Способы понижения числа неизвестных сил и моментов

Механизмы в действительности обладают особенностями, учитывая которые, можно уменьшить число неизвестных реакций, заведомо приравняв к нулю некоторые из них. Одним из способов уменьшения числа неизвестных реакций является допущение, что силы трения в кинематических парах пренебрежимо малы по сравнению с остальными действующими на механизм силами. Это допущение во многих случаях справедливо, так как с целью повышения КПД и долговечности механизма, трение в кинематических парах при конструировании и эксплуатации механизмов стремятся сделать как можно меньшим (например, применяя подшипники качения и смазку). Без учета трения связи в кинематических парах можно считать идеальными, так как они не совершают работы на допускаемых ими перемещениях. Таким образом, пренебрегая силами трения, можно в каждой кинематической паре уменьшить число неизвестных сил и моментов настолько, сколько составляет число степеней свободы пары.

Пример

В поступательной кинематической паре (рис. 26) с числом степеней свободы , при условии отсутствия трения имеем:

,

Где - элементарная работа реакций на допускаемых связями перемещениях. Из этого уравнения, в силу следует, что .

Кинематические пары, кроме того, всегда имеют зазоры, так как подвижное соединение твердых тел практически нельзя обеспечить, не предусмотрев зазор между ними. Это обстоятельство позволяет приравнять к нулю те силы и моменты реакций, которые действуют в направлении зазоров (в направлении зазора нет контакта между звеньями, а, следовательно, нет и реакции).

При выполнении силового анализа механизма, как правило, применяются оба указанных способа. Переходить к составлению системы уравнений и ее решению целесообразно только после того, как станет ясно, что число неизвестных сил и моментов равно числу независимых уравнений динамики звеньев.

Контрольные вопросы

1. Что называют характеристикой рабочего процесса?

2. Чем отличается динамическая характеристика рабочего процесса от статической?

3. Сформулируйте задачу силового анализа механизма.

4. Каким образом результаты силового анализа механизма могут быть использованы при проектировании машины?

5. Имеет ли решение задача силового анализа механизма без дополнительных условий? Обоснуйте свой ответ.

6. Какие существуют способы уменьшения числа неизвестных сил и моментов реакций?