поступальному русі ланки воно не має кутового прискорення (Оµ = 0).
2. Ланка нерівномірно (Оµ в‰ 0) обертається навколо осі, що проходить через центр ваги (рис.2).
Рис.2
Сила інерції в цьому випадку дорівнює Fu = 0, тому прискорення центра тяжкості WS = 0.
Момент сили інерції дорівнює: Mu =-IS В· Оµ і спрямований протилежно кутовому прискоренню Оµ.
3. Ланка рівномірно (Оµ = 0) обертається навколо осі, що не проходить через центр ваги (рис.3).
Рис.3
У цьому випадку: де:.
Момент сил інерції Mu = 0, так як кутове прискорення Оµ = 0.
4. Ланка рівномірно (Оµ = 0) обертається навколо осі, що проходить через центр ваги (рис.4).
Рис.4
У цьому випадку сила інерції Fu = 0, тому АS = 0 і момент інерції Ојu = 0 (тому Оµ = 0).
Таке ланка називається врівноваженим.
5. Ланка нерівномірно обертається навколо осі, що не проходить через центр ваги.
Рис.5
У цьому випадку виникає і сила інерції і момент сил інерції:
де:; за величиною
Сила інерції прикладена в центрі ваги і спрямована протилежно прискоренню центра ваги WS. Момент пари сил інерції Mu спрямований протилежно кутовому прискоренню.
Часто зручно силу інерції Fu і момент інерції Mu привести до однієї рівнодіючої силі Fu (Рис.6). Для цього замінимо момент Mu парою Fu і -Fu, момент якої дорівнює: Fu В· h = Mu.
Рис. 6
Силу-Fu цієї пари докладемо у центрі ваги S. Тоді інша сила виявиться прикладеної в деякій точці В«КВ» ланки. Сили Fu і-Fu, прикладені в центрі ваги взаємно врівноважуються, і, таким чином, залишається тільки одна сила, прикладена в точці В«КВ» ланки. Ця точка називається точкою гойдання.
<...
