Машины Задачи статики и динамики

ЗАДАЧИ СТАТИКИ И ДИНАМИКИ МАШИН [c.354]

В машине энергия двигателя преобразуется сначала в механическую работу, а- затем в какой-либо другой вид энергии. В рабочей машине выполнение технологических трансформаций требует затраты некоторого количества механической работы, которая чаще всего обращается в теплоту, а затем рассеивается в процессе передачи силы от двигателя к месту воздействия инструмента на материал также затрачивается энергия на преодоление добавочных сопротивлений в виде сил трения и других сил, так что вся затраченная двигателем энергия в процессе действия рабочей машины расходуется на преодоление технологических и добавочных механических сопротивлений. В механизме технологические сопротивления отсутствуют и вся энергия двигателя идет на преодоление сопутствующих движению звеньев механизма сопротивлений в виде сил трения, сил тяжести звеньев и т. д. Если отвлечься от причины и характера сопротивления, а рассматривать сопротивления, появляющиеся в процессе работы механизмов и машин, только с количественной стороны, то методы статического и динамического расчетов механизмов, применяемых для воспроизведения заданных движений, и машин, в которых механизмы сообщают инструментам движения с целью получения заданной трансформации материала, могут быть одинаковыми. Поэтому в дальнейшем изложении не будем отличать механизм от машины, имея в виду, что различие их заключается лишь в применении, а не в структуре. Перейдем теперь к рассмотрению задач статики и динамики машин. [c.354]

Сопротивление материалов и механика деформируемого твердого тела сами служат базовыми для целого ряда инженерных наук, имеющих самые обширные приложения в практике строительства, машиностроения, судостроения, авиастроения и т. д. Это такие прикладные науки, как Детали машин , Статика и динамика сооружений , Строительные конструкции и т. п. Поэтому глубокое изучение сопротивления материалов и основ механики деформируемого твердого тела служит гарантией инженерной подготовки студента и вооружает его теми знаниями, которые помогут ему квалифицированно решать прикладные задачи. [c.6]

Применение к модели методов вычислений, используемых в строительной механике стержней, позволяет приближенно решать задачи теории пластин, дисков и оболочек. После того как приблизительно с начала 50-х гг. стали появляться быстродействующие вычислительные машины, начали развиваться матричные методы в статике упругих систем для расчета сложных конструкций. Возникли различные вычислительные методы для анализа многократно статически неопределимых систем. Аргирис [В19] в особенности довел методы перемещений и сил в матричной форме до эффективных общих вычислительных методов расчета статики и динамики сложных систем (например, конструкций самолетов). Примерно к тому же времени относится обобщение этих методов благодаря идее расчленения сплошной среды на конечное множество частей с последующим применением к ним вычислительных матричных методов. В различных работах [41, 42] впервые появилось понятие конечного элемента и последовало применение метода сначала к плоским задачам теории упругости с использованием треугольных или прямоугольных конечных элементов >. [c.133]

В задачу силового расчета механизмов и машин входит определение усилий, действующих на отдельные звенья и кинематические пары механизмов при заданных условиях движения. Основным методом силового расчета механизмов является кинетостатический метод. Этот метод, на основании принципа Даламбера, приводит задачи динамики машин к задачам статики. При определении условий равновесия отдельных звеньев машин, кроме действующих на них внешних сил, принимаются в расчет также внутренние силы инерции. Силовой расчет дает возможность правильно, по условиям прочности, выбрать конструктивную форму и размеры отдельных звеньев и деталей машин, определить давления и силы трения в кинематических парах, а также правильно оценить необходимую мощность для привода машины или механизма. [c.37]

При построении курса теоретической механики были поставлены следующие задачи 1. Минимально сократить время, отведенное на разделы статики и кинематики и за счет этого расширить раздел динамики, как наиболее важный для этой специальности. 2. Проследить на практических примерах неразрывную связь курсов механики с такими дисциплинами, как Проектирование электрических машин , Проектирование и расчет электрических аппаратов , Расчет систем автоматического управления и др. 3. Показать универсальность методов механики, использование их для исследования движения электрических и электромеханических систем, т.е. ввести в курс разделы аналитической электромеханики. [c.23]

В теории механизмов и машин весьма широкое применение получил так называемый кинетостатический метод силового расчета механизмов. Этот метод, как известно из курса теоретической механики, состоит в следующем. Если к точкам несвободной системы вместе с задаваемыми силами приложить мысленно фиктивные для этой системы силы инерции, то совокупность этих сил уравновешивается реакциями связей. Этот прием, несмотря на свою условность, обладает тем важным для практики преимуществом, что позволяет свести решение задач динамики к решению задач статики. Это имеет место, когда поставленная задача относится к типу первой задачи динамики, т. е. задачи об определении сил по заданному движению. [c.142]

