Добавил:
Upload Опубликованный материал нарушает ваши авторские права? Сообщите нам.
Вуз: Предмет: Файл:

MB_Shtanko_Teormex_2013_old

.pdf
Скачиваний:
212
Добавлен:
07.02.2016
Размер:
11.75 Mб
Скачать

ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА

21

 

 

O

 

 

 

 

A

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

O

90

 

 

A

 

 

90

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

 

 

27

 

 

B

 

A

 

O

 

 

 

29

A

 

22 O

 

 

 

 

A

 

 

 

 

B

24

O 90

B

 

 

 

 

 

A

26

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

90

 

 

 

 

 

O

28

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

90

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

B

 

A

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продовження рисунка 2.8

 

 

81

2 КІНЕМАТИКА

2.11Приклад виконання завдання K.3

Для заданого на рис. 2.9 поло-

 

 

 

OA OA

 

ження механізму визначити:

A

 

 

 

 

 

 

швидкість точок А, В, С та куто-

30

°

 

O

 

ву швидкість ланки АВ за допомогою

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

b

миттєвого центра швидкостей;

 

 

 

C

швидкість точки В за допомогою

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

теореми про проекції швидкостей двох

 

 

 

 

 

B

x

точок;

 

 

 

 

 

прискорення точок А, В, С та ку-

 

 

 

45°

 

тове прискорення ланки АВ, якщо кри-

 

 

 

Рисунок 2.9

 

вошип ОА радіуса r=0.2 м, обертаєть-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ся з кутовим прискоренням ОА=3 рад2, маючи кутову швидкість

ОА=1 рад/с, АВ=l 0=.3 м, =30 , =45°, АС=СВ.

Розв’язання.

Визначення швидкостей точок А, В, С і кутової швидкості ланки AB механізму за допомогою миттєвого центра швидкостей.

Кривошип ОА обертається в площині навколо точки О (рис. 2.9), швидкість точки А

VA OA OA 0 2. м/с.

 

 

A

 

P OA OA

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30˚

 

 

 

 

 

 

 

Вектор VA

перпендикулярний

 

 

 

 

 

 

 

b

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

V

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

VB

до кривошипа ОА і спрямований в

V

 

AB

C

 

 

 

A

 

 

B

 

 

45˚

бік його обертання (рис. 2.10).

 

 

 

 

 

90˚-

 

 

 

Швидкості точок В і С підра-

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30˚

хуємо за використанням властивості

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

45˚

 

 

 

x

миттєвого центра швидкостей.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Миттєвий центр швидкостей

Рисунок 2.10

ланки АВ знаходиться в точці Р, яка

 

визначається перетином двох перпендикулярів до векторів швидкостей VA і VB (вектор VB спрямований вздовж напрямної Вb, рис. 2.10).

Тому, з урахуванням властивості миттєвого центра швидкостей, маємо

VA VB V

VA BP ;

VA VA VC ν

VA CP ,

AP BP

B

AP

AP CP

C

AP

 

 

82

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА

де, згідно з теоремою синусів,

 

AP

 

AB

 

BP

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

sin15

 

 

sin135

 

sin30

звідки

AP

AB sin15 0.11 м;

 

BP

AB sin30

0.21 м.

 

 

 

sin45

 

 

 

 

 

sin45

 

 

 

З теореми косинусів (рис. 2.10)

 

 

 

 

 

 

 

 

CP

AC2 AP2 2AC AP cos30

0.0776 0.08 м.

Тоді

 

V

0.2 0.21 0.4 м/с;

V 0.2 0.08 0.14 м/с.

 

 

B

0.11

 

 

 

C

0.11

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Аналогічно можна обчислити кутову швидкість ланки АВ, якщо

використати властивість миттєвого центра швидкостей

 

 

 

 

 

 

AB VA

0.2

 

1.82 рад/с.

 

 

 

 

 

 

0.11

 

 

 

 

 

 

AP

 

 

 

 

 

 

 

 

Вектори швидкостей точок А, В, С та направлення кутової швидкості показано на рис. 2.10.

Швидкості точок Ві Сланки механізму можна знайти за формулами

VB AB BP 1.82 0.21 0.4 м/с;

VC AB CP 1.82 0.08 0.14 м/с.

