Общие положения. Лекция 5. Динамика машин и механизмов

Лекция 5. Динамика машин и механизмов.

Главная

Вопросы для самопроверки

- Какие параметры механизма определяются при синтезе?

- Какие рычажные механизмы относятся к простейшим типовым механизмам?

- Определите цели и задачи синтеза механизмов?

- Какими методами решаются задачи синтеза механизмов?

- Сформулируйте условия проворачиваемости звеньев четырехшарнирного механизма?

- Что называют углом давления, как учитывается угол давления при синтезе механизма?

- Как проектируется четырехшарнирный механизм по коэффициенту неравномерности средней скорости?

- Как проектируется кривошипно-ползунный механизм по коэффициенту неравномерности средней скорости?

- Как проектируется четырехшарнирный механизм по двум положениям выходного звена?

- Как проектируется кулисный механизм по углу давления?

- Как проектируется кривошипно-ползунный механизм по средней скорости?

- Опишите алгоритм оптимального синтеза механизма?

Динамика - раздел механики машин и механизмов, изучающий закономерности движения звеньев механизма под действием приложенных к ним сил. Имеется такое определение: “Динамика рассматривает силы в качестве причины движения тел”. В основе динамики лежат три закона, сформулированные Ньютоном, из которых следует:

Из первого закона: Если равнодействующая всех внешних сил, действующих на механическую систему равно нулю, то система находится в состоянии покоя.

Из второго закона: Изменение состояния движения механической системы может быть вызвано либо изменением действующих на нее внешних сил, либо изменением ее массы.

Из этих же законов следует, что динамическими параметрами механической системы являются:

- инерциальные (массы m и моменты инерции I);

- силовые (силы F _ij и моменты сил M _ij);

- кинематические (линейные a и угловые ускорения).

В общей постановке динамика - изучение каких-либо процессов или явлений в функции времени.

Динамическая модель - модель системы, предназначенная для исследования ее свойств в функции времени (или модель системы, предназначенная для исследования в ней динамических явлений).

Прямая задача динамики - определение закона движения системы при заданном управляющем силовом воздействии.

Обратная задача динамики - определение требуемого управляющего силового воздействия, обеспечивающего заданный закон движения системы.

Методы составления уравнений (динамической модели системы):

- энергетический (уравнения энергетического равновесия - закон сохранения энергия);

- кинетостатический (уравнения силового равновесия с учетом сил инерции по принципу Д’Аламбера).

Задачами динамического анализа и синтеза механизма, машины являются изучение режимов движения с учетом действия внешних сил и установление способов, обеспечивающих заданные режимы движения. При этом могут определяться мощности, необходимые для обеспечения заданного режима движения машины, проводиться сравнительная оценка механизмов с учетом их механического коэффициента полезного действия, устанавливаться законы движения ведущего звена (например, колебания угловой скорости кривошипа за один оборот) под действием внешних сил, приложенных к звеньям механизма, а также решаться задачи подбора оптимальных соотношений между силами, массами, размерами звеньев механизмов.

В динамике машин объектом изучения (исследования) является машинный агрегат. В общем виде его можно представить как механическую систему, состоящую из трех основных частей (рис. 4.1): машина-двигатель, передаточный механизм и рабочая машина (или исполнительный механизм). В ряде случаев в состав машинного агрегата входит система управления.

Рис. 5.1. Составные части машинного агрегата

В машине-двигателе какой-либо вид энергии преобразуется в механическую энергию, необходимую для приведения в движение рабочей машины. Например, в электродвигателе электрическая энергия преобразуется в механическую, а в двигателе внутреннего сгорания в механическую энергию преобразуется тепловая энергия сгорания топлива.

Передаточный механизм служит для преобразования движения, изменения характера движения, скорости, направления движения и т.д.

Рабочая машина предназначена для выполнения работы, связанной с трудовой деятельностью человека или выполнением технологического процесса.

Работа – физическая величина, характеризующая преобразование энергии из одной формы в другую.

Элементарная работа силы выражается формулой

где Р – сила; dS – элементарная величина перемещения точки приложения силы; – угол между векторами силы и скорости.

Элементарная работа момента силы выражается формулой

,

где М – момент силы; – элементарный угол поворота.

Размерность работы измеряется в джоулях: Дж = Нм.

Полная работа выражается формулами

, или .

Мощность – это энергетическая характеристика, равная отношению работы к интервалу времени ее совершения, выражается формулами

,

где V – скорость точки приложения силы Р,

или ,

где – угловая скорость звена, к которому приложен момент.

Размерность мощности измеряется в ваттах: Вт = Дж/c; 1000 Вт =1 кВт (киловатт), 1 кВт = 1, 36 л.с.

Дата добавления: 2014-01-05