3. Силовой расчёт механизма

1. Определение силы полезного сопротивления

Сила полезного сопротивления определяется по заданной диаграмме . Из диаграммы видно, что на поршень действует сила полезного сопротивления лишь в положениях 0 – 6, причем во всех положениях она постоянна. Величина её равна(Н).

2. Определение результирующих сил инерции звеньев

,

где: m_зв – масса звена (см. исх. данные)

- ускорение центра масс звена

,,,

_а – масштаб плана ускорения

(Н)

(Н)

(Н)

(Н)

Знак минус означает, что сила инерции направлена в противоположную сторону вектора ускорения центра масс.

Результирующая сила инерции прикладывается в точке "К" – центр качения кулис. Центр качения кулисы определяется следующим образом:

• В центре масс кулисы S₃ восстанавливается перпендикуляр S₃N к O₂С.

• На перпендикуляре откладывается величина радиуса инерции кулисы в масштабе изображения кулисы.

• Точка N соединяется с центром вращения О₂ кулисы и восстанавливается к О₂N в точке N перпендикуляр NK.

• Точка К пересечение перпендикуляра NK с осью О₂S₃ кулисы является центром качения кулисы.

• В точке К прикладывается вектор силы инерции силы, направленный в сторону, противоположную направлению вектора ускорения центра масс кулисы.

Определяется момент инерции кулисы:

,

где:

m_зв – масса звена (См. исходные данные)

l_звена – длина звена

_а – масштаб плана ускорений

(Нм), (Нм), (Нм).

1. Определение сил тяжести звеньев

• Сила тяжести кулисы АВ (Н)

• Сила тяжести кривошипа О₂С (Н)

• Сила тяжести шатуна CD (Н)

• Сила тяжести ползуна D (Н)

4. Определение давления в кинематических парах

Определение давления в кинематических парах механизма начинается с анализа последней (от ведущего звена) присоединительной группы и заканчивается последним переходом от группы к другой силовым анализом ведущего звена.

• Группа "Поршень D – Шатун СD"

Реакция R_3,4 раскладывается на составляющие

Составляется уравнение моментов сил действующих на четвертое звено относительно точки "D". ,т.е.(Н).

Составляется уравнение моментов сил действующих на четвертое звено относительно точки "С". ,т.е.(Н).

Общее уравнение равновесия всей группы: , по которому определяетсяR_0,5=78,78 H, R_3,4 = 892,39 Н.

R_4,5 = 891,4 Н.

Группа "Кривошип О₂С – Кулиса ВА"

Реакция R_2,3 раскладывается на составляющие

Составляется уравнение моментов сил действующих на третье звено относительно точки "О₂". ,т.е.(Н).

Составляется уравнение моментов сил действующих на третье звено относительно точки "В". ,т.е.(Н).

Составляется уравнение моментов сил действующих на второе звено относительно точки "В"

, т.е.(Н).

Общее уравнение равновесия всей группы: , по которому определяется

R ⁿ_0,3 = 504,48 H, R ⁿ_1,2 = 643,1 Н.

Равновесие ведущего звена ОА

На зубчатое колесо действуют следующие силы: давление кулисы АВ – R_1,2; давление опоры ОА –R_0,1; уравновешивающая сила Р_у.

Линия действия уравновешивающей силы Р_у совпадает с направлением линии зацепления зубчатой пары Z₁ – Z₂.

Определяется плечо силы Р_у относительно оси зубчатого колеса Z₂:

(мм)

Составляется уравнение : ;;

(Н).

Общее уравнение равновесия всей группы: по которому определяетсяR_0,1 = 308,7 H.