Преобразование механизмов
Чтобы учесть противодействие каждой из деталей внешнему усилию или для того, чтобы найти то динамическое усилие, которое возникнет между двумя любыми соприкасающимися деталями, действительный механизм, как указано выше, заменяем упрощенным приведенным механизмом. Замена одного механизма другим производится таким образом, чтобы: кинетическая энергия частей нового механизма осталась равной кинетической энергии частей старого механизма; потенциальная энергия деформированных деталей также осталась неизменной; из этого условия выбирается жесткость среднего звена — пружины. Разберем сказанное на примере привода с цилиндрическими зубчатыми колесами.
Механизм состоит из ряда шестеренных пар (ступеней) и валов. Остановимся подробнее на понятии жесткости.
Под жесткостью обычно понимают усилие, которое нужно приложить к детали, чтобы деформировать ее на единицу длины; например, усилие, которое надо приложить к стержню, чтобы растянуть его на 1 см. Это величина чисто теоретическая — стержень может быть коротким и при нагрузке, соответствующей его жесткости, напряжения могут превзойти предел прочности стержня, и он разорвется.
Практически эта величина смысла не имеет, но в теоретических расчетах она хорошо характеризует деталь. Деформации детали могут быть вызваны растяжением, сжатием, изгибом, кручением, сдвигом.
Соответственно с этим и жесткость по своей физической природе может быть различна, соответствуя тому виду нагрузки, которая вызывает деформацию. В предыдущем параграфе был разобран механизм, в котором все детали имеют только вращательное движение.
Часто в механизмах имеются детали, движущиеся поступательно или колеблющиеся. В этих случаях формулы приведения получают несколько иной вид. Пусть имеется механизм качания отражателя самолетной антенной установки.
Требуется найти момент инерции шестерни, которая, будучи насажена навал, заменяла бы как шестерни, так и колеблющийся шатун и движущуюся поступательно рейку.