3 динамический анализ машин и механизмов 1 задачи динамики машин


Скачать 320.93 Kb.
Название3 динамический анализ машин и механизмов 1 задачи динамики машин
страница1/10
Дата публикации18.05.2013
Размер320.93 Kb.
ТипДокументы
userdocs.ru > Математика > Документы
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

3 ДИНАМИЧЕСКИЙ АНАЛИЗ МАШИН И МЕХАНИЗМОВ

3.1 ЗАДАЧИ ДИНАМИКИ МАШИН


Динамика изучает движение с учетом действия сил инерции и инерционных свойств тел. В этом ее отличие от кинематики, которая занимается изучением собственных свойств движения и имеет вспомогательное значение при решении динамических задач.

В динамике машин, как и в общей динамике, следует различать две задачи, прямую и обратную. Прямая задача состоит в том, что по заданным силам находится закон движения звеньев. Обратная задача состоит в том, что по заданному закону движения находятся силы, вызвавшие это движение. В математическом отношении прямая задача сводится к интегрированию дифференциальных уравнений, обратная задача – к дифференцированию или к простому решению алгебраических уравнений.

К прямым задачам относятся рассматриваемые здесь задачи об истинном движении механизма, о регулировании хода машины, задача о маховике, к обратным задачам – силовое исследование механизма, уравновешивание роторов и механизмов. Динамические задачи можно решить лишь в том случае, если известны силы или известны движения. Поэтому в самом начале следует четко определить тип решаемой задачи.
^

3.2 КЛАССИФИКАЦИЯ СИЛ В МЕХАНИЗМАХ


При работе на механизм действуют силы различной природы, поэтому целесообразно произвести их классификацию.

Движущей (P) называется сила, которая приложена к механизму со стороны двигателя и вызывает движение механизма. Движущая сила совершает положительную работу, так как ее направление всегда совпадает с направлением перемещения. Звено, к которому приложена движущая сила, называется ведущим. Движущая сила (момент), как правило, является функцией угловой скорости. Такая функция носит название механической характеристики двигателя. Механическая характеристика асинхронного двигателя и двигателя внутреннего сгорания представлены на рис 3.1.

Силой полезного сопротивления(Q) называется сила, для преодоления которой предназначен механизм. Она приложена к ведомому звену со стороны внешних объектов. Природа этой силы может быть различной: сила резания, сила трения, сила упругости, сила гидравлического сопротивления и т.д. Работа силы полезного сопротивления всегда отрицательна. Сила полезного сопротивления тоже может являться функцией кинематических параметров.

Силами вредного сопротивления(F) являются силы трения в кинематических парах, силы гидравлического и аэродинамического сопротивления. Работа этих сил отрицательна. При проектировании механизмов стремятся уменьшить эти силы, однако совершенно избавиться от них невозможно.

Сила тяжести(G) выражается через массу тела по формуле G = mq. Она приложена к телу в центре масс. Работа силы тяжести при опускании центра масс положительна, при поднимании - отрицательна. Работа силы тяжести за полный цикл движения механизма равна нулю.

R – сила реакции в кинематической паре.

Действие одного звена на другое проявляется в виде реакции. По своей природе реакция является силой упругости. Согласно 3-му закону Ньютона реакции двух взаимодействующих тел равны по величине и противоположны по направлению. Для механизма в целом работа сил реакции равна нулю

U – сила инерции.

Объяснить сущность понятия «сила инерции» гораздо сложнее, чем все остальных сил. В то же время это чрезвычайно важно для понимания динамических процессов. Поэтому рассмотрим эту силу долее обстоятельно.
^

3.3 СИЛА ИНЕРЦИИ


Согласно 2-му закону Ньютона ускорение, сообщаемое телу, пропорционально действующей силе, направлено по той силе и обратно пропорционально массе тела:

a = F/m или F = ma (3.1)

Этот закон справедлив только в инерциальных системах отсчета, т.е. в системах покоящихся или движущихся равномерно, прямолинейно относительно абсолютной мировой системы отсчета. В качестве таковой принимают систему с началом в центре Солнца и осями, направленными на три звезды. Земля с некоторым приближением также считается инерциальной системой. Иногда удобно изучать движение в инерциальной системе, т.е. движущейся относительно Земли с ускорением. Для этого случая механика Ньютона, вообще говоря, непригодна. Однако оказалось возможным ее исправить, введя лишь некоторые поправки. Пусть на тело массой m, находящееся в сложном движении действует сила F. В неподвижной (инерциальной) системе координат xy справедлив закон Ньютона:

F = ma, где a - ускорение в системе xy. С учетом кинематической теоремы Кориолиса можно записать:

