Силовой расчет механизма
Необходимо определить внешние силы на звеньях механизма,реакции в кинематических парах и . Внешнюю уравновешивающую нагрузку на входном звене и .
Расчёт проводится графическим планом сил и аналитически, с помощью вычисленных 13 положений.
Силовой расчет графоаналитическим методом планов
Силовой расчет графоаналитическим методом планов заключается в графоаналитическом решении векторных уравнений равновесия звеньев и структурных групп путем построения планов сил.
Внешние силы на звеньях
Движущая внешняя сила на поршне направление по или против вектора .
Вертикальные силы веса
;
;
.
Инерционные нагрузки звеньев:
- поршня 3 при поступательном движении сводится к вектору сил инерции
,
- шатуна 2 при плоскопараллельном движении сводится инерционные нагрузки к вектору и к моменту сил инерции.
,
,
- кривошипа 1 при неравномерном вращении сводится к вектору и моменту сил инерции .
, так как ,
.
Векторы направлены противоположно векторам центров масс, а моменты противоположно ускорениям (поз. 4 листа 2).
Определение реакций в кинематических парах структурной группы (2.3)
Поскольку силовой расчет ведется по группам Ассура, в порядке обратном их присоединения в механизме, то отделяем структурную группу из звеньев(2,3) и показываем ее в масштабе в позиции 4 листа 2.
Кроме внешних сил , в точках отделениях группы от механизма показываем реакции :- во вращающейся кинематической паре А, известной точкой приложения (в центре А), но неизвестной по величине и направлению,
- в поступательной кинематической паре В, известную направлением () и неизвестная по величине и точкой приложения.
,
где
- нормальная составляющая реакции, ,
- тангенциальная составляющая реакции, .
Отрезки плеч относительно точки В в позиции 4.
Сумма моментов относительно точки В сил звена 2:
.
Отсюда тангенциальная составляющая реакции равна
,
где
- плечи сил относительно точки В, м.
,
.
- отрезки плеч в позиции 4 листа 2.
,
.
Векторное уравнение равновесия сил группы (2,3).
,
. (4.1)
Решаем векторное уравнение графическим построением плана сил группы в позиции 5.
Для этого рассчитываем отрезки сил
.
(1 - 2) ,
(2 - 3) ,
(3 - 4) ,
(4 - 5) ,
(5 - 6) ,
(6 - 7) .?
Откладываем в позиции 5 плана сил параллельно соответствующим векторам. Из последней точки 7 плана сил проводим , а из начальной точки 1 . На пересечении этих направляющих в точке 8 план сил замыкается и отрезок (7 – 8) изображает в масштабе . Отрезок (8 - 1) изображает в масштабе . Из плана сил определяем крайние реакции ,
Внутреннюю реакцию определяем из уравнения равновесия сил одного звена например звена 2.
.
. (4.2)
Поскольку уже отложены на плане, то достаточно соединить точки 4 и 8.
Тогда .