6.1. Кінематичний і силовий розрахунки механізмів

Задача кінематичного розрахунку – це вибір типу механізму і визначення таких розмірів його ланок, при яких механізм забезпечив би переміщення виконавчого органа (веденої ланки) за заданим законом відповідно до вимог технологічного процесу.

Кінематичні параметри визначають динамічність технологічних навантажень, тисків у кінематичних парах і напружень у ланках механізмів.

Методи визначення розмірів ланок і розрахунку елементів кінематичних пар для механізмів різних типів різні.

Основними задачами силового розрахунку є задачі визначення при заданих силах тисків у кінематичних парах, визначення величини і закону рушійних сил, розмірів ланок і елементів пар, які забезпечують оптимальні динамічні умови роботи механізму.

Силовий розрахунок полягає у визначенні сил, що діють на окремі ланки рухомих механізмів.

Рис. 6.1 Схеми реакцій зв’язку в кінематичних парах

До тихохідних механізмів застосовують статичний метод силового розрахунку, при якому враховуються всі діючі на механізм навантаження, за винятком  інерційних.

До швидкохідних машин застосовують кінетостатичний метод розрахунку з урахуванням всіх сил, включаючи й сили інерції.

У випадку, коли значення рушійних сил і моментів ланки  приведення необхідно отримати з точним урахуванням втрат на тертя в окремих кінематичних парах механізму, використовують метод графічної побудови результуючих реакцій зв’язку.

Для цього методу проводять попередній розрахунок для визначення сил тиску. Після цього, задаючись величиною коефіцієнта тертя, визначають відповідні сили тертя та їхні напрямки, а також результуючу реакцію зв’язку.

Графічну побудову проводять залежно від конструкції кінематичних пар і схем їхнього навантаження.

Для урахування сил тертя в поступальній парі реакцію  слід направляти під кутом тертя  до нормалі (рис. 6.1,а), а в обертовій парі реакція  повинна бути направлена по дотичній до кола тертя (рис.6.1,б).

Ця дотична повинна бути проведена так, щоб реакція  заважала обертанню тіла 2 з кутовою швидкістю . Радіус  кола тертя буде наближено рівний , тобто , де – радіус циліндричного елемента пари,  – коефіцієнт тертя в обертовій парі.

Важливо визначити положення дотичної до кіл тертя, по якій направлені результуючі сили тиску і сил тертя.

Можливі декілька варіантів проведення спільної дотичної до двох кіл тертя кожної ланки шарнірного механізму. Вибір варіанта визначається схемою навантаження і напрямком відносного повороту ланок. Наприклад, за схемами, поданими на рис. 6.1, в т. 2 реакції ланок 1 і 3 викликають розтяг ланок 2; при заданих напрямках відносного повороту ланок за схемою на рис. 6.1,в до кіл тертя ланки 2 проводиться внутрішня дотична, а за схемою на рис. 6.1,г – зовнішня. За схемою на рис. 6.1,г – реакції ланок 1 і 3 викликають стиск ланки 2, при заданих напрямках відносного повороту ланок проводиться внутрішня дотична.