Авторами для расчета линейных систем предложен подход, который основан на соотношениях метода начальных параметров, являющегося вариантом МГЭ в задачах механики стержневых систем [51 - 68]. Отличительной особенностью данного пособия является полная преемственность и единообразный подход к алгоритму задач статики, динамики и устойчивости, что создает широкие возможности для программирования и машинной реализации метода. [c.4]

Силовой расчет механизмов можно выполнить различными способами. Однако в последнее время пользуются преимущественно принципом Даламбера, который формулируется так если к каждой точке материальной системы, кроме равнодействующей заданных сил и реакций связей, приложить еще силу инерции этой точки, то уравнениям динамики можно придать форму уравнений статики. Основанный на принципе Даламбера силовой метод расчета, который состоит в перенесении методов статики в решение задач динамики механизмов и машин, называют кинетостатическим расчетом механизмов в отличие от статического расчета, при котором силы инерции звеньев не учитываются. Таким образом, если закон движения материальной системы известен, то, присоединяя к точкам этой системы, кроме задаваемых сил и реакций связей, также фиктивные силы инерции, можно рассматривать эту систему условно находящейся в равновесии и определять неизвестные силы методами статики, т. е. с помощью уравнений равновесия или принципа возможных перемещений. [c.342]

Введение понятия о рычаге Жуковского дает возможности заменить решение задачи о равновесии сил, действующих на движущиеся звенья механизма или машины, решением задачи о равновесии сил, приложенных к рычагу Жуковского в статическом его состоянии. Другими словами, метод Жуковского дает возможность решать сложные задачи динамики с помощью уравнений равновесия статики. Этот метод используется в инженерных расчетах для определения уравновешивающей силы и сил давления звеньев кинематических пар и является более простым по сравнению с другими методами. [c.135]

В некоторых случаях обычного динамического исследования оказывается недостаточно. Как уравнения статики позволяют найти положения равновесия, но не отвечают на вопрос о том, какие из. найденных положений являются устойчивыми, точно также и уравнения динамики дают возможность найти различные режимы движения системы, но не всегда отвечают на вопрос, при каких условиях тот или иной режим движения физически реализуется системой. Возникает новая задача — исследование устойчивости движения рассматриваемой машины, механизма или устройства. [c.9]

Предметом изучения курса Теория механизмов и машин , который базируется на общих законах теоретической механики, являются системы взаимодействующих материальных тел (механизмов), предназначенных для получения требуемого движения. Основные задачи курса — анализ движения механизма при заданной его конфигурации и синтез механизма, т. е. формирование структуры и определение геометрических параметров механизма, который может реализовать требуемый закон движения. В обеих задачах используются законы кинематики, динамики и статики. [c.5]

Энергетические методы широко применяют в задачах статики и динамики тонкостенных конструкций. Наиболее распространенным из них является метод Релея — Ритца, предусматривающий представление решения в виде ряда по координатным функциям. Выбор метода решения задачи — интегрирование дифференциального уравнения (классическими методам и или методом Галер-кина) или применение энергетического метода — часто связан с определенными трудностями. Можно показать, что при условии корректного применения метода Галеркина к системе дифференциальных уравнений [22], он в математическом отношении эквивалентен методу Релея — Ритца [133]. Однако, если имеется только дифференциальное уравнение, то следует применять метод Галеркина или другие методы его решения, а если имеется только выражение, определяющее энергию системы, следует отдать предпочтение энергетическим методам. Эти соображения не помогают выбрать метод решения задач, которые сформулированы как в дифференциальной, так и в энергетической постановке. Он определяется в этих случаях предшествующими расчетами, а также наличием программ решения задач на собственные значения (для устойчивости и колебаний) для вычислительных машин. Традиционно энергетические методы получили наибольшее распространение в США и Германии, в Англии отдавалось предпочтение конечно-разностным методам решения дифференциальных уравнений, а в СССР — методу Галеркина. [c.179]

