какие силы называют движущими

Какие силы называют движущими

Динаимка машин и механизмов (силовой расчет).

Прямая и обратная задачи динамики машин.

Механическая работа, энергия и мощность.

ее мощность

Преобразование энергии в механизмах.

Рассмотрим как преобразуется поток механической энергии в идеальном механизме с жесткими звеньями (по идеальным механизмом здесь понимаем механизм, в котором не потерь энергии, т.е. КПД которого равно h =1). При этом входная мощность равна выходной P_вх = P_вых.
1. Механизм преобразующий вращательное движение во вращательное.

Рис. 4.1

так как

2. Механизм преобразующий вращательное движение в поступательное.

Рис. 4.2

так как

Аксиома освобождения от связей.

Рис. 4.3

Классификация сил, действующих в механизмах.

Силы в кинематических парах плоских механизмов (без учета трения).

Сила, как векторная величина характеризуется относительно звеньев механизма тремя параметрами: координатами точки приложения, величиной и направлением. Рассмотрим с этих позиций реакции в КП плоских механизмов.

Силовой расчет типовых механизмов.

Постановка задачи силового расчета: для исследуемого механизма при известных кинематических характеристиках и внешних силах определить уравновешивающую силу или момент (управляющее силовое воздействие) и реакции в кинематических парах механизма.

Для определения числа неизвестных, а, следовательно, и числа независимых уравнений, при силовых расчетах необходимо провести структурный анализ механизма и определить число и классы кинематических пар, число основных подвижностей механизма, число избыточных связей. Чтобы силовой расчет можно было провести, используя только уравнения кинетостатики, необходимо устранить в нем избыточные связи. В противном случае, к системе уравнений кинетостатики необходимо добавить уравнения деформации звеньев, необходимые для раскрытия статической неопределимости механизма. Так как каждая связь в КП механизма соответствует одной компоненте реакции, то число неизвестных компонент реакций равно суммарному числу связей накладываемых КП механизма. Уравновешивающая сила или момент должны действовать по каждой основной подвижности механизма. Поэтому суммарное число неизвестных в силовом расчете определяется суммой связей в КП механизма и его основных подвижностей

где n_s— число неизвестных в силовом расчете.

Кинетостатический силовой расчет типовых механизмов.

Рассмотрим механизм, состоящий из трех соединенных последовательно простых механизмов: зубчатой передачи, кулачкового механизма и четырехшарнирного рычажного механизма (рис. 4.7).

Представим этот механизм в виде комбинации типовых механизмов:

Рис. 4.8

так как кинематические параметры a_Si, e _i механизма при кинетостатическом расчете заданы.
Определим подвижность, число избыточных связей в механизме, а также число неизвестных в силовом расчете:
т.е в нашем механизме неизвестно 6 компонент реакций, для решения задачи силового расчета необходимо составить 6 уравнений кинетостатики. Структурный анализ механизма показывает что механизм состоит из одного первичного механизма (звено 1 и стойка) и монады (структурной группы, состоящей из одного звена 2). Анализ начнем со второго звена, так как о нем больше известно.
Расчетная схема для звена 2 приведена на рис. 4.9.

Рис. 4.9
Уравнения равновесия для звена 2: векторное уравнение силового равновесия

уравнение моментов относительно точки В

Рис. 4.10

Вначале решается уравнение моментов и определяется величина силы F₂₁. Затем графически в масштабе m _F, по векторному уравнению сил строится многоугольник (рис.4.10), из которого определяется величина и направление реакции F₂₀.

2.1. Звено 1.
Расчетная схема для звена 1 приведена на рис. 4.11.
Уравнения равновесия для звена 1: векторное уравнение силового равновесия

уравнение моментов относительно точки А

Рис. 4.11

Для звена 1 движущий момент M_д1рассчитывается по уравнению моментов, а величина и направление реакции F₁₀ определяется графически (рис.4.12), построением плана сил в масштабе m _F.

Примечание: Кулачковый механизм рассчитывается аналогично, поэтому его силовой расчет не рассматриваем.

Кинетостатический расчет четырехшарнирного механизма (метод проекций или аналитический).

