Силовой расчет. Его задачи. Классификация сил

При проектировании механизмов и их деталей необходимыми исходными данными являются значения нагрузок (сил или моментов), действующих на звенья, кинематические пары, элементы конструкций и особенности работы каждого элемента в конкретных условиях.
Силовой расчет механизма заключается в определении сил, действующих в кинематических парах, т. е. реакций. Знание этих сил необходимо для расчета звеньев и кинематических пар на прочность, определения мощности двигателя, ограничения износа деталей и т. д.При решении задачи силового расчета закон движения входного звена механизма предполагается известным. Должны быть заданы также массы, моменты инерции звеньев механизма и внешние нагрузки на механизм (например, силы производственных сопротивлений).
Если при расчете в число заданных сил не входят силы инерции звеньев, то расчет называют статическим. Силовой расчет механизма с учетом сил инерции называется кинетостатическим.
В основу кинетостатического расчета положен принцип Д’Аламбера, согласно которому динамическая система условно сводится к статической путем приложения сил инерции, и для решения задачи используются уравнения статики
Задачи:
определение сил, действующих на звенья или на связи механизма;
определение уравновешивающей силы (уравновешивающего момента) на входном звене.
Методы решения:
принцип Даламбера: если добавить силу энерции, то система будет находиться в мгновенном равновесии и к ней применимы все законы статики;
состояние механической системы не изменится, если связи отбросить, а их действие заменить реакциями:
Все силы, действующие в механизмах, условно подразделяются на:
внешние, действующие на исследуемую систему со стороны внешних систем и совершающие работу над системой. Эти силы в свою очередь подразделяются на:
движущие, работа которых положительна (увеличивает энергию системы);
сопротивления, работа которых отрицательна (уменьшает энергию системы). Силы сопротивления делятся на:
силы полезного (технологического) сопротивления - возникающие при выполнении механической системы ее основных функций (выполнение требуемой работы по изменению координат, формы или свойств изделия и т.п.);
силы трения (диссипативные) - возникающие в месте связи в КП и определяемые условиями физико-механического взаимодействия между звеньями (работа всегда отрицательна);
взаимодействия с потенциальными полями (позиционные) - возникают при размещении объекта в потенциальном поле, величина зависит от потенциала точки, в которой размещается тело (работа при перемещении из точки с низким потенциалом в точку с более высоким - положительна; за цикл, т.е. при возврате в исходное положение, работа равна нулю). Потенциальное поле - силы тяжести или веса. Существуют электромагнитные, электростатические и другие поля.
внутренние, действующие между звеньями механической системы. Работа этих сил не изменяет энергии системы. В механических системах эти силы называются реакциями в КП.
расчетные (теоретические) - силы, которые не существуют в реальности, а только используются в различных расчетах с целью их упрощения:
силы инерции - предложены Д'Аламбером для силового расчета подвижных механических систем. При добавлении этих сил к внешним силам, действующим на систему, устанавливается квазистатическое равновесие системы и ее можно рассчитывать, используя уравнения статики (метод кинетостатики).

приведенные (обобщенные) силы - силы. совершающие работу по обобщенной координате равную работе соответствующей реальной силы на эквивалентном перемещении точки ее приложения.

Дата добавления: 2015-08-10