Структурная группа звеньев 4-5

 

Рисуем эту группу в любом масштабе длин, прикладываем внешние силы и реакции связей (рис. 18).

Сила тяжести и сила инерции ползуна лежат на одной вертикали, но направлены в разные стороны. Поэтому их можно изобразить одним вектором ()*. Кроме того, на ползун 5 со стороны отброшенной стойки-направляющей действует реакция перпендикулярно направляющей. В центре масс S ₄ звена 4 вертикально вниз приложена сила тяжести . Также к этому звену приложены нормальная вдоль звена и тангенциальная перпендикулярно звену составляющие реакции , учитывающей влияние отброшенного звена 3 на звено на 4**.

Для определения реакций используем условия равновесия структурной группы: векторная сумма всех сил должна быть равна нулю и сумма моментов этих сил тоже должна быть равна нулю. Запишем первое условие:

+ + + +() = 0.

В этом уравнении три неизвестные величины реакций. Одну - - найдем из условия равенства нулю, суммы моментов сил, относительно точки F, приложенных к 4-му звену, а две - и - из плана сил.

Итак, Σ М_F = 0;

R ₃₄^τ× EF – G ₄× h_{G 4} = 0 Þ R ₃₄^τ = G ₄ .

а б

 

Рис. 18. Расчетная схема структурной группы звеньев 4-5:

а – для группы; б – для пятого звена

 

Теперь можно строить план сил для этой структурной группы (рис. 19, а). Откладываем в любом удобном масштабе сил µ _р =[Н/мм] последовательно известные силы , и (). Затем через начало вектора проводим направление реакции параллельно звену ЕF и через конец вектора (). Направление реакции перпендикулярно направляющей ползуна, т.е. горизонтально. Точка пересечения этих направляющих ограничивает величину соответствующих векторов. Стрелочки этих векторов ставим так, чтобы все они шли друг за другом. На расчетной схеме рис. 18 направление реакций мы указывали произвольно, а из плана сил находим истинное направление векторов.

а) б)

 

Рис. 19. План сил для структурной группы (а) и пятого звена (б)

 

Из рис. 19, а видно, что на расчетной схеме направление реакций указано правильно. Если начало вектора соединить с концом вектора , то получим полную реакцию . По масштабу найдем числовое значение (модуль) векторов R₃₄ и R₀₅.

Таким образом, мы нашли реакции во внешних кинематических парах группы: F – поступательной и Е – вращательной. Теперь найдем реакцию во внутренней кинематической паре F вращательной, соединяющей звенья 4 и 5. Для этого нужно рассмотреть равновесие любого из звеньев группы. Обычно рассматривают то звено, к которому приложено меньше сил. У нас это звено 5.

Рисуем расчетную схему рис. 18,б и кроме известных сил и () прикладываем реакцию . Её направление неизвестно, поэтому она нарисована пунктиром*. Реакция R₄₅ находится из плана сил рис. 19, б, построенного по уравнению равновесия для пятого звена: + () + = 0. Откладываем один за другим известные вектора и (), соединяем конец вектора с началом вектора (). Полученный вектор и есть искомая реакция .

Можно заметить, что если при построении плана сил структурной группы последовательно откладывались силы, приложенные к одному звену, а затем силы, приложенные к другому, то на этом же плане сил можно показать реакцию во внутренней кинематической паре. На рис. 19, а реакция показана пунктиром. В этом случае можно не строить план сил для отдельного звена. Силовой расчет структурной группы звеньев 4-5 выполнен полностью и можно переходить к следующей группе.