Изобразим расчетную схему механизма и нанесем на нее все внешние силы и моменты (рис.4.12).

Рис. 4.12

1. Определение подвижности механизма, числа избыточных связей в КП и числа неизвестных в силовом расчете.

2. Определение скоростей и ускорений звеньев и центров их масс.

3. Определение главных векторов и главных моментов сил инерции.

4. Кинетостатический расчет механизма.

4.1 Звено 5 (рис. 4.13).
Уравнения силового равновесия в проекциях на оси координат

и сумма моментов сил относительно точки L

4.2 Звено 4. (рис. 4.13).
Уравнения силового равновесия в проекциях на оси координат

и сумма моментов сил относительно точки Q

4.3 Звено 4. (рис. 4.14).

Уравнения силового равновесия в проекциях на оси координат

и сумма моментов сил относительно точки C

Из решения этой системы уравнений определяются реакции в КП и движущий момент М_д3

Примечание: Более подробно с силовым расчетом рычажных механизмов Вы познакомитесь на упражнениях и при выполнении 2-го домашнего задания.

Контрольные вопросы к лекции 4.

Источник

Силы, действующие на звенья механизма

Задачи динамического анализа механизмов

Лекция № 3. Динамический анализ механизмов и машин

План

1. Задачи динамического анализа механизмов.

2. Силы, действующие на звенья механизма.

3. Силовой анализ механизма.

4. Приведенные силы.

5. Уравнение движения машин. КПД машины.

При структурном и кинематическом анализе механизмов силы, действующие на звенья механизма и силы, возникающие при его движении, не рассматривались. Решением этого вопроса занимается динамический анализ, задачей которого является:

— определение внешних неизвестных сил, действующих на звенья механизма, а также реакций возникающих в кинематических парах при движении механизма.

— определение мощности, необходимой для воспроизведения заданного движения машины и изучение законов распределения этой мощности на выполнение работ и КПД машины.

На звенья любого механизм действуют внешние и внутренние силы.

К внешнимсилам относятся:

— силы производственных сопротивлений,

Внутренниесилы − это силы трения, возникающие в кинематических парах механизма при движении его звеньев.

Движущими силами будем называть силы, которые стремятся ускорить движение механизма. Силами сопротивлениябудем называть силы, стремящиеся замедлитьдвижение механизма. Силы производственного сопротивления (полезные) − это те силы, преодоления которых необходимо для выполнения требуемого технологического процесса.

Силы непроизводственныхсопротивлений (вредные – силы трения) − это силы, на преодоление которых затрачивается дополнительная работа сверх той, которая необходима для преодоления полезного сопротивления. В двигателе внутреннего сгорания: газы – движущие силы, а силы трения в подшипниках, в цилиндрах, сопротивление воздуха при сжатии горючей смеси – вредные силы.

Силы инерции возникают в звеньях при их движении с ускорением.

Для определения силы инерции звена необходимо знать его массу m и полное ускорение asего центра масс. Тогда

Сила инерции всегда направлена противоположно полному ускорению, что учитывается знаком «-». Вектор полного ускорения центра масс в механизмах удобно определять из построенного плана ускорений, применяя свойство подобия.

Силы инерции звена, приложенные к центру масс, составляют пару сил с моментом

Mu = Js· έ,Н ·м(3.2)

где Js – момент инерции звена, относительно оси, проходящей через центр масс звена

έ.– угловое ускорение звена, рад/с:

l – длина звена.

Величина углового ускорения определяется из равенства:

ε = а τ _АВ / l _АВ (3.4)

Рисунок 3.1 − Схема звена с приложенными силой инерции

и моментом сил инерции

Расстояние между парой сил можно найти из соотношения

Mu = Fu ·l (3.5)

откуда l =Mu/ Fu (3.6)

Это значит, что в случае необходимости силу инерции Fu и момент инерции Muможно заменить одной силой приложенной на расстояние lот центра масс, создающей равноценный момент по величине и направлению.

Нам важно ваше мнение! Был ли полезен опубликованный материал? Да | Нет

Источник

Силы, действующие на звенья механизма

Метод силового расчета механизма с использованием сил инерции носит название кинетостатического расчета механизмов.

