Организация стока поверхностных вод: Наибольшее количество влаги на земном шаре испаряется с поверхности морей и океанов (88‰)...
Таксономические единицы (категории) растений: Каждая система классификации состоит из определённых соподчиненных друг другу...
Топ:
Процедура выполнения команд. Рабочий цикл процессора: Функционирование процессора в основном состоит из повторяющихся рабочих циклов, каждый из которых соответствует...
Выпускная квалификационная работа: Основная часть ВКР, как правило, состоит из двух-трех глав, каждая из которых, в свою очередь...
Проблема типологии научных революций: Глобальные научные революции и типы научной рациональности...
Интересное:
Принципы управления денежными потоками: одним из методов контроля за состоянием денежной наличности является...
Лечение прогрессирующих форм рака: Одним из наиболее важных достижений экспериментальной химиотерапии опухолей, начатой в 60-х и реализованной в 70-х годах, является...
Подходы к решению темы фильма: Существует три основных типа исторического фильма, имеющих между собой много общего...
Дисциплины:
2017-06-02 | 436 |
5.00
из
|
Заказать работу |
|
|
Рекомендуемая учебная литература: [ 1 ], часть 1: гл.X, §78-84, с.184–203; гл.ХI, § 85-87, 90-91, с.204-209, 215-224; [ 2 ]: гл.X, §48–51, с.117–126; гл.XI, §127–140.
Задача К2 – на определение угловых скоростей звеньев и скоростей отдельных точек плоского многозвенного механизма, состоящего из 4-х стержней и ползуна В, соединенных друг с другом и неподвижными опорами с помощью шарниров. Стержни 1 и 4 совершают вращательное движение, ползун В – поступательное, стержни 3 и 4 – плоское движение в своей плоскости.
Поступательным движением плоской фигуры является движение, при котором любая прямая, проведенная в плоскости движущейся фигуры, остается параллельной самой себе. В случае поступательного движения все точки фигуры движутся одинаково, а скорости и ускорения всех точек в каждый момент времени равны между собой. Поступательное движение тела можно рассматривать как движение одной точки.
Вращательным движением плоской фигуры в своей плоскости является такое се движение, при котором одна точка фигуры (центр вращения) остается все время неподвижной. Траекториями точек фигуры при этом будут дуги окружностей с центром в центре вращения, а их векторы скоростей по модулю пропорциональны расстояниям R до центра вращения (радиусу вращения):
, (2.15)
где w – угловая скорость вращения плоской фигуры. Направлен вектор скорости по касательной к дуге окружности, по которой движется, и, следовательно, перпендикулярно радиусу вращения в сторону движения.
Непоступательное движение плоской фигуры в своей плоскости, если у нее нет закрепленных точек, является плоским движением.
При определении скоростей точек плоской фигуры целесообразно использовать теорему о проекциях скоростей двух точек твердого тела: проекции скоростей двух точек тела на прямую, соединяющую их, равны (рис. 17):
|
. (2.16)
При плоском движении в каждый данный момент времени существует единственная точка Р плоской фигуры, скорость которой равна нулю (мгновенный центр скоростей), а распределение скоростей таково, как если бы плоская фигура совершала вращательное движение вокруг мгновенного центра скоростей (теорема о мгновенном центре скоростей):
, (2.17)
где h – расстояние от точки до мгновенного центра скоростей, w – угловая скорость плоской фигуры.
На рис. 18 показаны способы нахождения мгновенного центра скоростей по скоростям двух точек плоской фигуры. На рис. 18 а показан случай, когда известен вектор скорости точки А и прямая, по которой направлен вектор скорости точки В. Мгновенный центр скоростей находится на пересечении перпендикуляров к скоростям, восстановленным в этих точках. Угловая скорость w в этом случае находится по известной величине скорости точки А:
. (2.18)
В случае, показанном на рис. 18 б, угловую скорость плоской фигуры можно найти, пользуясь свойством пропорции, по одной из формул:
.
Аналогично, в случае, показанном на рис. 18 в, угловую скорость можно определить по формулам:
.
а) б) в) г)
Рис. 18
В случае, когда скорости двух точек А и В плоской фигуры параллельны, но не перпендикулярны к АВ (рис. 18 г), мгновенный центр скоростей находится в бесконечности и, следовательно, угловая скорость равна нулю. Векторы скоростей всех точек плоской фигуры в данный момент времени будут равны. Движение плоской фигуры в этом случае называют мгновенно поступательным.
При определении скоростей точек и угловых скоростей звеньев механизма, совершающих плоское движение, необходимо выполнить следующие действия:
1) если для стержня, совершающего плоское движение, по условиям задачи необходимо определить его угловую скорость, то следует найти положение мгновенного центра скоростей одним из вышеизложенных способов, предварительно определив направления векторов скоростей его двух точек;
|
2) определить расстояние от точки стержня, скорость которой известна или ее можно предварительно определить, до мгновенного центра скоростей;
3) определить угловую скорость стержня в данный момент по формуле (2.18);
4) зная угловую скорость стержня, определить по формуле (2.17) искомые скорости его точек;
5) если угловую скорость стержня определять по условиям задачи не нужно, и известна скорость какой-либо точки стержня или ее можно предварительно определить, то для определения скорости точки, у которой известно направление вектора скорости, целесообразно воспользоваться теоремой о проекциях скоростей двух точек тела (2.16).
Примеры выполнения задания
Пример 1. Плоский многозвенный механизм образован стержнями О 1 А = l 1 = 0,4 м, AD= l 2 = 1,2 м, EB = l 3 = 1,4 м, O 2 E = l 4 = 0,8 м и ползуном В, соединенными друг с другом и неподвижными опорами О 1 и О 2 шарнирами (рис. 19).
Кривошип О 1 А вращается с постоянной угловой скоростью w 1 = 1,5 рад/с. Точка D находится посередине стержня BE.
Определить для заданного положения механизма скорости VB, VE, VD точек В, Е, D и угловые скорости w 3 и w 4 стержней BE и O 2 E.
Решение. Кривошипы O 1 А и O 2 E совершают вращательное движение вокруг неподвижных точек О 1 и О 2 соответственно, стержни AD и ЕВ – плоскопараллельное движение, ползун В – поступательное движение по горизонтальной направляющей.
Вычислим модуль скорости точки А кривошипа O 1 A по формуле (2.15):
.
Вектор скорости точки А перпендикулярен О 1 А и направлен в сторону вращения кривошипа (кривошип вращается против хода часовой стрелки).
Определим направление вектора скорости точки D стержня AD. С этой целью построим мгновенный центр скоростей для стержня BE, которому также принадлежит точка В (рис. 20). Мгновенный центр скоростей (точка Р) лежит на пересечении перпендикуляров направлениям скоростей точек В и Е, восстановленных в этих точках. Векторы скоростей и точек В и Е направлены вдоль горизонтальной направляющей и вдоль стержня BE соответственно. Соединим точки D и Р. Вектор скорости точки D составляет прямой угол с прямой DP. Направим его так, чтобы его проекция и проекция вектора на прямую AD были одного знака.
Определим косинус угла b, который составляет вектор скорости точки D с прямой AD. С этой целью определим сторону ВР прямоугольного треугольника ВРЕ:
|
.
Рассмотрим далее треугольник BPD. По теореме косинусов определим PD:
По теореме синусов:
, или
Применив к стержню AD теорему о проекциях скоростей двух его точек, определим скорость точки D:
.
Откуда
.
Зная положение мгновенного центра скоростей для стержня ЕВ, определим его угловую скорость по формуле (2.18):
.
По формуле (2.17) определим модули скоростей точек В и Е:
Следовательно, .
Зная скорость точки Е, определим угловую скорость кривошипа О 2 Е по формуле (2.15):
.
Пример 2. Пусть теперь при тех же условиях вместо угловой скорости w 1 кривошипа O 1 А задан модуль вектора скорости ползуна VB = 5 м/с, направленного от точки В к b (рис. 21).
Определить для заданного положения механизма скорости VE, VD, VA точек Е, D, А и угловые скорости w 1, w 2, w 3, w 4 стержней О 1 А, AD, BE и О 2 Е.
Решение. Определим направление вектора точки Е. Он составляет прямой угол с прямой О 2 E и направлен так, чтобы его проекция и проекция вектора скорости ползуна на прямую ВЕ были одного знака.
По теореме о проекциях скоростей двух точек тела (2.16):
м/с.
Вычислим угловую скорость w 4 кривошипа O 2 E по формуле (2.15):
рад/с.
Угловую скорость w 3 стержня BE определим по формуле (2.17), построив мгновенный центр скоростей для стержня BE (см. пример 1):
где ВР = 1,62 м.
Следовательно, рад/с.
Зная угловую скорость стержня ВE, определим скорость точки D по формуле (2.17):
м/с.
Применив к стержню АD теорему о проекциях скоростей двух его точек, определим скорость точки А:
, где (см. пример 1).
Следовательно, = 1,08 м/с.
Вычислим угловую скорость из кривошипа O 1 A по формуле (2.15):
рад/с.
Для определения угловой скорости w 2 построим мгновенный центр скоростей стержня AD, который лежит на пересечении перпендикуляров направлениям скоростей и , восстановленных в этих точках (точка Р 1, рис. 21).
В прямоугольном треугольнике P 1 AD определим косинус острого угла (90°– b) при катете AD: cos(90°– b)= = , где sin(90°– b)=sin30° (см. пример 1).
Следовательно, cos(90°– b)= = 0,94.
Определим угловую скорость w 2 стержня АD но формуле (2.18):
|
,
где из прямоугольного треугольника DР 1= м и, следовательно, рад/с.
|
|
Археология об основании Рима: Новые раскопки проясняют и такой острый дискуссионный вопрос, как дата самого возникновения Рима...
Особенности сооружения опор в сложных условиях: Сооружение ВЛ в районах с суровыми климатическими и тяжелыми геологическими условиями...
Наброски и зарисовки растений, плодов, цветов: Освоить конструктивное построение структуры дерева через зарисовки отдельных деревьев, группы деревьев...
Общие условия выбора системы дренажа: Система дренажа выбирается в зависимости от характера защищаемого...
© cyberpedia.su 2017-2024 - Не является автором материалов. Исключительное право сохранено за автором текста.
Если вы не хотите, чтобы данный материал был у нас на сайте, перейдите по ссылке: Нарушение авторских прав. Мы поможем в написании вашей работы!