Характеристика сил, действующих на звенья механизма

Силы и моменты пар сил, приложенные к механизму, можно разделить на следующие группы:

- движущие силы и моменты сил, совершающие положительную работу;

- силы и моменты сил сопротивления, совершающие отрицательную работу;

- силы тяжести;

- силы взаимодействия между звеньями, т. е. реакции в кинематических парах.

Движущие силы и моменты сил, совершающие положительную работу, приложены к ведущим звеньям.

Силы и моменты сил сопротивления, совершающие отрицательную работу, делятся на силы полезного сопротивления, которые приложены к ведомым звеньям, и силы вредного сопротивления со стороны среды, в которой движутся звенья (последними в силовом анализе пренебрегают).

Силы тяжести на отдельных участках движения могут совершать как положительную, так и отрицательную работу. Однако за цикл движения (полный оборот ведущего звена) работа этих сил равна нулю, т. к. центры масс движутся по замкнутым траекториям.

Силы взаимодействия между звеньями, т. е. реакции в кинематических парах, согласно третьему закону Ньютона, равны и противоположны по направлению.

Нормальные составляющие сил реакций работы не совершают, а касательные составляющие – это силы трения, и они совершают отрицательную работу. При силовом анализе трением пренебрегают.

Силы и моменты пар сил первых трех групп относятся к категории внешних сил. Силы 4-й группы являются внутренними, если рассматривать весь механизм в целом. Если же рассматривать отдельные звенья, то реакции в кинематических парах со стороны отброшенных звеньев считаются внешними силами и входят в уравнения равновесия.

При силовом расчете механизмов, в зависимости от задачи и желаемой точности решения ее, могут быть приняты во внимание те или иные действующие силы (силы тяжести, силы трения, силы инерции и т. д.)

Так, например, в тихоходных механизмах силы инерции, возникающие в результате движения, незначительны по сравнению с внешними силами, поэтому ими в большинстве случаев можно пренебречь, а силы трения необходимо учитывать.

В быстроходных механизмах силами инерции пренебречь нельзя, т. к. они могут иметь величину того же порядка, а в некоторых случаях даже большую, чем внешние силы.

Силовой расчет с учетом сил инерции называется кинетостатическим методом расчета.