Силовое исследование плоских механизмов: Методические указания к выполнению курсового проекта по дисциплине "Теория механизмов и машин"

[Выберите дату]

УДК

Силовое исследование плоских механизмов: Метод. указ. к выполнению курсового проекта / Сост. О.Г. Кулик – Волжский: ВИСТех (филиал) ВолгГАСУ, 2009. – 38 с.

В методических указаниях даны рекомендации по силовому исследованию плоских механизмов, приведены расчетные формулы, рассмотрены примеры расчета.

Предназначены для студентов инженерно-технических специальностей всех форм обучения по дисциплине «Теория механизмов и машин».

Ил. 24.   Табл. ..     Библиогр.  назв.     Прил. ...

ВВЕДЕНИЕ

В данных методических указаниях к выполнению курсового проекта по «Теории механизмов и машин»  исследуется движение механизмов под действием сил без учета сил трения. Рассматривается основная задача силового расчета: для исследуемого механизма при известных кинематических характеристиках и внешних силах определить уравновешивающую силу или момент (управляющее силовое воздействие) и реакции в кинематических парах механизма. Для её решения подробно разобраны силы, действующие в механизмах машин, разобрано определение неизвестных внешних сил, действующих на звенья механизма (движущих сил, сил полезного сопротивления, сил инерции звеньев) и усилий в кинематических парах, возникающих при движении механизма (при этом законы движения считаются известными), а так же рассмотрено определение уравновешивающего момента с помощью рычага Жуковского.

1.  Силы,  действующие  в  механизмах  машин

Всякая машина движется под действием сил, приложенных к ее звеньям. Силы, действующие на звенья механизма, могут быть следующими:

движущие силы - силы, приложенные к движущему звену машины со стороны двигателя, в рабочих машинах. В машинах-двигателях под движущими силами понимают давление рабочего тела на движущее звено, например в паровой машине - сила давления пара на поршень; в двигателе внутреннего сгорания - сила давления газов на поршень; в электродвигате-           ле - сила действия электромагнитного поля на ротор двигателя и т. д. Работа движущих сил считается положительной;

силы рабочих (производственных или полезных) сопротивлений. Это силы, для преодоления которых предназначена машина. К ним, например, относятся: силы сопротивления резанию в металлорежущих станках; силы сопротивления прессованию в прессах; силы сопротивления дроблению камня в камнедробилках и т. д.;

силы трения. Это силы, на преодоление которых расходуется энергия, не дающая производственного эффекта, поэтому эти силы часто называются силами вредного сопротивления. К силам вредных сопротивлений также относятся в некоторых случаях, силы сопротивления среды, в которой происходит движение частей машины. Очевидно, машина будет тем совершенней, чем большая часть потребляемой ею энергии расходуется на преодоление полезных сопротивлений;

силы веса звеньев машины;

силы упругости упругих звеньев-пружин;

силы реакций в кинематических парах или силы действия звеньев друг на друга в местах их соединений в кинематические пары;

силы инерции звеньев машины или динамические нагрузки, зависящие от ускорений звеньев при движении машины.

В быстроходных машинах нередко динамические нагрузки превосходят статические, и их учет при расчетах очень важен. Эти силы являются силами, распределенными по всей массе звеньев.

Очевидно, что силы веса не остаются постоянными и являются распределенными по всей массе звена.

Силы упругости зависят от положения механизма, от которого зависит деформация пружины или упругого звена.

Некоторые силы зависят от скорости движения машины, например, момент электродвигателя или сила сопротивления воздуха, сила сопротивления резанию металла и т. д.

В общем случае внешние силы и моменты, приложенные к машине, могут зависеть от положения механизма, скорости, времени и от ряда других факторов.

Задачей силового расчета всякого механизма является определение всех вышеперечисленных сил, действующих на звенья, в заданном положении механизма при заданном законе движения ведущего звена. Приведение силового расчета механизма необходимо для выяснения величин и характера нагрузок, действующих на звенья механизма, с тем чтобы по известным нагрузкам произвести расчет звеньев и деталей на прочность, т. е. Определить рациональные формы и размеры сечений звеньев. Рассмотрим подробнее способы определения сил, действующих в машинах.

2.  Определение  движущих  сил

В машинах-двигателях движущей силой является сила действия рабочего тела на движущее звено. Например, в двигателе внутреннего сгорания эта сила действия рабочего тела будет движущим звеном. Закон изменения давления газа в цилиндре дается индикаторной диаграммой, получаемой с помощью прибора-индикатора, за цикл работы двигателя. На рис. 1 и 2 приведены примеры индикаторных диаграмм двигателей. Имея индикаторную диаграмму, можно построить график изменения движущей силы, действующей на поршень, в зависимости от положения поршня в цилиндре или от угла поворота кривошипа механизма. Так, например, на рис. 3,а показана схема кривошипно-шатунного механизма двигателя совместно с индикаторной диаграммой. Ордината у индикаторной диаграммы в масштабе  изображает давление газа в цилиндре, соответствующее данному положению поршня С или углу поворота кривошипа механизма. Сила, действующая на поршень, определяется по формуле: