Динамический анализ механизмов. Обзор понятий
Динамическим анализом механизма называется определение движения механизма под действием приложенных сил или определение сил по заданному движению звеньев. В зависимости от знака элементарной работы все силы, действующие на звенья механизма, подразделяют на силы движущие и силы сопротивления.
Движущей силой называется сила, элементарная работа которой положительна, а силой сопротивления – сила, элементарная работа которой отрицательна.
Элементарная работа силы определяется как скалярное произведение силы на элементарное перемещение точки её приложения. Движущие силы и силы сопротивления обычно являются функциями перемещения и скоростей точек приложения сил, а иногда функциями времени.
Силы полезного сопротивления приложены к ведомым звеньям, совершают отрицательную работу. Силы вредного сопротивления приложены со стороны среды и совершают отрицательную работу.
Составляющие силы реакций в КП: нормальные реакции, не совершающие работу и касательные реакции, совершающие отрицательную работу и равные силе трения.
Силы тяжести могут быть или силами движущими, или силами сопротивления в зависимости от направления элементарных перемещений.
Силы трения в кинематических парах являются функциями сил нормального давления на поверхность, относительной скорости перемещения звеньев, параметров смазки и т. д.
При динамическом анализе ставится задача определения закона движения начального звена по заданным силам.
При рассмотрении движения механизма различают три режима: разбег, установившееся движение и выбег.
Силовой расчёт плоского и пространственного механизма проводится по отдельным структурным группам Ассура. Аналитическое определение реакций в кинематических парах статически определимых механизмов сводится к последовательному рассмотрению условий равновесия звеньев, образующих структурные группы.
При проектировании механизма ставится задача о рациональном подборе масс звеньев механизма, обеспечивающем погашение динамических нагрузок – задача об уравновешивании масс механизма, или задача уравновешивания сил инерции звеньев механизма.
При рассмотрении случая уравновешивания вращающегося вала с жёстко связанными заданными массами, можно достичь полного уравновешивания всех масс, закреплённых на валу, установкой двух противовесов в произвольно выбранных плоскостях, используя построение многоугольника сил и многоугольника моментов по замыкающим векторам.
Все силы и моменты пар сил можно привести к одному звену, называемому звеном приведения.
Балансировкой называется уравновешивание вращающихся или поступательно движущихся масс механизмов с тем, чтобы уничтожить влияние сил инерции.
Неуравновешенностью ротора (вращающегося в опорах тела) называется его состояние, характеризующееся таким распределением масс, которое во время вращения вызывает переменные нагрузки на опорах. Эти нагрузки являются причиной сотрясений и вибраций, преждевременного износа.
Статическая неуравновешенность тела – состояние, когда центр тяжести его не лежит на оси вращения. Для уравновешивания вращающегося тела необходимо, чтобы центр тяжести его лежал на оси вращения.
Неуравновешенность ротора характеризуется величиной дисбаланса. Если статическая и моментная неуравновешенности существуют одновременно, то такая неуравновешенность называется динамической.
Сила инерции равна произведению значений массы, квадрата угловой скорости вращения звена и радиуса вращения центра массы.
Теорема Жуковского. Сумма моментов всех внешних сил, приложенных в соответствующих точках плана скоростей и по направлению повёрнутых на 900 относительно полюса, равна нулю.
Приведённая масса механизма - Условная масса, сосредоточенная в точке приведения, кинетическая энергия которой равна сумме кинетических энергий всех звеньев.
Приведённая сила механизма - условная сила, приложенная в точке приведения, мощность которой равна сумме мощностей всех внешних сил, приложенных к звеньям механизма:
Одномассовая динамическая модель - любой механизм можно представить в виде механизма 1-го класса, к которому в точке приведения приложены сила сопротивления, движущая приведённая сила и сосредоточена приведённая масса.
В зависимости от состояния поверхностей трущихся тел различают виды трения скольжения: трение чистое (на поверхностях без адсорбированных плёнок или химических соединений), трение сухое (трение несмазанных поверхностей), граничное трение (при незначительном слое смазки) и трение жидкостное (трение смазанных поверхностей).
При трении скольжения одни и те же площадки соприкасающихся поверхностей одного тела входят в контакт с различными площадками другого тела.
При трении качения различные площадки соприкасающихся поверхностей одного тела последовательно совпадают с соответствующими площадками другого тела.
Условие отсутствия скольжения - движущая сила меньше силы трения, отношение коэффициента трения качения к радиусу катка меньше коэффициента трения скольжения.
Трение качения возникает в высших кинематических парах при относительном движении звеньев.
Коэффициент сухого трения скольжения - это отношение силы трения к нормальной реакции поверхности, равное тангенсу угла трения, на который отклоняется полная реакция поверхности.
Коэффициент трения качения - это величина смещения максимума эпюры напряжений смятия при относительном движении звеньев.
Последовательность силового расчёта структурной группы Ассура 1 вида: из уравнений равновесия моментов звеньев относительно среднего шарнира определяют касательные реакции крайних шарниров, по плану сил группы определяют нормальные реакции крайних шарниров, по плану сил звена определяют реакцию среднего шарнира.
Зависимость момента, приложенного к ведомому валу машины– двигателя или к ведущему валу рабочей машины, от угловой скорости этих машин называется механической характеристикой машины.
Режим разбега механизма имеет место при пуске машины или механизма в ход и при переводе механизма с меньшей скорости на большую.
Режим выбега механизма соответствует времени, в течение которого механизм останавливается или с большей скорости переводится на меньшую.
12 040
3 334 
