Кинематический и динамический анализы простых четырехзвенных механизмов, страница 8

;    .

Определяем значение углового ускорения звена 4:

и отмечаем его направление на схеме механизма (по направлению ускорения ).

Соединим на плане ускорений точки с и е (по линии се от точки е к точке с направлено относительное ускорение ). Принимаем положение центра масс на середине звена 4. Для нахождения ускорения центра масс звена 4 разделим отрезок се пополам, отметим точку  и соединим ее с полюсом плана ускорений. Ускорение  будет направлено от полюса плана ускорений р_а к точке . Замеряем значение отрезка  и находим модуль соответствующего ускорения:

.

9.3. Динамический анализ механизмов

9.3.1. Цели и задачи динамического анализа

К задачам динамического анализа относятся:

1) Силовой анализ механизмов – изучение влияния внешних сил, сил веса звеньев, сил трения и сил инерции на звенья механизма, на элементы звеньев, на кинематические пары и неподвижные опоры и установление способов уменьшения динамических нагрузок, возникающих при движении механизма.

2) Динамика механизмов – изучение режимов движения механизмов под действием заданных сил и установление способов, обеспечивающих заданные режимы движения.

3) Теория колебаний в механизмах.

4) Задача о соударении звеньев механизма.

Целями силового анализа являются:

– определение внешних неизвестных сил, действующих на звенья механизма;

– определение реакций в кинематических парах при движении механизма;

– устранение дополнительных динамических нагрузок от сил инерции на опоры механизма соответствующим подбором масс звеньев (уравновешивание масс в механизмах).

Целями динамики механизмов являются:

– определение мощности, необходимой для воспроизведения заданного движения механизма;

– изучение законов распределения этой мощности на выполнение работ, связанных с действием различных сил на звенья механизма;

– сравнительная оценка механизмов с помощью КПД, характеризующего степень использования потребляемой мощности на совершение полезной работы.

9.3.2. Силы, действующие на звенья механизмов

Силы и пары сил (моменты), действующие на звенья механизма, делятся на следующие группы.

1) Движущие силы и моменты, совершающие положительную работу за время своего действия или за цикл, если они изменяются периодически. Эти силы и моменты приложены к ведущим звеньям механизма. К ним относятся:

– сила давления рабочей смеси (жидкости или газа) на поршень кривошипно-ползунного двигателя внутреннего сгорания (ДВС), парового двигателя, компрессора;

– вращающий момент, развиваемый электродвигателем на валу рабочего механизма.

2) Силы и моменты сопротивления, совершающие отрицательную работу за время своего действия или за цикл, если они изменяются периодически. К данным силам относятся:

– силы и моменты полезного сопротивления, совершающие требуемую от машины работу и приложенные к ведомым звеньям механизма;

– силы и моменты сопротивления среды, в которой движутся звенья.

3) Силы тяжести подвижных звеньев и силы упругости пружин, совершающие на отдельных участках движения положительную, а на других участках отрицательную работу. За полный кинематический цикл работа этих сил равна нулю.

4) Силы и моменты, приложенные к корпусу машины (к стойке) извне: сила тяжести корпуса, реакция основания (фундамента) машины на ее корпус. Эти силы работу не совершают, поскольку они приложены к неподвижному элементу машины.

5) Силы и моменты инерции, возникающие при ускоренном движении звеньев.

6) Силы взаимодействия между звеньями, действующие в кинематических парах. Нормальные составляющие данных работы не совершают. Работа касательных составляющих на относительном движении звеньев является отрицательной.

Первые три группы сил (моментов) относятся к активным силам (моментам). Обычно они известны или могут быть определены. Эти силы (моменты) приложены к звеньям механизма извне, поэтому они также являются внешними силами (моментами). К числу внешних сил (моментов) относятся также силы четвертой и пятой групп.