F = m ( aE + aK + aR)

Перепишем полученное выражение следующим образом:

F - m( aE + aK) = m aR (3.2)

Эта зависимость определяет закон движения в переносной неинерциальной системе ξη. Основываясь на аналогии с формулой (3.1), ее можно рассматривать как закон Ньютона для неинерциальной системы. Для этого следует рассматривать левую часть формулы (3.2) как силу. Выражение

U= - m ( aE + aK)

называют силой инерции. Если тело покоится в системе ξη, то

aK = aR = 0, тогда

F - maE = 0, F + U = 0

Таким образом, мы приходим к принципу Даламбера: сумма активной силы F и силы инерции U, приложенных к телу, равна нулю. Принцип Даламбера позволяет динамическую задачу свести к задаче на равновесие сил, т.е. к задаче статики.

При решении динамических задач возможны два подхода – с точки зрения наблюдателей, находящихся в инерциальной и неинерциальной системах. Первый наблюдатель для объяснения явления использует 2-ой закон Ньютона, второй наблюдатель – принцип Даламбера, для чего ему нужно дополнительно к активным силам ввести силы инерции. Оба подхода являются справедливыми и дают правильное решение.

Рассмотрим, например круговое движение тела, закрепленного на нити (рис. 3.2). С точки зрения наблюдателя в системе xy движение тела по круговой траектории происходит под действием реакции нити, направленной к центру вращения и действующей в соответствии с законом:

R = ma,

где a = ω2 R - ускорение центра тяжести тела.

R - носит название центростремительной силы.

Для наблюдателя, находящегося в системе ξη тело m не движется. Это возможно только потому, что на него действуют две силы R и U, находящиеся в равновесии. Сила инерции U называется в этом случае центробежной силой.

Для решения обратных задач динамики более удобным является второй подход, так как он приводит к рассмотрению условия равновесия сил. Это объясняет причину широкого использования в технических расчетах сил инерции.
  1   2   3   4   5   6   7   8   9   10

Похожие:

3 динамический анализ машин и механизмов 1 задачи динамики машин icon1-37 02 03 «Техническая эксплуатация погрузочно-разгрузочных, путевых,...
Тормозное оборудование путевых машин. Классификация, устройство основных механизмов. Основы тормозных расчетов
3 динамический анализ машин и механизмов 1 задачи динамики машин iconПрофессионального модуля
Сборка, монтаж, регулировка и ремонт узлов и механизмов оборудования, агрегатов, машин, станков и другого электрооборудования промышленных...
3 динамический анализ машин и механизмов 1 задачи динамики машин iconВнимание!!! Открыты новые виды обучения по рабочим профессиям в области кранового надзора
Эл монтер по ремонту и обслуживанию эл оборудования г/п машин и механизмов (очередная)
3 динамический анализ машин и механизмов 1 задачи динамики машин iconДетали машин курсовое проектирование
Курсовое проектирование имеет большое значение в развитии самостоятельных навыков творческой работы студентов и определяет степень...
3 динамический анализ машин и механизмов 1 задачи динамики машин iconТематический план по предмету «Производственное обучение»
Учебная специальность: «Техническая эксплуатация электрооборудования машин и механизмов», «Технология сварочных работ», «Производство...
3 динамический анализ машин и механизмов 1 задачи динамики машин icon1. Классификация сталей и сплавов производится: по химическому составу;...
Машиностроительные стали предназначины для изготовления различных деталей машин и механизмов
3 динамический анализ машин и механизмов 1 задачи динамики машин iconЛабораторная работа №4 «Приборы для измерения частоты вращения деталей машин и механизмов»
Цель работы: ознакомление с устройством и работой приборов для измерения угловой скорости вращения контактным методом
3 динамический анализ машин и механизмов 1 задачи динамики машин iconКурсовой проект На тему «Система технического обслуживания и ремонта ваз-2109»
Для предупреждения повышенного и преждевременного изнашивания и других разрушений деталей, а также для обеспечения нормального технического...
3 динамический анализ машин и механизмов 1 задачи динамики машин icon8. Анализ динамики
Ряд расположенных во времени статистических данных, изменение которых отражает закономерность развития изучаемого явления, называется...
3 динамический анализ машин и механизмов 1 задачи динамики машин iconМетодические указания по выполнению контрольной работы для студентов...
«Сервис транспортных и технологических машин и оборудования (Автомобильный транспорт)» специализации 230100. 02 «Автосервис и
Вы можете разместить ссылку на наш сайт:
Школьные материалы


При копировании материала укажите ссылку © 2020
контакты
userdocs.ru
Главная страница