Статичний розрахунок механізму

Механізм складається з вантажу 1, вагою Р1 і блоків 2 і 3 вагою Р2 і Р3 закріплених на опорах А і В. Радіуси неоднорідних блоків r2. R2 і r3. R3 відповідно. Вантаж і блоки з'єднані за допомогою невагомих нерозтяжних тросів, намотаних на блоки. До опорі А прикріплений невагомий важіль АК довжиною l. до кінця якого прикладена сила F під кутом b до важеля. До блоку 3 прикладена пара сил з моментом М. Обчислити величину і дійсний напрям моменту М, при яких механізм зберігає стан рівноваги. Знайти також реакції всіх зовнішніх і внутрішніх зв'язків в положенні рівноваги механізму.

Статична рівновага вантажу 1

Розглянемо статичну рівновагу вантажу 1:

Сили P1. N і реакції троса Т1 утворюють систему сходяться сил на площині. Складемо для неї рівняння рівноваги:

åFky = 0; N - P 'cos 45 0 = 0

T1 = P 'sin 45 0 = 42 H

N = P 'cos 45 0 = 42 H

Статичний розрахунок механізму

Статична рівновага блоку 2

Розглянемо статичну рівновагу блоку 2:

Сили Р2. F, реакції XA. YA шарніра А і реакції тросів Т1. Т2 утворюють довільну плоску систему сил. Складемо три рівняння рівноваги:

åFkx = 0; XA - F 'sin60 0 - T1 × cos45 0 = 0

h = AE = AK × cos45 0 = l × cos45 0 = 0,14 м

XA = F × sin 60 0 - T1 'cos 45 0 - = -21,4 H

YA = -F 'cos60 0 + T1' sin450 + T2 = 45,9 H

Статичний розрахунок механізму

Статична рівновага блоку 3

Розглянемо статичну рівновагу блоку 3:

Сила тяжіння Р3. пара сил з моментом М, реакції XВ. YB шарніра В і реакція троса Т2 утворюють довільну плоску систему сил. Складемо рівняння рівноваги:

Статичний розрахунок механізму

Кінематичний розрахунок механізму

Всі силові навантаження зняті. Вантаж 1 починає рух по закону x1 (t). Для моменту часу t1 = 1c визначити:

1. Швидкість і прискорення вантажу 1;

2. Кутові швидкості і кутові прискорення блоків 2 і 3;

3. Швидкість і прискорення точки С;

4. Абсолютну швидкість і абсолютне прискорення точки С, враховуючи, що при t1 = 1c точка С починає додаткове переміщення щодо блоку 3 по закону ОС = St (t).

Визначення швидкості та прискорення вантажу 1

Закон руху вантажу 1:

Швидкість вантажу 1:

Прискорення вантажу 1:

Визначення кутових швидкостей і кутових прискорень блоків 2 і 3

Кутова швидкість блоку 2:

Кутове прискорення блоку 2:

Виходячи зі схеми механізму, отримуємо залежність:

Кутова швидкість блоку 3:

Кутове прискорення блоку 3:

Визначення швидкості та прискорення точки С

Швидкість точки С:

Нормальна складова прискорення точки С:

Дотична складова прискорення точки С:

Прискорення точки С:

Статичний розрахунок механізму

Обчислення абсолютної швидкості і абсолютного прискорення точки С

Статичний розрахунок механізму

Положення точки С:

Абсолютна швидкість точки С визначається за формулою:

Відносна швидкість точки С:

Переносна швидкість точки С:

Абсолютна швидкість точки С:

Модуль абсолютного прискорення визначається за формулою:

Відносне дотичне прискорення точки С:

Відносне нормальне прискорення точки С:

Переносний дотичне прискорення точки С:

Переносний нормальне прискорення точки С:

Модуль прискорення Коріоліса:

Напрямок прискорення Коріоліса визначаємо за правилом Жуковського.

Модуль абсолютного прискорення:

Динамічний розрахунок механізму

1. З огляду на дані таблиці і знайдені кінематичні параметри, обчислити для моменту часу t1 = 1c кінетичну енергію механізму.

2. Обчислити роботу всіх сил, прикладених до механізму, при тому його переміщенні, коли вантаж 1 опуститься на величину S.

Обчислення кінетичної енергії системи

Вантаж 1 рухається поступально, значить його кінетична енергія запишеться у вигляді:

Блоки 2 і 3 неоднорідні і обертаються навколо нерухомих осей.

Кінетична енергія блоку 2:

Кінетична енергія блоку 3:

Кінетична енергія всієї системи:

Обчислення роботи сил при спуску вантажу 1 на відстань S

Робота сил тяжіння вантажу 1:

Схожі статті