Структурный анализ рычажного механизма. Кинематический анализ рычажного механизма. Кинематические диаграммы, страница 13

                                               .                    (5.30)

Реакцию R₀₃ - из уравнения проекций сил на ось y:

                                                       .                        (5.31)

Для решения уравнений (5.25)…(5.31) величины направляющих углов и ускорений извлекают из массива кинематических параметров, а движущую силу  - из файла индикаторной диаграммы. Реакцию во внутренней кинематической паре диады 2–3 определяют из уравнений равновесия в проекциях на оси х и у, составленных для действующих на звено активных сил, реакции и силы инерции (рис. 5.3):

                                                ; ;                                        (5.32)

                                                             .                                (5.33)

Рис. 5.3

5.6.2. Силовой расчет диады 4-5

По сравнению с диадой 2-3 особенностями составления аналитических выражений для диады 4-5 (рис.5.4) являются принятый полюс моментов L с координатами x_L= x_E  и y_L= y_D и положительная сила полезного сопротивления F_с. Координаты точек D, Е и S₄ будут иметь знаки, противоположные координатам В, С, S₂. Расчетные выражения в виде, удобном для ввода в ПЭВМ:

                                          ;                               (5.34)

               .                                          (5.35)

.                                    (5.36)

Полные реакции в шарнирах  D и Е:

          .                                    (5.37)

Их направление определяют по формуле:

.

Составляющие реакции R₄₅ определяют из уравнений проекций сил на координатные оси:

          ; ;                              (5.38)

          ; .                                  (5.39)

5.6.3. Начальный механизм

Для начального механизма (рис. 5.5) определяют уравновешивающий момент  и реакцию .

Рис. 5.5

В точках В и D приложены реакции кинематических пар  и  соответственно, направление под углами  и  согласно аксиоме действия и противодействия, в точке  А - вес G₁. На схеме (рис. 5.5) показаны составляющие  реакций  и  в отрицательном направлении.

Уравновешивающий момент определяют из уравнения :

; .    (5.40)

Реакцию в коренной шейке  определяют из уравнений равновесия в проекциях на координатные оси:

          ; ;                                 (5.41)

          ; .                           (5.42)

Полная реакция и её направление определяются формулами (5.37).

5.6.4. Компьютерная программа

Аналитические зависимости силового расчета рычажного механизма ДВС использованы в программе ТММ-1, запускаемой в системе QuickBASIC. В программе организован массив параметров, рассчитанных в результате кинематического анализа (пример на рис. 4.4).

По заданным исходным данным студент вводит массы звеньев m₁, m₂, m₃ в кг и момент инерции шатуна I_S2. Для расчета маховика (второй лист курсового проекта) также вводят коэффициент неравномерности d. Результаты расчетов зависят от того, в каком цилиндре, С или Е, осуществляется такт "расширение". Обозначение цилиндра задает преподаватель, а студент размещает световой курсор на экране в соответствующей строке.

На экране последовательно изображаются:

-  таблица 6 с 12 значениями реакций в шатунных шейках R₁₂и R₁₄ и их направления в градусах относительно оси x;

-  таблица 7 с 12 значениями реакций в поршневых пальцах R₂₃ и R₄₅ и их направления;

-  таблица 8 с 12 значениями составляющих реакций в коренной шейке R_01х и R_01y, полной реакции R₀₁ и ее направления;

-  таблица 9 с 12 значениями реакций в поступательных парах R₀₃ и R₀₅ и их направления.

Каждая таблица сопровождается изображениями графиков или годографов реакций на экране. Образцы распечаток реакций в кинематических парах приведены на рис. 5.6.

Рис. 5.6

При расчете мощности трения компьютер требует расчетов и ввода диаметров шарниров, начиная с диаметра коренной шейки. Диаметры можно рассчитать на калькуляторе с его вызовом клавишей F2. Все диаметры рассчитывают на износостойкость по формуле (5.19), а коренную шейку - дополнительно на кручение по  формуле (5.20) и из двух значений вводят большее значение, округленное по ГОСТ 6636-69, который можно вывести на экран нажатием клавиши F1.