Если в кинематике механизмов, в которой рассматривалась лишь геометрия движения, очертанием звеньев пренебрегали, фиксируя лишь характерные размеры, как, например, расстояние между центрами шарниров и другие размеры, определяющие относительное движение звеньев, то при расчете на прочность необходимо иметь представление о звене в трехмерном пространстве. Силы, действующие на элементы кинематических пар,, появляющиеся в результате технологических и механических сопротивлений, определяют напряжения в звеньях, если размеры последних выбраны, или же определяют размеры звеньев, 1сли заданы напряжения материала звеньев. Таким образом, расчету машин на прочность должно предшествовать определение сил. Поэтому одной из основных задач статики и динамики машин является определение тех сил, которые действуют на элементы кинематических пар и вызывают деформации звеньев в процессе работы машин. [c.354]

К середине XIX в. в России выросла плеяда талантливых ученых, заложивших основы современной теории механизмов и машин. Основателем русской школы этой науки был великий математик акад. П. Л. Чебышев (1821—1894 гг.), которому принадлежит ряд оригинальных исследований, посвяш,енных синтезу механизмов, теории регуляторов и зубчатых зацеплений, структуре плоских механизмов. Он создал схемы свыше 40 различных механизмов и большое количество их модификаций. Акад. И. А. Вышнеградский явился основателем теории автоматического регулирования его работы в этой области нашли достойного продолжателя в лице выдаюш,егося русского ученого проф. Н. Е. Жуковского, а также словацкого инженера А. Сто-долы и английского физика Д. Максвелла. Н. Е. Жуковскому — отцу русской авиации — принадлежит также ряд работ, посвященных решению задачи динамики машин (теорема о жестком рычаге), исследованию распределения давления между витками резьбы винта и гайки, трения смазочного слоя между шипом и подшипником, выполненных им в соавторстве с акад. С. А. Чаплыгиным и др. Глубокие исследования в области теории смазочного слоя, а также по ременным передачам выполнены почетным академиком Н. П. Петровым. В 1886 г. проф. П. К. Худяков заложил научные основы курса деталей машин. Ученик Н. А. Вышнеградского проф. В. Л. Кирпичев известен как автор графических методов исследований статики и кинематики механизмов. Он первым начал читать (в Петербургском технологическом институте) курс деталей машин как самостоятельную дисциплину и издал в 1898 г. первый учебник под тем же названием, В его популярной до сих пор книге Беседы о механике решены задачи равновесия сил, действующих в стержневых механизмах, динамики машин и др. Выдающийся советский ученый проф. Н. И. Мерцалов дал новые оригинальные решения задач кинематики и динамики механизмов. В 1914 г. он написал труд Динамика механизмов , который явился первым систематическим курсом в этой области. Н. И. Мерцалов первым начал исследовать пространственные механизмы. Акад. В. П. Горячкин провел фундаментальные исследования в области теории сельскохозяйственных машин. [c.7]

Рассмотреть в учебнике все возможные частные задачи, относящиеся к механике стержней, практически невозмолспо, поэтому изложение материала ограничено основными задачами, которые имеют наиболее широкое распространение в тех областях техники, для которых готовят специалистов в технических вузах. В данном учебнике такими основными задачами являются задачи статики (первая часть), динамики (вторая часть) физически линейных нерастяжимых элементов машин, приборов и конструкций, сводящихся к расчетной схеме стержня. [c.268]

Впервые графические методы исследования были применены к решению задачи динамики в мемуаре Кориолиса О влиянии момента инерции балансира паровой машины и ее средней скорости на регулярность вращательного движения, сообщаемого маховику возвратнопоступательным движением поршня (1832). В отношении расчета маховика исследование Кориолиса (построившего диаграмму касательных усилий, диаграмму работ и диаграмму переменных приведенных масс поршня и коромысла) было продолжено Мореном, Портером, Радингером и Виттенбауэром. О работах по графической статике и графической динамике Прелля, Жуковского и Виттен-бауэра упоминалось выше. [c.152]

При решении ряда технических вопросов прочности приходится иметь дело с задачами динамики. Например, при расчете многих машинных частей, участ-вуюпцих в движении, приходится принимать во внимание силы инерции. И напряжения, вызываемые этими силами, иногда во много раз больше тех, которые получаются от статически действующих нагрузок. Такого рода условия мы имеем при расчете быстровращающихся барабанов и дисков паровых турбин, шатунов быстроходных машин и паровозных спарников, маховых колес и т. д. Решение таких задач может быть выполнено без особых затруднений, так как здесь деформации не играют роли мы можем при подсчете сил инерции рассматривать тела как идеально твердые и потом, присоединив найденные таким путем силы инерции к статическим нагрузкам, привести задачу динамики к задаче статики. Эти задачи достаточно полно были рассмотрены в курсе сопротивления материалов, и мы на них здесь останавливаться не будем, а перейдем к другой группе вопросов динамики — к исследованию колебаний упругих систем под действием переменных сил. Мы знаем, что при некоторых условиях амплитуда этих колебаний имеет тенденцию возрастать и может достигнуть таких пределов, когда соответствующие ей напряжения становятся опасными с точки зрения прочности материалов. Выяснению таких условий, главным образом по отношению к колебаниям призматических стержней, и будет посвящена настоящая глава. Как частные случаи рассмотрим деформации, вызываемые в стержнях внезапно приложенными силами, и явление удара. [c.311]

