Силовий розрахунок механізмів - лекції та приклади розв’язання задач з теормех, опору матеріалів, технічної та

4.2 Силовий розрахунок механізмів

Силовий розрахунок механізмів відноситься до вирішення першого завдання динаміки. Як видно зі змісту завдань динаміки, наведеного вище, перше завдання включає в себе дві частини: вивчення сил, що діють на ланки механізму; визначення невідомих сил при заданому законі руху на вході (ця друга частина і є завдання силового розрахунку).

З метою подальшого розуміння термінології та систематизації матеріалу доцільно повторити відомі з фізики і теоретичної механіки відомості про сили, а також ввести деякі нові (застосовувані в теорії механізмів і машин) поняття. З точки зору вирішення завдань динаміки сили (в даному випадку під силою розуміється узагальнене поняття силового фактора - власне сила або момент) можна класифікувати наступним чином:

а) по взаємодії ланки механізму з іншими об'єктами. За цією ознакою сили поділяються на зовнішні і внутрішні:

- зовнішні сили - це сили взаємодії ланки механізму з якимись предметами або полями, що не входять до складу механізму;

- внутрішні сили - це сили взаємодії між ланками механізму (реакції в кінематичних парах);

- рушійна сила - це сила, яка допомагає руху ланки і розвиває позитивну потужність; б) по потужності, що розвивається силою. За цією ознакою сили діляться на сили рушійні і сили опору (рисунок 16):

- сила опору перешкоджає руху ланки і розвиває негативну потужність.

У свою чергу сили опору можна розділити на сили корисного опору і сили шкідливого опору:

- сили корисного опору - це сили, для подолання яких і створений механізм. Долаючи сили корисного опору, механізм створює корисну роботу (наприклад, долаючи опору різання на верстаті, домагаються необхідного зміни форми деталі; або, долаючи опір повітря в компресорі, стискають його до необхідного тиску і т.д.);

- сили шкідливого опору - це сили, на подолання яких витрачається потужність і ця потужність втрачається безповоротно. Зазвичай в якості шкідливих сил опору виступають сили тертя, гідравлічного і аеродинамічного опору. Робота щодо подолання цих сил перекладається в тепло і розсіюється в простір, тому коефіцієнт корисної дії будь-якого механізму завжди менше одиниці;

в) сили ваги - це сили взаємодії ланок механізму з гравітаційним полем землі;

г) сили тертя - сили, які чинять спротив відносному переміщенню дотичних поверхонь;

д) сили інерції - сили, що виникають при нерівномірному русі ланки і чинять опір його прискоренню (уповільнення). Сила інерції діє на тіло, яке змушує прискорюватися (сповільнюватися) дане ланка. У загальному випадку при нерівномірному русі виникає сила інерції і момент сил інерції:

F ін - головний вектор сил інерції, прикладений в центрі мас ланки;

M ін ​​- головний момент сил інерції;