Кинематический анализ механизмов аналитическими методами.

Кинематический анализ механизма ведется в следующем порядке: сначала исследуется движение начальных звеньев, а затем выполняется кинематический анализ отдельных структурных групп в порядке их присоединения при образовании механизма. В этом случае в каждой структурной группе будут известны положения, скорости и ускорения тех элементов кинематических пар, к которым присоединяется данная группа. Кинематический анализ каждой группы Ассура должен начинаться с определения кинематических параметров внутренних пар группы.

Кинематический анализ механизмов в общем случае предусматривает решение трех основных задач, а именно: 1) определение положений звеньев и построение траекторий отдельных точек; 2) определение скоростей точек и угловых скоростей звеньев; 3) определение ускорений точек и угловых ускорений звеньев.

Кинематический анализ механизма заключается в определении линейных скоростей и ускорений точек и угловых скоростей и угловых ускорений звеньев. Закон изменения этих величин часто нужно знать для составления характеристики работы механизма, а в некоторых случаях - для дальнейших расчетов.

Силы, действующие в механизмах.

Все силы, действующие в механизмах, условно делятся на:
– внешние, действующие на исследуемую систему со стороны внешних систем и совершающие работу над системой. Эти силы в свою очередь подразделяются на:
-движущие – это силы которые ускоряют движение звеньев и совершают положительную работу (увеличивает энергию системы);
-сопротивления, работа которых отрицательна (уменьшает энергию системы). Силы сопротивления делятся на:
*силы полезного (производственного) сопротивления - возникающие при выполнении механической системой ее основных функций (выполнение требуемой работы по изменению координат, формы или свойств изделия и т.п., совершают отрицательную работу);
*силы вредного сопротивления – это силы трения возникающие в месте связи в КП и определяемые условиями физико-механического взаимодействия между звеньями и силы сопротивления среды (работа всегда отрицательна);
-взаимодействия с потенциальными полями (позиционные) - возникают при размещении объекта в потенциальном поле, величина зависит от потенциала точки, в которой размещается тело (работа при перемещении из точки с низким потенциалом в точку с более высоким - положительна; за цикл, т.е. при возврате в исходное положение, работа равна нулю). Потенциальное поле - силы тяжести или веса. Существуют электромагнитные, электростатические и другие поля.
–внутренние, действующие между звеньями механической системы. Работа этих сил не изменяет энергии системы. В механических системах эти силы называются реакциями в кинематических парах.
–расчетные (теоретические) - силы, которые не существуют в реальности, а только используются в различных расчетах с целью их упрощения:
-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).
-приведенные (обобщенные) силы - силы совершающие работу по обобщенной координате равную работе соответствующей реальной силы на эквивалентном перемещении точки ее приложения.

Задачи силового анализа механизмов. Принцип Даламбера.

Целью силового анализа является определение обобщенных движущих сил, приложенных к входным звеньям механизма, а также сил реакций в кинематических парах. Исходными данными являются результаты структурного и кинематического анализа механизма, инерционно-массовые характеристики звеньев, характеристики рабочих процессов (законы изменения сил полезного сопротивления), информация о внешних силах.

Результаты силового анализа позволяют оценить качество спроектированного механизма по определенным динамическим критериям, чтобы в дальнейшем использовать эту оценку для улучшения конструкции.

Вопрос об определении сил имеет большое практическое значение для расчета на прочность отдельных деталей механизмов, для определения мощности, потребной для работы механизма, для определения трения в кинематических парах, для расчета на износ трущихся деталей в кинематических парах и т.д. Зная силы, действующие на различные звенья механизма, конструктор может выбрать наиболее рациональные размеры звеньев, определить конструктивные их формы, необходимые для достаточной прочности деталей, обеспечить в кинематических парах достаточную смазку и т.д.

Если к точке помимо активных сил и реакций связи приложить силы инерции, то точка будет находится в равновесии и к ней применимы все операции статики.

ΣF_k=0

ΣF_k=F^a+N+F^и=0

ΣM=M^a+M^r+M^и=0

 

Возможно составить шесть уравнений по

принципу Даламбера

 

 

Принцип Даламбера для системы: если в любой момент времени к каждой из точек системы кроме действующих на нее внешних и внутренних сил присоединить соответствующие силы инерции, то полученная система сил будет уравновешенной и к ней можно применять все уравнения статики.

 

 

Определение скоростей звеньев и точек звеньев численными методами