Силы, действующие на звенья механизма, можно классифицировать следующим образом:

1. Внешние силы – силы движущие, силы сопротивления, силы тяжести и др.

2. Силы, возникающие в кинематических парах – силы трения, реакции в КП.

Движущими силами (F_д) будет считать силы, совершающие положительную работу, т.е. силы, проекция которых на вектор скорости точки приложения силы положительна.

Силами сопротивления (F_с) будет считать силы, совершающие отрицательную работу, т.е. силы, проекция которых на вектор скорости точки приложения силы отрицательна.

Силой полезного или производственного сопротивления (F_пс) называется сила сопротивления, для преодоления которой, предназначена машина.

Силы движущие и силы полезного сопротивления определяются методами, разработанными в специальных технических дисциплинах (термодинамика, теория двигателей внутреннего сгорания, электропривод, теория резания металла, теория резания почвы и т.д.)

Эти силы выражаются или в виде аналитической зависимости, или в виде таблицы, или в виде диаграмм и т.д. Например

Механическая характеристика 3-х фазного асинхронного двигателя.

Индикаторная диаграмма ДВС

Индикаторная диаграмма насоса

Все эти характеристики приводятся в технических паспортах, в справочниках и т.д.

Сила тяжести определяется как G=mg, приложена в центре масс и направлена к центру земли. Силы тяжести в течение цикла движения, могут совершать как положительную, так и отрицательную работу, но за цикл движения суммарная работа этой силы равна нулю.

Сила инерции – это теоретическая сила, являющаяся реакцией массы тела на сообщаемое ему ускорение. Как правило, силу инерции частиц тела, сводят к главному вектору силы, приложенному в центре масс и к главному моменту силы инерции.

При сложном движении i-го звена (шатун) а .

Где: m_i – масса i-го звена;

— ускорение центра масс i-го звена;

— момент инерции i-го звена относительно оси, проходящей через центр масс этого звена;

— угловое ускорение i-го звена.

При поступательном движении звена, на него при неравномерном движении будет действовать только сила инерции, а при неравномерном вращательном движении, при условии, что центр масс находится на оси вращения, на него будет действовать только момент силы инерции. Более сложные случаи приведены в литературе [6].

Источник

СИЛЫ ДВИЖУЩИЕ

Смотреть что такое «СИЛЫ ДВИЖУЩИЕ» в других словарях:

Силы, движущие нефть в пласте — ► oil driving forces Можно выделить пять категорий сил: ■ силы, вызываемые напором краевых вод ■ силы, возникающие при расширении жидкости (как самой нефти, так и особенно законтурных масс воды) и вмещающей жидкость породы. Расширение жидкости… … Нефтегазовая микроэнциклопедия

Движущие силы развития — это тот механизм, который сам по себе, вне воли человека, обеспечивает его развитие. В качестве такого в науке выдвигаются внутренние противоречия. Они возникают под влиянием меняющихся внешних условий, требующих от человека новых способов… … Основы духовной культуры (энциклопедический словарь педагога)

ДВИЖУЩИЕ СИЛЫ ПРОЦЕССА ВОСПИТАНИЯ — объективные противоречия между обновляющимися потребностями воспитанника и возможностями их удовлетворения, регулируемыми педагогом. Разрешение этих противоречий через активность самого школьника способствует его развитию … Педагогический словарь

РЕВОЛЮЦИЯ — (от позднелат. revolutio поворот, переворот), глубокое качественное изменение в развитии к. л. явлений природы, общества или познания (напр., геологич. Р., пром. Р., научнотехническая революция, культурная революция, Р. в физике, Р. в… … Философская энциклопедия

НАУКА — особый вид познавательной деятельности, направленный на выработку объективных, системно организованных и обоснованных знаний о мире. Взаимодействует с др. видами познавательной деятельности: обыденным, художественным, религиозным, мифологическим … Философская энциклопедия

ЛЕВИАФАН — ’ЛЕВИАФАН’ (чудовище из финикийской мифологии) сочинение Гоббса (первый вариант на английском языке, датируется 1651). На латынь книга была переведена в 1668. Книга достаточно объемная (более 700 страниц в полных версиях). Размышляя о власти,… … История Философии: Энциклопедия

