Целью кинетостатического расчета механизма является определение сил, приложенных к каждому его звену, и в кинематических парах. Значения этих сил нужны для выполнения расчета на прочность, устойчивость и износ деталей (звеньев) механизма, для расчета крепления машины к основанию и для других динамических расчетов. Рассмотрим силовые факторы, которые могут действовать на звенья механизма при работе машины. В случае точечного контакта звеньев (кулачок-толкатель, взаимодействие зубчатых колес) силовое воздействие выражается сосредоточенной силой. Большинство сил, встречающихся в природе, представляет собой распределенную по некоторой поверхности или объему нагрузку. Например, силой тяжести звена является равнодействующая сил тяжести частиц, составляющих данное тело; давление газов на поршень машины представляет собой нагрузку, распределенную по рабочей поверхности поршня и т.п. Иногда силовое воздействие сводится не к равнодействующей, а к паре сил. Так электромагнитные силы, приложенные к обмоткам ротора электродвигателя и приводящие его во вращательное движение, могут быть заменены равнодействующей парой сил. Приложенные к механизму силы и моменты сил могут быть как постоянными, так и переменными. Во многих случаях закон изменения величин имеет периодический характер, обусловленный периодическим повторением рабочего процесса (например, в двигателях внутреннего сгорания, компрессорах, строгальных и долбежных станках, механизмах тряски сеточного стола бумагоделательной машины, щеполовках, вибрационных сортировках и т.п.). Переменные силы могут задаваться различными способами, в частности, с помощью индикаторных и обычных диаграмм. Силы и пары сил, действующие на механизм, можно разделить на две группы: внешние и внутренние. К внутренним относятся силы взаимодействия между звеньями, образующими механизм. Эти силы приложены в местах взаимодействия звеньев, т.е. в кинематических парах. Согласно третьему закону Ньютона внутренние силы проявляют себя как взаимообратные, например, сила R 12 , действующая со стороны первого эвена на второе,
равна по модулю и противоположно направлена силе, действующей на первое звено со стороны второго звена R 21 .К внешним силовым факторам относятся силы и пары сил, действующие на механизм извне. К ним относятся движущие силы и пары сил, силы и моменты сил сопротивления силы тяжести. Движущие силы или пары сил приложены к ведущему звену или, если их несколько, ко всем ведущим звеньям. Эти силовые факторы
совершают положительную работу. Силы сопротивления и моменты сил сопротивления совершают отрицательную работу. Эти силовые факторы можно разделить на две группы - полезного и вредного сопротивления. Силы вредного сопротивления обусловлены наличием трения в кинематических парах и приложены в кинематических парах. В некоторых случаях, в качестве вредного учитывают сопротивление среды (воздуха, жидкости), в которой движутся звенья механизма. Обычно эти силы малы по сравнению
с другими силами, действующими на механизм. Силами и моментами сил полезных (иногда их называют технологическими) сопротивлений являются силы или пары сил, совершающие требуемую от механизма работу. Например, в слатаре силами полезного сопротивления являются силы сопротивления резанию (назначение слатара и заключается в том, чтобы преодолевать эти силы). В компрессоре силой полезного сопротивления является сила сопротивления воздуха при сжатии. В этих примерах вредное сопротивление создают силы трения в кинематических парах (бревна и рамы слешера, поршня и его направляющих). Силовой расчет механизмов основывается на известном из курса теоретической механики принципа Даламбера: если к действующим на материальную систему силам добавить силы инерции, то в результате будет получена уравновешенная (т.е. эквивалентная нулю) система сил, для рассмотрения которой можно использовать обычные уравнения статики.
Как правило, кинетостатический расчет механизма проводят графоаналитическим способом. Большую часть расчетов выполняют графическим способом, а аналитические расчеты выполняют только тогда, когда это необходимо для проведения графических построений. Силовой расчет можно проводить и чисто аналитическим методом,
который излагается в разделе "Статика" курса теоретической механики и включает составление трех уравнений равновесия для каждого из n подвижных звеньев плоского механизма. Очевидно, что полная система уравнений имеет порядок 3 n и включает n
3 неизвестных. Решение такой системы уравнений при достаточно большом n с математической точки зрения не представляет принципиальной сложности, но чрезвычайно громоздко, поэтому его целесообразно проводить с помощью ЭВМ.
Как отмечалось выше, кинетостатический расчет механизмов проводится по группам Ассура, причем ход расчета зависит от вида и класса группы. Рассмотрим силовой расчет групп Ассура II класса 1-5 видов.
