Смекни!
smekni.com

Исследование колебаний механической системы с одной степенью свободы (стр. 3 из 3)

(2) ∑ σA 0k= - F пр σS , ∑- σA 0k= ( - c (R 2 + r2 ) 2 / 4R22 * S – μS + F(t)) *σS;

Найдем возможную работу сил инерции:

∑ σA 0k= -φ1 σS1 – φσS2 - M2σφ2 – M3 σφ3 – φ4σS4 - M4 φ4σ ;

Запишем выражение для главных векторов и главных моментов сил инерции

φ1= m1 a =m1 S; φ4= m4 a 4 = m4 S4; M 4 = J c4 *E 4 = J c4 * φ4;

φ2= m2 a 2 = m2 S 2; M 2 = J c2 *E 2 = J c2 * φ2 ;

φ3=0 ; M 3= Jc3 *E 3 = Jc3 * φ3 ;

Используя кинематические уравнения (1.7) можно записать

σS2 = σ S; σ φ2 = 1/R 2 σ S ; σ φ3 = R 2 + r 2 / R 2 r 3 * σS;

σ φ4 = R 2 + r 2 / R 2 r 3 * σS; σS4 = R 2 + r 2 / 2R 2* σS;

S4 = R 2 + r 2 / 2R 2* S

S2 =S ; φ2 = 1/R2 *S; φ3 = R 2 + r 2 / R 2 r 3 * S;

φ3 = R 2 + r 2 / 2R 2 r 3 *S;


Теперь возможную работу сил инерции можно преобразовать к виду :

∑ σA 0k= -( m1 +m2 + Jc21/R 22 + (R 2 + r 2 )2/ R 22r 3 2 + m4 ( R2+ r 2 )2/ 4R 22

+ J c4(R 2 + r 2 )2/ 4R 22 r 3 2 )* Sσ S;

(3)∑ σA 0k = - mпр* Sσ S;

далее подставляя выражение (2) и (3) в (1) т.е в общее уравнение динамики получаем

Поделив это уравнение на σS = 0 получаем дифференциальное уравнение вынужденных колебаний системы:

S + 2nS + k2 S = F0 /mпрsin (pt) , где k = R2 +r2 /2R2 c/mпр= 19 , 3 c -1

n = μ / 2 mпр = 6.1 c -1

Полученное нами дифференциальное уравнение полностью совпадает с полученными ранее уравнением

3.2. Составление дифференциального уравнения движения механизма с помощью уравнения Лагранжа 2-го рода

Составим теперь уравнение Лагранжа 2-ого рода. В качестве обобщенной координаты примем перемещение груза 1 - S. Для механической системы с одной степенью свободы дифференциальное уравнение движения в обобщенных координатах имеет вид:

d/dt * σ T/ σS - σ T/ σ S (3.3)

где Т — кинетическая энергия системы; Q - обобщенная сила; S - обобщенная координата; S - обобщенная скорость. Выражение для кинетической энергии системы было найдено ранее:

(3.4) T=1/2m трv3 2

т пр =m +m2 +m3 1/R22 + 1/2m3(R2 - r 2 ) 2 / R2 + m4 (R2 + r 2 ) 2 /4r22 + m4 (R2 + r 2 ) 2 /4r22

Производные от кинетической энергии:

(3.5) σT/ σS= 0; σT/ σS = т прS ; d/dt * σT/ σS= т прS;

Для определения обобщенной силы Q сообщим системе возможное перемещение σS (рис.3) и вычислим сумму элементарных работ всех активных сил на возможных перемещениях точек их приложения [см.(2)].

(3.6) ∑ σA 0k= - F пр σS , ∑- σA 0k= ( - c (R 2 + r2 ) 2 / 4R22 * S – μS + F(t)) *σS;

С другой стороны для системы с одной степенью свободы:

∑ σA 0k=QσS( 3.7)

Сравнивая два последних соотношения, получаем:

Q = - c (R2 + r 2 ) 2 /4R22 *S – μ*S + F(t).

Подставляя производные (3.5) и обобщенную силу (3.8) в уравнение Лагранжа(3.3), получаем;

Q = - c (R2 + r 2 ) 2 /4R22 *S – μ*S + F0m(pt) ,

S + 2nS + k2 S = F0 /mпрsin (pt) , где k = R2 +r2 /2R2 c/mпр= 19 , 3 c -1

n = μ / 2 mпр = 6.1 c -1


Анализ результатов

В данной курсовой работе мы исследовали динамическое поведение механической системы с использованием основных теорем и уравнений теоретической механики. Дифференциальное уравнение движения механической системы получено тремя способами. Во всех случаях коэффициенты тнр,п,к получились одинаковыми и совпали с компьютерной распечаткой, что говорит об их правильности. В процессе решения дифференциального уравнения данной механической системы были получены законы движения первого груза, его скорость и ускорение в зависимости от времени t На основании этих зависимостей были определены законы изменения всех остальных характеристик механической системы, в том числе и реакции связей.


Использованная литература

1. Методические указания к курсовой работе по разделу "Динамика", "Исследование колебаний механической системы с одной степенью свободы". Разработали: профессор Нечаев Л.М., доцент Усманов М.А. Тула 1998.

2. Яблонский А.А. "Курс теоретической механики." Том 2 - М.: Высшая школа

1984-424 с.

3. Тарг СМ. "Краткий курс теоретической механики" — М.: Наука, 1988 — 482 с.22