Кинематический и силовой анализ механизмов иглы и нитепритягивателя универсальной швейной машины (стр. 3 из 5)

Векторы касательных составляющих ускорений, входящих в систему уравнений (10) на плане ускорений направляют следующим образом:

В соответствии с уравнением (10) из конца вектора

, т.е. точки с, на плане ускорений проводят вектор параллельно линии CD в направлении от точки D к полюсу вращения – точке С (вниз). Далее из конца вектора проводят перпендикуляр – линию действия .

Во втором векторном уравнении (10) вектор

, поэтому из полюса ускорений проводят вектор параллельно линии в направлении от точки к точке (влево). Из конца этого вектора проводят перпендикуляр к нему – линию действия . Пересечение линий действий касательных ускорений определяет положение точки d на плане ускорений.

Соединив полюс плана ускорений точку

с точкой d, получают вектор ускорения . При этом все ранее построенные векторы направлены к точке d.

Теорема подобия справедлива и для плана ускорений. Поэтому значительно проще найти положение точки е на плане ускорений, построив от линии cd треугольник cde, подобный треугольнику CDE на схеме механизма и сходственно с ним расположенный.

Для нанесения на план ускорений точки е можно использовать метод засечек так же, как и при построении плана скоростей. Для этого соответственно из точек d и c в нужном направлении делают засечки дуг радиусами, равными длине векторов

и , мм:

(22)

На следующем этапе кинематического анализа из полюса плана ускорений

откладывают вектор направленный по линии ОА₁ к полюсу вращения О₁. В результате на плане ускорений получают точку а, к которой направлен вектор .

Линейное ускорение точки В определяют путем решения следующих векторных уравнений:

(23)

где

=0 (точка О₁ неподвижна).

Вектор нормальный составляющей ускорения

, входящей в систему уравнений (23) определяют по формулам:

. (24)

Вектор касательной составляющей ускорения

, входящих в систему уравнений (23) на плане ускорений направляют следующим образом: .

В соответствии с уравнениями (14) из конца вектора

, т.е. точки а, на плане ускорений проводят вектор параллельно линии АВ в направлении к полюсу вращения – точке . Далее из конца вектора проводят перпендикуляр – линию действия .

Во втором векторном уравнении (14) вектор

, поэтому из полюса ускорений проводят вектор параллельно линии в направлении к точке . Пересечение линий действий касательного ускорения и ускорения определяет положение точки в на плане ускорений.

Для нанесения на план ускорений точек центров тяжести, можно воспользоваться теоремой подобия. Например, для точки

- центра тяжести звена 5 – можно составить пропорцию:

(25)

и полученный отрезок отложить из полюса

по направлению к точке .

План ускорений позволяет определить линейное ускорение любой точки на всяком звене,

, используя следующие формулы:

(26)

Построив план линейных ускорений, можно определить угловые ускорения,

, звеньев механизма:

(27)

Таблица 3: данные для построения ускорений механизмов иглы и нитепритягивателя

11	0,54	3,4	64	106	0,028
1	2,9	1,9	43	70	0,058
2	45,4	2	64	106	0,008

4 Силовой анализ механизма

Силовой анализ выполняется с целью определения усилий между звеньями в кинематических парах и уравнивающей силы и момента на главном валу. Эти задачи имеют большое практическое значение. На основании первой задачи решается вопрос о коэффициенте полезного действия машины, вторая задача позволяет определить необходимую мощность двигателя для приведения в действие машины.

Силовой анализ необходим для расчета прочности звеньев, кинематических пар и станин механизмов или машин при их проектировании.

Силовой анализ проводят в порядке, обратном кинематическому анализу, т.е. начинают с наиболее удаленных от ведущего звена структурных групп и заканчивают структурной группой первого класса, состоящей из стойки и ведущего звена, т.е. кривошипа.

Началом силового анализа является определение сил, действующих на звенья механизмов. Такими силами являются силы тяжести звеньев

, силы полезного сопротивления , силы инерции и другие внешние силы.

Силы тяжести обычно определяются взвешиванием звеньев. Эти силы прикладываются в центрах тяжести звеньев. Силы полезного сопротивления зависят от выполняемого технологического процесса. Они устанавливаются экспериментально и прикладываются в рабочих точках механизма.

Силы инерции рассчитываются по формуле

, (28)

где m – масса звена, г;

- ускорение центра тяжести звена, .

Силы инерции приложены в центре тяжести звена и направлены в сторону, противоположную его ускорению.