- •Часть II. Динамика механизмов и машин
- •1. Постановка задачи силового расчета. Силы, действующие в механизме. Уравнения движения системы. Кинематические пары, накладывающие идеальные связи.
- •2. Уравнения кинетостатики. Кинетостатическая модель.
- •3. Определение главного вектора и главного момента сил инерции (общий случай; поступательное движение).
- •4. Определение главного вектора и главного момента сил инерции (вращение вокруг неподвижной оси; плоское движение).
- •5. Решение уравнений кинетостатики. Особенности расчёта плоского механизма. Пример с одноподвижным механизмом.
- •6. Особенности расчёта плоского механизма. Пример с многоподвижным механизмом.
- •7. Применение общего уравнения динамики для силового расчета механизмов (одноподвижных и многоподвижных). Пример с рычажным механизмом.
- •8. Применение общего уравнения динамики для определения реакции в кинематической паре.
- •9. Расчет кулачкового механизма методом кинетостатики и с помощью общего уравнения динамики.
- •10. Трение в кинематических парах. Трение скольжения, качения и верчения. Модель высшей кп с точечным контактом.
- •11. Трение в кинематических парах. Динамические модели поступательной пары в плоском механизме с учетом трения.
- •12. Трение в кинематических парах. Динамические модели вращательной пары в плоском механизме с учетом трения.
- •13. Трение в кинематических парах. Червячная пара.
- •14. Трение в кинематических парах. Винтовая пара.
- •15. Силовой расчёт механизмов с учетом трения в кинематических парах методом последовательных приближений. Пример: кривошипно-ползунный механизм.
- •17. Силовой расчет червячной передачи с учетом трения в вкп. Режимы: тяговый, инверсный тяговый, оттормаживания, самоторможения.
- •18. Определение приведенного момента инерции и приведенного момента сил сопротивления (для рычажного и зубчатого механизма).
- •19. Уравнения Лагранжа 2-го рода для многоподвижного механизма.
- •20. Внутренняя виброактивность механической системы цикловой машины.
- •21. Способы уменьшения возмущающего момента. Разгружатели возмущающего момента и инерционной нагрузки, динамические гасители колебаний.
- •22. Внешняя виброактивность механизма и машины. Уравновешивание механизмов и машины.
- •23. Внешняя виброактивность вращающегося ротора и роторной машины. Уравновешивание роторов.
- •24. Виброактивность плоского механизма. Уравновешивание плоского механизма конструктивным методом и установкой противовесов на звенья.
- •25. Виброактивность плоского механизма. Уравновешивание первых гармоник сил инерции.
- •26. Потери энергии на трение в цикловых механизмах. Кпд механизма.
- •27. Механические характеристики двигателей (пример с электрическим двигателем постоянного тока независимого возбуждения).
- •28. Уравнения движения машины. Режимы движения
- •29. Определение средней угловой скорости установившегося режима движения цикловой машины. Устойчивость и чувствительность установившегося режима движения к изменению нагрузки.
- •30. Определение динамической ошибки цикловой машины в установившемся режиме при учете статической характеристики двигателя. Коэффициент неравномерности вращения.
- •31. Движущий момент в установившемся режиме при учёте статической характеристики двигателя. Влияние неравномерности вращения машины на потери энергии двигателя.
- •32. Динамические нагрузки в передаче в установившемся режиме при учёте статической характеристики двигателя. Способы уменьшения динамических ошибок и динамических нагрузок.
- •33. Влияние динамической характеристики двигателя на установившееся движение машины. Двигательный резонанс.
- •34. Разбег машины с учетом статической характеристики двигателя. Определение закона движения и динамического момента в передаточном механизме.
- •35. Разбег машины с учетом динамической характеристики двигателя. Торможение машины.
20. Внутренняя виброактивность механической системы цикловой машины.
Рассмотрим цикловой механизм с жесткими звеньями и идеальными кинематическими парами (рис.7.1), представляющий собой соединение передаточного механизма с передаточным отношением i ( = q/i) и исполнительного механизма с нелинейной функцией положения.
Предполагая, что обобщенная сила сопротивления может быть представлена в виде (6.11), запишем уравнение движения механизма в форме (6.5):
(7.1)
Приведенный момент инерции J(q) может быть представлен в форме (6.7); в дальнейшем мы будем записывать это разложение в более краткой форме
(7.2)
где – переменная часть приведенного момента инерции механизма, имеющая в рассматриваемом случае период, равный 2i. Аналогично может быть представлен и приведенный момент сил сопротивления, также являющийся периодической функцией от q с периодом 2i:
(7.3)
где первое слагаемое
(7.4)
представляет собой среднее значение приведенного момента сил сопротивления, а
Одним из наиболее характерных режимов работы циклового механизма является установившееся движение, при котором угловая скорость входного звена оказывается обычно близкой к некоторому постоянному значению . Введем в рассмотрение характеристику механизма, отражающую его динамические свойства при установившемся движении. Предположим, что входное звено вращается с постоянной угловой скоростью 0. Найдем обобщенную движущую силу (момент), которую нужно приложить к входному звену, чтобы осуществить такое движение. Полагая в (7.1) имеем
(7.5)
где – переменная часть движущего момента. Противоположный по знаку момент
(7.6)
действующий на двигатель со стороны механической системы, называется возмущающим моментом. Способность механизма создавать переменный возмущающий момент при равномерном вращении входного звена отражает его внутреннюю виброактивность. Из выражения (7.5) видно, что в рассматриваемой системе внутренняя виброактивность обусловлена переменностью приведенного момента инерции механизма и явной зависимостью от координаты q его приведенного момента сил сопротивления.
Возмущающий момент является периодической функцией t с периодом где – угловая скорость входного звена исполнительного механизма. Он не содержит постоянной составляющей и может быть представлен в форме ряда Фурье:
(7.7)
Внутренняя виброактивность механизма является причиной многих нежелательных динамических явлений, возникающих в цикловых машинах. Некоторые из этих явлений рассмотрены ниже. Здесь же отметим только, что она вызывает переменные динамические нагрузки в высших кинематических парах передаточного механизма. Если при равномерном вращении входного звена будет в некоторых интервалах времени выполняться условие
т.е. если движущий момент окажется знакопеременным, то и момент в передаточном механизме изменит знак. При этом в зубчатых передачах произойдет «перекладка» зазоров, при которой ведущие колеса превратятся в ведомые. Это – нежелательное явление, способствующее ускоренному износу передач. Чтобы избежать этого, иногда искусственно увеличивают постоянную составляющую момента сил сопротивления – , например, устанавливая на выходном валу передаточного механизма специальные демпфирующие устройства, создающие дополнительные силы сопротивления.