Визначення швидкостей точок В і С за допомогою теореми про проекції швидкостей на пряму АВ

p VC AB p VA AB .

Тому

VB cos75 VA cos60

і VC cos VA cos60 .

За теоремою синусів (рис. 2.10)

 

 

 

PC

 

 

AP

 

sin 90 cos .

 

 

 

sin 90 ;

 

sin30

 

Тому

cos

 

AP sin30

 

0.11 0.5

0.707

 

 

PC

0.08

; 45 .

 

 

 

 

 

 

 

 

83

2 КІНЕМАТИКА

Тоді VB

A cos60

0.4 м/с;

VС

A cos60

0.14 м/с.

 

cos75

 

cos

 

 

 

 

 

 

Числові значення модулів цих швидкостей наведено в табл. 2.6.

Таблиця 2.6

Точки

 

Швидкість, м/с

Кутові

 

Прискорення,

 

 

 

 

 

 

 

та

 

за допомогою

за теоремоюшвидкість,

прискорення,

задана

м/с2

ланки

миттєвих центрів

проекцій

рад

 

рад

2

 

 

 

швидкостей

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

А

0.20

 

 

 

 

 

 

0.63

В

 

0.4

0.4

 

 

 

 

0.43

С

 

0.14

0.14

 

 

 

 

0.85

АВ

 

 

 

1.82

 

7.96

 

Визначення прискорень точок А, В, С та кутового прискорення

ланки АВ.

 

 

 

тому aA aAn aA ,

Кривошип ОА обертається рівнозмінно, а

причому нормальне і тангенціальне прискорення точки А відповідно становлять

aAn 2 OA 12 0.2 0.2 м/с2; aA OA 3 0.2 0.6 м/с2.

aA

aAn

OA OA

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

30˚

 

 

 

 

a n

 

 

 

 

 

y AB

CA

 

n

b

 

AB

 

 

 

 

 

a

C aBA

B 75˚

 

CA

aB

 

 

 

 

 

 

x

 

 

 

 

 

 

 

45˚ aBA

 

Рисунок 2.11

84

Отже

аA aAn 2 aA 2 0.63 м/с2.

Вектори aAn і aA наведено на

рис. 2.11.

Для визначення прискорення aB і AB використаємо теорему про прискорення точки В плоскої фігури aB aA aBA або

aB aAn aAτ aBnA аВτА . (2.11)

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА

Напрямок прискорення

aB

відомий (вдовж Вb),

а модуль

 

aB

 

 

 

невідомий.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Нормальне і тангенціальне прискорення точки В при обер-

тальному русі ланки АВ навколо полюса А визначаються

 

 

 

 

 

 

aBnA А2В АВ 1.822 0.3 1 м/с2;

 

аВА АВ АВ.

 

 

Спроектувавши рівняння (2.11) на осі декартової системи коорди-

нат Аx і Аy, отримаємо

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aB cos 75 aAn sin30 aA sin 60 aBnA

 

 

та

 

aB cos15

aAn sin30 aA sin60 aBA .

 

 

Звідки aB

aAn sin30 aA sin 60 aBAn

 

4.3 м/с2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

cos 75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aBA aB cos15 aAn sin30 aA sin60

4.78 м/с2.

 

 

Тоді

 

 

 

 

 

 

 

 

AB

 

aBA

7 96.

рад2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Прискорення точки С

 

 

AB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

aC aA aCA aAn aA aCAn aCA ,

 

 

 

 

 

де

an

 

2

 

AC 0.5 м/с2;

 

а

 

АВ

АС 1 2. м/с2.

 

 

 

CA

 

 

 

AB

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

За модулем

 

а

 

 

а2

а2

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

С

 

 

Сx

 

 

Сy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

де

а

 

 

аn cos30

a sin60 an

 

0.62 м/с2;

 

 

 

Сx

 

 

 

A

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

CA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a

Cy

an sin30 a

cos30 a

 

0.6 м/с2;

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

A

 

 

 

 

 

CA

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

a a2

a2

0.85 м/с2.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

C

 

Cx

 

Cy

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Вектори

 

прискорень

аn

,

 

a

 

та

a n ,

a

 

наведено

 

на

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

СА

 

CA

 

 

 

A

A

 

 

 

 

 

рис. 2.11. Результати обчислення всіх величин наведено в табл. 2.6.