ГРАФИЧЕСКАЯ СТАТИКА (графостатика), учение о графич. методах решения задач статики. Методами Г, с. путём соответствующих геом, построений могут определяться искомые силы, изгибающие моменты, центры тяжести и моменты инерции плоских фигур и др. с использованием Д Аламбера принципа методы Г, с. могут применяться к решению задач динамики, Г. с. пользуются в строит, механике при расчётах балок, ферм и др. конструкций, а также при расчётах усилий в разл. деталях механизмов и машин. По точности расчётов методы Г. с. значительно уступают аналитическим (численным) методам, [c.138]

КИНЕТОСТАТИКА (от греч. Мпё-1бз — движущийся и статика), раздел механики, в к-ром рассматриваются способы решения динамич. задач (особенно в динамике машин и механизмов) с помощью аналитич. или графич. методов статики. В основе К. лежит Д Аламбера принцип, согласно к-рому ур-ния движения тел можно составлять в форме ур-ний статики, если к действующим на тело силам и реакциям свйзей присоединить, силы инерции [c.286]

Предлагаемый задачник снабжен лишь правильными ответами и содержит 817 задач (из старого сборника взято всего 67, принадлежащих авторам этого сборника, а остальные задачи составлены заново по всем разделам курса, в том числе по статике— 176, кинематике — 221, динамике — 420). Характерная особенность большинства задаршй — несложность математических выкладок, что позволяет использовать задачник для быстрого контроля текущей успеваемости в любой форме, как машинной, так и безмашинной. [c.3]

В тридцатых годах интерес к исследованиям в области динамики машин значительно возрос. На основании применения систематики Л. В. Ассура Н. Г. Бруевич решил ряд задач кинетостатики плоских механизмов (1935), а затем и пространственных механизмов (1937—1938). Некоторые задачи силового расчета механизмов были решены И. И. Артоболевским (1933). В его моногра-фии (1939) были обобщены результаты исследований в области кинетостатики плоских механизмов. Вопросы статики плоских цепей исследовал Г. Г. Баранов (1935) и В. В. Добровольский (1936). [c.376]

Итак, проблема автоматизации проектирования САУ и АСУ ТП — это проблема рационального сочетания свойств управляющей системы и управляемого объекта, а также людей и вычислительных машин для решения многокритериальной задачи проектирования, требующей, чтобы свойства проектируемой системы как в статике, так и в динамике соответствовали допустимой области (а не точке) в пространстве критериев, определяющих качество управления, техническую сложность реализации и другйе требования, предъявляемые к проектируемой системе с учетом неполноты и невысокого качества имеющейся информации. [c.18]

Одним из методов решения задач динамики машин является кине-тостатический анализ, то есть расчет на основе уравнений статики по схеме, эквивалентной схеме динамического нагружения системы [1]. В излагаемой работе дается обоснование схемы нагружения ползуна, применяемого в исполнительных механизмах поперечно-строгальных, долбежных и других типов металлорежущих станков. В рабочем режиме поперечно-строгального станка на ползун действует система сил, показанных на рис. 1. [c.404]

Блестящим развитием механики Ньютона стала Механика Эйлера, начавшая новый — аналитический этап истории механики. Популяризация Мопертюи, Вольтером, Клеро и другими французскими учеными ньютонианских идей на континенте привела к их критической переоценке и попыткам построения общей теории движения и равновесия тел на базе новых понятий и принципов. Динамика и статика системы тел (Даламбер), абсолютно твердого тела (Эйлер), совершенствование аппарата математического анализа и связанных с ним разделов математики, решение новых задач небесной механики, теории корабля, баллистики, теории машин и механизмов стали основой для создания Лагранжем Аналитической механики , для дальнейшего развития теоретической механики в работах Боссю, Монжа, Л. Карно, Лапласа, Пуансо, Пуассона, Кориолиса, Гамильтона, Якоби, Гаусса, Остроградского и их последователей. [c.272]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...