Frol_126-262 (Фролов К.В. - Теория механизмов и машин)

остальные) и номера звеньев, образунидих пару А — (8, 1); АР— (1, 2); В- (2, 3); Ю- (3, 4); С- (3, 8)„ Š†(4, 5); Р- (5, 8); Р- (5, б); М вЂ” (6,7); МР-(7„8). Указываются номер стойки (например, 8) и обобщенные параметры движения начального звена или начальной (приводной) пары, например йвл=0,68 м; йвл=2,5 м/с; йвл — — 10 м)ст.

Для каждого звена выбйрают локапьйую систему координат, для которой указывают начало координат, координаты заданных точек, ориентацию оси О,х в поступательной паре с помощью (О параметров нормали Я и рн. Для примера механизм, показанный на рис. 4.27, можно задать следующими значениями параметров звеньев 1длнны (м), углы (град)): ц др 7: .з'=у'з'=О; Я=а; Ф.=270', 6=0,2; уй=О; поршень 2: хф=уйз'=0; В=О; )) =270', хф= -0,2; уф=О; звено 3: хф=у~з)=0;:фз)=04;у~з)=0; х~з)=0,]5; уЬз)=0; ~зз1 0 2.

Дз О. шатун 4: хф=у~а~=О; хф=0,52; уйа~=О; хф=0,3; у$4~=0; коромысло 5: з4~=у$и=О; х~~~=0; у~а~=0 28; хД>=-04;у~а~=О; хф=0,115; уф=0,096; поводок 6: х~аз=у$Р=О; х)вез=0,4; уф=О; хф=0,15; у~ф=О; ползун 7: хЯз=уЯз=О; Я=О; ф =90"; ЛЯ=0,2; уЯ=О; стойка  — основная система отсчета Сху: хе=ус=О; х„=0,4; у„= -0,1; хе=-0,42; уг=027' Я=ум=058' Да=90". Если вычисления проводить без использования прикладных программ, то для плоских механизмов метод преобразования координат оказывается более трудоемким по сравнению с координатным и векторным способами.

Для пространственных механизмов метод преобразования координат является наиболее приемлемым и с успехом используется при расчете параметров движения роботов и манипуляторов. ГЛАВА 5 ИССЛЕДОВАНИЕ ДВИЖЕНИЯ МАШИНЫ С ЖЕСТКИМИ ЗВЕНЬЯМИ К механизму машины во время ее двииення прилажены развязные силы. Это данитшие вялы,'силы сопротивления, силы тяиести н др. Характер действия сил монет быть разным: некоторые из внх зависят от полонения звеньев механизма, другие — от их скорости, силы могут быть и постояввыми. Своам действием призомеввые силы сообщают механизму тот или иной закон деииевиа.

Кивематвческие характеристики скоростгь ускоревяе, время срабатывания в др. — определяются посредством решевия ураввелия даикевиа. Выбор способа решеюш ура»авива деизкеииа зависит от характера действия задаввых сил в от передаточных свойств механизма. При этом размеры, массы и момевты ииерцви звеньев долхсвы быть известны. Однако расщэостралева и обратиаа задача, когда заделы кивематические характериствки режима деииевия машины и необходимо найти массы, моменты ииерции, а следовательно, и размеры звеньев, при которых механизм, вагруисввый задавиымв силами, двигался бы в требуемом реииме. В настоящей глава рассматриваютса способы решеввя как прямой завачв — динамического исследоваюья механизма машивы, так и обратвой его двиамического проектироваиия.

При этом иеобхолвмо подчерквугь, что при решевии обеих задач предполагается, что ясе звеиья механизма являются абсолютно пестэимв. 5 бл. силы, деиствъчОщие В мАшинах, и их хАРАктеРистики В введеиии к учебнику было сказано, что мпшиной называют устройство, выполняющее механические движеиия для преобразоваиия энергии, материалов и информации с целью замены или облегчевия физического и умствеииого труда человека. Это зиачит, что через машииу проходит поток мехаиической энергии от ее источияка до ее потребителя. Обычно источиик, т. е. двигатель ДВ, и потребитель, т.

е. рабочая машина РМ, связаны передаточным мехаиизмом П. В дальиейшем всю сложиую систему Д — П вЂ” РМ, состоящую из трех главных частей, будем иазывать машиииой устаиовкой, или коротко — машиной. Отметим, что во миогих современных машинах (ставки, подьемиые краны и др.) их главиые части столь тесно связаны в единое конструктивное целое, что указать четкие границы между ними очень трудно. Рассмотрим силы и пары сил*, придожеииые к мехаиизму машииы. Их можио разделить иа следующие группы. 1. Движущие силы и моменты, совершающие положительную работу за время своего действия или за один цикл, если оии измеияются периодически.

Эти силы и моменты приложеиы к звеньям механизма, которые называют ведущими. 2. Силы и моменты сопротивления, совершающие отрицательную работу за время своего действия или за один цикл. Эти силы и момеиты делятся, во-первых, иа силы и момеиты полезного сопротивлеиия, которые совершают требуемую от машииы работу и приложены к звеиьям, иазываемым ведомыми, и, во-вторых, иа силы и момеиты сопротивлеиия среды (газа, жидкости)„в которой движутся звенья мехаиизма.