Режим залежи нефти, газа — ► reservoir condition Механизм проявления в залежах пластовой энергии различного вида, обусловливающий приток нефти и газа к эксплуатационным скважинам. Зависит от геологического строения, физико химических свойств пласта и насыщающих его флюидов … Нефтегазовая микроэнциклопедия

ЛЕВИАФАН — (чудовище из финикийской мифологии) сочинение Гоббса (первый вариант на английском языке, датируется 1651). На латынь книга была переведена в 1668. Книга достаточно объемная (более 700 страниц в полных версиях). Размышляя о власти, Гоббс… … История Философии: Энциклопедия

ВЕЛИКАЯ ОКТЯБРЬСКАЯ СОЦИАЛИСТИЧЕСКАЯ РЕВОЛЮЦИЯ — первая в истории победоносная социальная революция, совершенная в 1917 рабочим классом России в союзе с беднейшим крестьянством под руководством Коммунистич. партии во главе с В. И. Лениным. В результате В. О. с. р. была свергнута в России власть … Советская историческая энциклопедия

Источник

Движущие силы и моменты движущих сил

Задачи силового анализа

Основными задачами силового анализа являются:

1.Определение реакций в кинематических парах. Знание этих реакций позволяет путём проведения расчетов на прочность и жесткость выбрать оптимальные размеры и форму звеньев механизма.

2.Определениеуравновешивающих сил или моментов сил , которые нужно приложить к ведущим звеньям для удержания механизма в заданном положении либо для обеспечения требуемого движения ведущих звеньев. При этом считаются известными массы всех звеньев, все внешние силы и моменты, действующие на звенья, а также законы движения звеньев.

Силы, действующие на звенья механизма

Движущие силы и моменты движущих сил

К движущим силам или моментам движущих сил относят такие, которые обеспечивают движение механизма. Векторы движущих сил или совпадают с векторами скоростей тех точек звеньев механизмов, к которым они приложены, или составляют острые углы. Моменты движущих сил направлены в сторону угловой скорости звена (рис.5.1). С энергетической точки зрения работа движущих сил и моментов движущих сил положительна.

2.Силы сопротивления и моменты сил сопротивления

Силы сопротивления или моменты этих сил делятся на силы и моменты полезных или технологических сопротивлений и силы и моменты вредных сопротивлений.

2.1.Силами полезных сопротивлений или моментами этих сил называют такие, для преодоления которых создана машина. С энергетической точки зрения работа сил полезных сопротивлений отрицательна

2.2.К силам вредных сопротивлений относят силы трения в кинематических парах, силы аэродинамических сопротивлений и др. На преодоление этих сил затрачивается дополнительная работа сверх той, которая необходима для определения полезного сопротивления. Поэтому работа сил суммарных сопротивлений . Векторы сил направлены в противоположную сторону векторов скоростей тех точек звеньев механизма, к которым они приложены, или составляют с ними тупые углы, а моменты сил сопротивления направлены противоположно вращению звена. (рис.5.1).

Деление сил на движущие и силы сопротивления имеет некоторую условность. Так силы тяжести звеньев при подъёме их центров масс оказывается силами сопротивлений, а при опускании центров – силами движущими; силы трения между шкивом и ремнём в ременной передаче являются движущими.

Примеры сил. У двигателя внутреннего сгорания движущей силой является давление расширяющегося газа на поршень. Силами сопротивления будут: сила трения в подшипниках и цилиндрах, сопротивление воздуха, сопротивление рабочей машины, которая приводится в движение двигателем, и т.п.

3.Силы инерции и моменты сил инерции

Возникают при движении звеньев. В быстроходных механизмах по величине эти силы могут превосходить другие силы. Силы инерции, действующие на каждое звено механизма, приводятся к главному вектору и главному моменту инерционных сил:

(5.1)

(5.2)

Направление этих сил и моментов обратно направлениям соответствующих ускорений, а их работа за время рабочего цикла равна нулю (рис. 5.2).

Источник