Теория механизмов и машин (стр. 5 )

Силы 4-й группы являются внутренними, если рассматривать весь механизм в целом. Если же рассматривать отдельные звенья, то реакции в кинематических парах со стороны отброшенных звеньев считаются внешними силами и входят в уравнения равновесия.

Силы характеризуется тремя параметрами: величной, направлением и точкой приложения. Рассмотрим, какие из этих параметров являются извесными и какие

неизвестными для этих реакций в различных плоских кинематических парах.

В поступательной паре реакции направлены перпендикулярно направляющей. неизвестных здесь две: величина силы R01 и точка ее приложения.

Во вращательной паре равнодействующая сил реакции направлена по нормали к цилиндрической поверхности т. е. проходит через центр шарнира.

Неизвестными являются: направление реакции и величина силы. Следовательно от каждой силы, действующей в любой низшей кинематической паре, в расчетных

уравнениях появляются две неизвестные величины.

Вопросы для подготовки для самоконтроля:

1.Какие силы называют движущими силами

2.Какие силы называют силами сопративления?

3.Какие силы называют силами вредных сопративлений?

4.Какие силы называют силами полезных сопративлений?

5.Какие силы характеризуют взаимодействия механизма с окружающей средой?

6.Какие силы характеризуют взаимодействия между элементами кинематических пар механизма?

7.Как называются силы, действие которых на механизм эквивалентно действию рассматриваемых связей, ограничивающих свободу движения системы?

8.Какая связь называется идеальной?

9.Раздел механики, в котором изучаются равновесие и движение механических систем под действием сил?

10.Раздел механики, изучающий движение с помощью уравнений движения, записанных в форме уравнений статики с использованием принципа Даламбера?

11.В чём заключается принцип Даламбера?

Рекомендуемая литература:

8.1.1.   Теория механизмов и машин.- М.; Наука, 1968

8.1.2. ёКурс теории механизмов и машин.- Высшая школа, 1985

8.1.3. Теория механизмов и машин.-Минск.; Высшая школа, 1968

8.1.4. Теория механизмов и машин. М.:1998.

  Тема 6.Трение. Коэффицент полезного действия.

В большинстве случаев силы трение относится к силам сопративления, но иногда движение передается блогадря силами трения, и в этом случае они относятся движущим силам.

Взависмости от характера относительного движения элементов кинематических пар различают следующие виды трения :

трение скольжениея, которое возникает в низших кинематических парах. трение качения которое возникает в высших кинематических парах.

Трение в поступательной паре. Имеется кривошипно-ползунный механизм, ко входному звену которого приложена момент движущих сил Мд. К выходному звену приложена результирующая сила Ғс от сил полезного сопративления, силы тяжести и силы инерции. Необходимо определить силу трения, которая также является силой сопративления.

Если ползун прижимается к одной из сторон направляющих, то сила трения определяется согласно закону Кулона:

  Ғтр=fN=fF sin

где N - нормальная реакция направляющей.

Затем можно определить реакцию уже известными методами.

Трение во вращательной паре. Рассмотрим вращение вала во втулке подшипника.

При наличии зазора вал как бы набегает на втулку(или вкладыш) подшипника, поэтому звенья соприкасаются в точке А. Реакция R параллельна силе Q, приложенной к валу. В результате трения полная реакция должна быть отклоненаот нормальной составляющей на угол трения . Величина силы трения

  Ғтр=fN=f F соs =f Qсоs

Момент движущих сил Мд. Приложенный к валу, уравновешивается моментом сил сопративления Мс :

  Мс=F r=fQr cos

где r-радиус цапфы вала.

Учитываяб что f соs =tg cos= sin

Тогда окончательно получим:

  Мс=Qr sin =Q

где = r sin -радиус круга трение.

  Коэффицент полезного действия механизмов.

При установившемся движении машины работа движущих сил Ад (это работы иногда называется затраченной) расходуется на предоление работы всех сил сопротивления Ас

  Ад=Ас

или 

  Ад=Апс+ Авс,

где  Апс-работа сил полезных сопротивлений;

  Авс - работа сил вредных сопротивлений ( в основном сил трения).

Отношение работы сил полезных сопротивлений к работе движущих сил называется механическим коэффицентом полезного действия:

  =  Апс/ Ад 

  К. п.д. является одной из основных характеристик машины или механизма. Чем больше к. п.д., тем  совершеннее является машина или механизма.

Отношение работы сил вредных сопротивлений к работе движущих сил называется коэффицентом потерь:

  = Авс/ Ад

  Вопросы для подготовки к экзамену

1.Что называется углом трения

2.Что называется фиктивным (приведенным) углом трения

3.Формула фиктивным (приведенным) углом трения

4.Сила  трения пр  трении по клинчатой поверхности

5.Сила  трения при  трении по гладкой поверхности

6.Общие сведения о силах трения и законах трения.

7.Динамические модели поступательной кинематической пары с учетом силы трения. Угол трения.

Рекомендуемая литература:

8.1.1.   Теория механизмов и машин.- М.; Наука, 1968

8.1.2. ёКурс теории механизмов и машин.- Высшая школа, 1985

8.1.3. Теория механизмов и машин.-Минск.; Высшая школа, 1968

8.1.4. Теория механизмов и машин. М.:1998.

  Тема  7.  Движение механизма под действием заданных сил.

Полное время движения механизма состоит из трех частей: времени разбега, установившегося движения и выбега. Графическое изображение скорости машины в функции времени называется тахограммой движения.

Под скоростью машины понимается угловая скорость начального звена.  Первый период на тахограмме соответствуетмени разбега(пуска) машины, при этом скорость возрастает от установившегося значение. Второй период –установившийся режим, при котором скорость колеблется относительно среднего значение. Третий период - выбег соответствует времени торможения, скорость падает от установившегося значения до нуля.

Период изменения скорости называется циклом движения.

Изменения скорости ведущего звена связано сдействием внешних сил, приложенных к звеньям. Для определения законов движения, пользуются уравнением движения. Найболее простая форма которого получается на основании теоремы изменении кинетической энергии:

  АД-АС= Т-То,

где АД - работа движущих сил;

  АС-работа сил сопротивления (без учета треия);

  Т, То - соответственно кинетическая энергия в начале и в конце

  рассматриваемого промежутка времени.

Изменение кинетической энергии механизма связано с изменением скорости:

В период разбега скорость возрастает от нуля до установившегося значения, также возрастает и кинетическая энергия:

  АД - АС 0.

В период установившегося движения скорость за цикл возвращается к первоначальному значению, т. е. кинетическая энергия не изменяется:

  АД - АС = 0.

В период выбега скорость падает до нуля, соответственно изменяется и кинетическая энергия:

  АД-АС  0.

Мы будем рассматривать движение механизмов только в установившемся режиме.

Звено, на которое переносятся массы и силы называется звеном приведения. Чаще всего в качестве звена приведения принимают начальное звено, для которого задан закон движения.

Для того чтобы движение реального механизма было эквивалентно движению приведенного механизма, необходимо выполнение двух условий.

Кинетическая энергия звена приведения должна быть равна сумме кинетических энергий всех звеньев механизма: 

  ТП=(Ті - То).

  2.  Работа приведенной силы должна быть равна сумме работ внешних сил,  приложенных к звеньям механизма: 

  АП = Аі

Если звено приведения совершает поступательное движение, то его кинетическая энергия определяется по формуле:

  Тп=1/2mПV2

Приведенный масса механизма определяется по формуле:

  mп= mi (Vsi/V)2+Jsi(i/V)2.