СИЛЫ, ДЕЙСТВУЮЩИЕ НА ЗВЕНЬЯ МЕХАНИЗМА.
В разговорной речи слово «сила» употребляется очень часто и в различном смысловом значении: механическая сила, электрическая сила, сила воли, сила убеждения, сила страсти и т.д. Отсюда сложность однозначного и точного ее определения. В механике принято называть силой то, что вызывает изменение движения тел в результате взаимного действия их друг на друга. Тогда она наиболее полно определяет количественную меру взаимодействия тел.
На звенья механизма действуют силы движущие, силы сопротивления, силы веса, упругости, инерции, реакции в кинематических парах.
Движущие силы – силы, способствующие увеличению скорости точки ее приложения. Работа этих сил положительна.
Силы сопротивления – силы, которые замедляют движение. Сопротивление, для которого предназначен механизм, называют полезным сопротивлением. Это сопротивление металла резанию в токарном станке, сопротивление воздуха и полотна дороги, действующие на автомобиль…
Вредные сопротивления – это силы трения. Они уменьшают КПД механизма, вызывают износ, нагрев трущихся поверхностей, а также другие нежелательные явления.
Движущие силы и силы полезного сопротивления обычно известны или даны их зависимости от физических и технологических характеристик в графической или аналитической форме.
Суммарная работа сил веса звеньев за технологический, а, следовательно, и за кинематический цикл, равна нулю, так как траектории их центров масс – замкнутые кривые.
Действие сил упругости пружин знакопеременно. Следовательно и они, подобно весу звеньев, в общем случае не оказывают значительное влияние на режим движения механизма.
Силы инерции и реакции в кинематических парах возникают в процессе работы механизма.
Определение всех сил, действующих на звенья, называют силовым расчетом механизма. Он необходим для проверки прочности отдельных звеньев, выбора рациональных его форм и размеров, а также для определения необходимой мощности привода.
СИЛЫИНЕРЦИИ ЗВЕНЬЕВ.
Увеличение рабочих скоростей машин за последние десятилетия вызвало необходимость учета сил инерции звеньев в расчетах.
В плоском механизме силы инерции элементарных масс звена представляют плоскую систему сил, которая может быть заменена одной силой – главным вектором.
Движение звеньев плоского механизма можно рассматривать как сумму движений: вместе с какой-либо точкой – переносного, и вращательного вокруг этой точки, - относительного. В зависимости от их соотношений различают: поступательное, вращательное и сложное движения.
СИЛЫИНЕРЦИИ ПОСТУПАТЕЛЬНО-ДВИЖУЩЕГОСЯ ЗВЕНА
Ускорения всех точек поступательно движущегося звена равны по величине и одинаковы по направлению:
где - ускорение элементарной массы звена, м/с2,
- ускорение центра масс звена, м/с2.
Сила инеpции -ой массы:
Суммарная сила инерции всех масс (звена):
С учетом выражения 3.1. получим:
где m - масса звена, кг.
Таким образом, сила инерции поступательно движущегося звена равна произведению его массы на ускорение. Приложена она в центре масс и направлена противоположно ускорению.