Силы сопротивления среды обычио малы по сравиеиию с другими силами, поэтому в дальнейшем оии учитываться не будут, а силы «В дальвейшем, как это привато а техввческой литературе, вместо выра:келия «щ>илов«па пара сил с момевтом М» будем употреблать более короткии оборот «щзилоиев момеат М». 127 и моменты полезного сопротивления будут называться просто-силами и моментами сопротивления. 3. Силы тяжестиподвижиыхзвеыьеви силы упруг о с т и пружин. На отдельных участках движения мехаыизма эти силы могут совершать как положительную, так и отрицательыую работу. Однако за полыый кииематический цикл работа этих сил равна нулю, так Как точки ых приложения двюкутся циклически.

4, Силы и моменты, приложенные к корпусу машиыы(т.е.стойке) извые.Кыимпомимо силы тяжести корпуса относятся реакция осиоваыия (фундамента) машиыы ыа ее корпус и многие другие силы. Все эти силы и моменты, поскольку оыи прилажены к неподвижному корпусу (стойке), работы не совершают. 5. Силы взаимодействия между звеньями мехаыизма, т. е. силы, действующие в его киыематических парах. Эти силы, согласно третьему закоыу Ньютоыа, всегда взаимообратыы. Их нормальные составляющие работы не совериают, а касательные составляющые, т.

е. силы трения, работу совершают, причем работа силы трения ыа отыосительыом перемещении звеньев киыематической пары отрицательна. Силы и моменты первых трех групп относятся к категории активных. Обычыо оыи известны или могут быть оценены. Все эти силы и моменты приложеыы к механизму извив, а поэтому являются внвыними. К числу внешних относятся также и все силы и моменты 4-й группы. Одыако ые все оыи являкпси ахтивыыми.

Силы 5-й группы, если рассматривать мехаыызм в целом, ые выделяя отдельыых его частей, являются внутренними. Эти силы представляют собой реакции ыа действие активыых сил. Реакцией будет также и сила (или момент), с которой основание (фуыдамеыт) машиыы действует ыа ее корпус (т. е. иа стойку механизма).

Реакциы наперед ыеизвестыы. Оыи зависят от активных сыл и момеытов и от ускорений звеньев механизма. Наибольшее влияние ыа закон движения мехаыизма оказывают двюкущие силы и момеыты, а также силы и моменты сопротивлеыия. Их физическая природа, величина и характер действия определяются рабочим процессом машины. или прибора, в которых использовав рассматриваемый механизм. В большинстве случаев эти силы и момеыты ые остакггся постоянными, а ызмеыяют свою величину при изменении положеыия звеыьев механизма или их скорости.

Эти функциональные зависимости, представлеывые графически, или массивом чисел, или аыалитически, носят название мехаыических характеристик и при решении задач являются известыымы. При изображении мехаыических характеристик будем придерживаться следующего правила знаков: силу и момент будем считать положительными, еслы ыа рассматриваемом участке пути (лиыейыом или угловом) оыи производят положительыую работу.

Ряс. 5.! Характеристики свл, зависящих от скорости. На рис. 5.1 показана метлническая характернстика асинхронного электродвигателя— зависимость движущего момента от угловой скорости ротора машины. Рабочей частью харахтеристики является участок аЬ, на котором движущий момент резко уменьшается дахсе при незначительном увеличении скорости вращения. От скорости зависят силы и моменты, действующие также в таких роторных машинах, как электрогенераторы, вентиляторы, воздуходувки, центробежные насосы (рве 52) и многие другие. При увеличенив скорости момент двигателей (т.

е. источников механической энергии) обычно уменьшается, а момент рабочих машин (т. е. потребителей механической энер- рд гии) обычно по модулю увеличивается. Такое свойство очень полезно, так как автоматически содействует устойчивому поддер- Щ жанию установившего- о ся режима движения а машинной установки (машины), и чем сильнее оно выражено, тем ю, Ход поршня устойчивость больше. Назовем такое свойство машин саморегулироа алием. А К с" Рд Характервствкв свл, зависящих от веремеще- Ю ввв.

На рнс. 5.3 показаны кннематическая схе- ма механизма двух- Рвс 5.3 такпюго двигателя выутреыыего а) ф сгораыыя (ДВС) и его мехаыичесн„ мри кая характеристика. Сила Г при- Я галы Ы Г4Ы ложеныая к поршню 3, действует ® Р всегда влево. Поэтому при движении поршня влево (процесс рас- У ширеыия газов) она совершает положительную работу и показана Рис. 5.4 со знаком плюс (ветвь сЫ). При движении поршня вправо (процесс сжатия газов) сила Г, получает знак минус (ветвь Илс). Если подача топлива в ДВС не изменяется, то при следующем обороте начальыого звена (звено 1) мехаыическая характеристика Г„=Г,(ас) повторит свою форму.

Это значит, что сила Г, будет изменяться периодическы. Работа силы Г, графически изобразится плошадью, ограниченной кривой Г„(ас). На рис. 5.3 эта плошадь имеет две части: положи-. тельную и отрицательную, причем первая больше второй. Поэтому работа силы Г„за полный период будет положительной. Следовательно, сила Г, является движущей, хотя она и зыакоперем~ыа.