Теория машин и механизмов
Методическое пособие - Разное
°я величина максимального ускорения толкателя. Диаграмма ускорений имеет форму трапеции, что позволяет избежать скачков ускорения и мягких ударов. Такой закон движения может применяться и для быстроходных кулачковых механизмов.
4. Синусоидальный закон движения толкателя (рис. 10.8, г) позволяет получить наибольшую плавность движения, отсутствуют удары. Этот закон движения наиболее предпочтительно применять в быстроходных механизмах. Главным недостатком синусоидального (и трапецеидального) является высокая точность профиля кулачка.
Контрольные вопросы
- Классификация и назначение кулачковых механизмов.
- Основные параметры кулачковых механизмов.
- Как производится кинематический анализ кулачковых механизмов.
- Определение минимально-допустимых размеров кулачковых механизмов.
- Как выбирается на стадии проектирования закон движения толкателя. Проанализируйте основные виды.
Лекция 11
Динамика механизмов и машин. Задачи силового анализа механизмов. Силы и их классификация. Условие кинетостатической определимости кинематических цепей. Графо-аналитический способ силового анализа (метод планов).
Динамика механизмов и машин
Динамика изучает закономерности движения звеньев механизма под действием приложенных сил, при этом рассматривают две задачи:
Прямая задача динамики - определение закона движения системы при заданном силовом воздействии.
Обратная задача динамики - определение требуемого силового воздействия, обеспечивающего заданный закон движения системы.
В общей постановке динамика - изучение каких-либо процессов или явлений в функции времени. Динамическая модель - модель системы, предназначенная для исследования ее свойств в функции времени (или модель системы, предназначенная для исследования в ней динамических явлений).
Методы составления уравнений (динамической модели системы):
- энергетический (уравнения энергетического равновесия - закон сохранения энергия);
- кинетостатический (уравнения силового равновесия с учетом сил инерции по принципу ДАламбера).
Классификация сил, действующих 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 ДАламбером 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.
Необходимо отметить, что под силами понимаются равнодействующие соответствующих распределенных в месте контакта кинематических пар нагрузок. Все вышесказанное относительно сил распространяется и на моменты сил.
Движущие и силы полезных сопротивлений чаще всего задают в виде механических характеристик машины.
Механические характеристики машин
Механической характеристикой машины называется зависимость силы или момента на выходном валу или рабочем органе машины от скорости или перемещения точки или звена ее приложения.
Рассмотрим примеры механических характеристик различных машин.
- Четырёхтактный двигатель внутреннего сгорания (ДВС) в качестве движущей силы выступает сила давления сгораемых газов в цилиндре.
Индикаторная диаграмма графическое изображение зависимости давления в цилиндре поршневой машины от хода поршня (рис. 11.1).
р, МПа
ab - расширение
(рабочий ход);
bc - выхлоп;
a