85

2КІНЕМАТИКА

2.12Завдання K.4. Кінематичний аналіз багатоланкового механізму

Кривошип O1 A обертається зі сталою кутовою швидкістю O1A . Для заданого положення механізму визначити:

швидкості точок А, В, С, D, E і кутові швидкості всіх його ланок за допомогою плану швидкостей;

швидкості зазначених точок механізму та кутові швидкості всіх його ланок за допомогою миттєвих центрів швидкостей;

прискорення точок А, В, С, D, E і кутові прискорення всіх його ланок аналітично;

прискорення зазначених точок та кутові прискорення всіх його ланок за допомогою плану прискорень;

Схеми механізмів показані на рисунку 2.12, а необхідні для розрахунків величини наведені в таблиці 2.7.

Таблиця 2.7

Варіант

 

lOA

lАВ

lВС

lСD

R

lВО

 

 

 

 

 

 

Інші

рад

 

 

 

м

 

 

 

м

 

1

 

 

 

град (°)

 

 

,

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

розміри

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

5

0.4

1.4

0.7

 

0.7

30

 

90

 

45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

2

0.9

0.9

1.8

 

1.35

1.8

30

 

90

 

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

4

0.4

0.6

0.8

 

0.8

10

30

 

45

 

75

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

2

0.45

0.9

0.9

 

0.9

30

 

45

 

90

lО1D=1.2

5

6

0.9

0.9

0.4

 

0.2

30

 

45

 

30

lСD=0.9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6

4

0.5

1.5

0.5

 

1.5

1.0

30

 

45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

7

2

0.2

0.8

1.00

 

30

 

90

 

20

lО1C=0.8

8

3

0.2

1.3

1.6

 

0.9

30

 

135

 

240

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

9

4

0.2

1.0

1.0

 

150

 

75

 

200

lО1C=0.6

10

3

0.2

1.0

0.5

 

0.8

120

 

60

 

120

lО1B=1.0

86

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продовження таблиці 2.7

Варіант

рад

lOA

lАВ

м

lСD

 

,

lВС

 

 

 

 

 

 

ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА

R

lВО1

 

 

 

 

 

Інші

 

 

розміри

 

 

 

град (°)

 

м

11

2

0.2

1.0

1.0

0.5

 

60

30

45

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

12

4

0.2

1.3

0.3

 

120

60

150

lAC=0.8

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

13

5

0.2

1.0

0.3

 

45

150

30

lAC=1.2

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

2

0.2

1.0

1.4

0.4

 

60

30

240

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

15

3

0.2

1.2

1.2

0.7

0.5

 

60

150

90

lО1D=0.6

16

2

0.2

1.2

0.6

0.4

 

120

110

30

lCE=1.3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

4

0.2

1.0

1.0

0.5

 

45

30

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

5

0.2

1.0

1.0

0.5

0.5

 

150

75

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

19

2

0.2

1.0

0.8

0.5

 

90

45

120

lBE=1.4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

6

0.2

1.0

1.0

0.9

0.5

 

30

120

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

3

0.2

1.0

0.9

0.8

 

45

130

30

lCE=1.0

 

lBD=0.9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

22

4

0.2

1.0

0.8

 

120

30

300

lBD=0.9

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

5

0.2

1.0

0.5

0.9

 

45

30

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

24

3

0.2

1.2

0.6

1.0

 

60

30

110

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

6

0.3

0.6

0.6

0.9

 

30

15

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

4

0.35

0.7

0.7

0.7

0.7

30

45

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

27

5

0.8

1.6

2.4

3.2

60

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

28

2

0.7

14

0.7

12.5

2.8

30

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29

3

0.6

1.2

1.8

0.6

1.2

30

60

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

30

2

0.2

1.6

1.0

 

30

45

lBD=1.0

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

87

2 КІНЕМАТИКА

1

OA

A

 

 

 

O

 

C

 

 

1

2

 

 

 

 

