Действующие в механизмах силы

Все силы, действующие на звенья механизма, можно разделить на задаваемые и реакции связи.

Реакции связи кинематических пар, также как и силы трения, по отношению к каждому звену, входящему в кинематическую пару, являются внешними, а ко всему механизму в целом – внутренними.

Задаваемые силы разделяются на следующие виды:

1). Движущиеся – эти силы приводят механизм в движение, за всё время его рабочего цикла. Работа этих сил положительная и называется затраченной. Направление этих сил совпадает с направлением скорости точек их приложения или образуют с ними острый угол.

2). Силы полезных или производственных сопротивлений (технологическое сопротивление) – это силы, для преодоления которых создаётся механизм. Работа этих сил отрицательная и называется полезной. Они направлены в сторону противоположную скорости точек их приложения или образуют тупой угол.

3). Силы вредных сопротивлений (силы трения) возникают как результат взаимосопротивления соприкасающихся звеньев к их относительному перемещению. Работа этих сил отрицательна и называется вредной. Направлены они также как и силы полезных сопротивлений.

*Полная работа сил сопротивления будет складываться из полезной и вредной работ сил сопротивления

4). Силы тяжести. Всегда направлены вниз. Работа этих сил положительна, если центр масс звена опускается и отрицательна – если поднимается. Величина этих сил определяется конструкцией и материалом звеньев.

5). Силы упругости создаются пружинами, которые устанавливаются в кулачковых механизмах или в пружинных двигателях прибора – в этом случае силы упругости являются движущимися. При сжатии пружины сила упругости препятствует движению расположенному рядом с ней звена, а при распрямлении – способствует движению этого звена, а, следовательно, и механизма. Иногда установка пружины объясняется необходимостью восприятия инерционных нагрузок.

6). Силы инерции. Впервые исследовались Ампером в 1743 г. Звенья плоских механизмов имеют плоскость симметрии параллельно плоскости движения. Главный вектор и главный момент сил инерции этих звеньев определяется по формулам:

- вектор i-го звена

- момент i-го звена

- ускорение центра масс i-го звена

- момент инерции i_го звена механизма относительно оси, проходящей через центр масс перпендикулярно плоскости движения

- угловое ускорение i-го звена