 

 

 

D

 

3

 

B

3

OA A

 

 

O1

 

 

1

 

 

C

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

3

 

D

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

5

2

 

B

 

 

 

A

 

 

 

D

 

 

3

O1

4

OA

1

 

 

 

O

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

7

O1

 

1

A

OA

 

O

 

4

C

 

2 B

3

 

 

45°

9

4

O1

3

C 1 OAA x O

2

B

2

2

 

1

OA

A

O

B

4

4 x

O1

 

D

3 C

C

3

D

x

 

 

 

4

O1 O1B║DX

2

A

OA

O

 

 

 

 

1

 

 

 

 

B

O1D║OX

 

 

 

6

OA

1

A

 

 

 

D

 

O

 

3

 

 

 

 

 

2

 

C

4

O1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

8

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

E

 

OA

A

 

 

 

4

 

O

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

D

 

 

C

 

BE=EC

10

 

 

 

 

D

 

4

 

O1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

2

 

 

 

A

 

B

 

 

 

 

 

 

1

 

O

 

 

 

 

OA

 

 

 

 

Рисунок 2.12

88

11

2

3

C

 

D

 

 

 

1

 

 

45°

 

4

 

A

 

B

 

 

 

OA

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

13

C

 

 

 

 

 

 

4

2

 

 

 

1

 

 

 

B

 

A

 

 

 

 

 

 

3

OA

 

 

O1

15

O

 

 

 

 

 

3

 

B

 

2

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

D

1

 

A

 

 

 

 

OA

 

 

 

4

O1

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

17

C

 

4

 

 

 

 

 

 

 

D

 

1

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

OA

A

 

 

B

3

 

 

 

O

 

E

 

 

 

 

19

 

 

 

 

 

4

C

1

A

OA

 

O

 

D 3

2

 

 

 

B

 

BD=DE

 

 

 

ТЕОРЕТИЧНА МЕХАНІКА

12

 

B

 

 

4

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

O1

 

OA

 

1

3

2

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

14

240°

 

 

 

3

 

 

 

O1

C

 

 

 

 

 

B

 

 

1

 

 

 

4

 

A

 

 

 

 

 

 

OA

 

 

 

2

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

16

A OA

3

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

C

 

 

 

O1

 

4

2

B

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

18

 

B

 

3

C

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

O1

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

1

OA

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

20

1

C

 

 

 

O

OA

 

3

4

 

 

 

 

2

 

A B

Продовження рисунка 2.12

89

2

КІНЕМАТИКА

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

21

 

1

A

2

 

B

4

 

22

2

B

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

OA

 

 

C

 

 

 

D

1

A

 

 

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

D

 

 

 

 

3

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

OAO

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

23

 

A

 

 

2

3

C

 

24

1

 

 

 

 

3

D

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OA

 

 

 

 

 

 

OA

 

 

E

4

 

O

 

B

4

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

O

 

2

 

 

B

 

 

 

 

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

BD=2BE

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

25

 

 

 

 

 

 

 

 

 

26

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

O1

3

 

1

 

 

O1

3

C 4

 

 

 

OA

A

 

 

 

 

A

 

 

 

 

 

 

 

 

OA

 

 

 

 

O

 

 

B

60°

C

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

D

 

 

 

O

 

 

 

B

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

27

 

 

3

1 O

 

 

 

28

 

3

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

A

 

 

OA

 

 

 

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

O1

 

 

C

 

 

 

A OA

 

 

 

 

C

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

O O1

 

 

 

2

 

 

B

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

B

 

4

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

29

 

 

 

O

 

1

 

 

30

 

B

 

 

 

3

D

 

 

 

 

 

 

 

D

 

 

 

 

30°

 

 

 

 

 

 

 

 

OA

 

 

 

 

 

 

 

4

 

 

 

B

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

 

 

A

 

 

 

 

E

 

 

 

 

 

 

2

 

 

 

 

 

1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

3

C

 

4

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

OA

 

A

 

 

 

 

C

 

 

 

O1

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

O

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

Продовження рисунка 2.12

 

 

 

 

 

 

 

90

Соседние файлы в предмете [НЕСОРТИРОВАННОЕ]