2940

Исследование колебаний механической системы с одной степенью свободы

Курсовая

Физика

Дана механическая система с одной степенью свободы, представляющая собой совокупность абсолютно твердых тел, связанных друг с другом посредством невесомых нерастяжимых нитей, параллельных соответствующим плоскостям. Система снабжена внешней упругой ...

Русский

2012-10-22

45.5 KB

34 чел.

Дана механическая система с одной степенью свободы, представляющая собой совокупность абсолютно твердых тел, связанных друг с другом посредством невесомых нерастяжимых нитей, параллельных соответствующим плоскостям. Система снабжена внешней упругой связью с коэффициентом жесткости с. На первое тело системы действует сила сопротивления  (-скорость центра масс тела 1) и возмущающая гармоническая сила . Трением качения и скольжения пренебречь. Проскальзывание нитей на блоках отсутствует. Схемы механических систем, а также инерционные и геометрические характеристики тел приведены в альбоме заданий.

Требуется: применяя основные теоремы динамики системы и аналитические методы теоретической механики, определить закон движения первого тела и реакции внешних и внутренних связей. Провести численный анализ полученного решения с использованием ЭВМ.

Исходные данные.

Часть 1. Применение основных теорем динамики механической системы

           1.1.  Постановка второй основной задачи динамики системы

Расчетная схема представлена на рис.1.

На рис. 1 обозначен:

силы тяжести,

- нормальная реакция опорной плоскости,

упругая реакция пружины,

реакция подшипника блока 3,

- сила вязкого сопротивления,

возмущающая сила.

Рассматриваемая механическая система имеет одну степень свободы (нити нерастяжимые, качение катка происходит без скольжения). Будем определять её положение с помощью координаты S. Начало отсчета координаты совместим с положением статического равновесия центра масс груза 1.

Для построения дифференциального уравнения движения системы используем теорему об изменении кинетической энергии механической системы в форме:

                                                                      (1.1)                                                                                       

где T- кинетическая энергия системы,

- сумма мощностей внешних сил,

- сумма мощностей внутренних сил.

Теорема (1.1) формулируется так: «Производная по времени от кинетической энергии механической системы равна алгебраической сумме мощностей внешних и внутренних сил, действующих на точки механической системы».

Вычислим кинетическую энергию системы как сумму кинетических энергий тел 1-4:

          

Груз 1 совершает поступательное движение, его кинетическая энергия:

Блок 2 совершает плоскопараллельное движение, поэтому его кинетическая энергия определя

ся по теореме Кенига:

где  VC2- скорость центра масс блока;

       момент инерции относительно центральной оси блока;

       угловая скорость блока.

Блок 3 совершает вращательное движение, его кинетическая энергия:

где               - момент инерции относительно центральной оси блока;

                   - угловая скорость блока.

Каток 4 совершает плоскопараллельное движение, поэтому его кинетическая энергия определя

ется по теореме Кенига:

где   VC4 - скорость центра масс катка;

     - момент инерции относительно центральной оси катка;

    - угловая скорость катка. Кинетическая энергия всего механизма равна:

Выразим     через скорость груза 1:

Подставляя кинематические соотношения (1.3) в выражение (1.2), получаем:

               

          

Часть 2. ПОСТРОЕНИЕ АЛГОРИТМА ВЫЧИСЛЕНИЙ.

2.1 Исходные данные:

2.2 Вычисление констант:

2.3 Задание начального времени t=0

2.4 Вычисление значений функций в момент времени:

2.5. Вычисление реакций связей:

  1.  Вывод на печать значений искомых функций в момент времени t.
  2.  Определение значения времени на следующем шаге t = t +  t.
  3.  Проверка условия окончания цикла t <tKOH.
  4.  Возврат к пункту 2.4.


 

А также другие работы, которые могут Вас заинтересовать

44965. Качество установившихся процессов в линейных САУ. Интегральные критерии качества 159.5 KB
  Совокупность требований определяющих поведение САУ в установившихся и переходных процессах объединяется понятием качества процесса управления. Качество процесса управления можно рассматривать раздельно для установившихся процессов и для переходных процессов. такие которые одним числом оценивают и величины отклонений и время затухания переходного процесса. В дальнейшем буде отсчитываться отклонение переходного процесса от нового установившегося состояния.
44966. Коррекция САУ. Способы коррекции 373.5 KB
  Основная задача корректирующих устройств состоит в улучшении точности и качества переходных процессов. Различают 3 основных вида корректирующих устройств: Последовательные корректирующие устройства. Действия корректирующих звеньев сводиться к следующему: Введение в контур САУ воздействия по производным и интегралам. Введение корректирующих обратных связей вокруг определённой части системы.
44967. Коррекция САУ в функции внешних воздействий. Инвариантность 652.5 KB
  Если же вводится корректирующее устройство по внешнему воздействию то получается комбинированное управление и по ошибке и по внешнему воздействию Путём введения коррекции по внешнему воздействию удаётся при определённых условиях свести величину установленной ошибки к нулю при любой форме внешнего воздействия. Это свойство называется инвариантностью системы по отношению к внешнему воздействию. Корректирующие устройства по задающему воздействию Передаточная функция ошибки: Установившееся ошибка будет равна 0 если числитель будет = 0....
44968. Задачи и методы синтеза лмнейных САУ 1.29 MB
  Задачи синтеза САУ заключаются в определении управляющего устройства в виде его математического описания. Синтезсоздание управляющего устройства при известном условии. В результате сравнения определяется передаточная функция корректирующего устройства. Сюда относится объект управления и слежения с объектом устройства исполнительный механизм чувствительный элемент и т.
44969. Многомерные САУ 469.5 KB
  Взаимосвязи образующие многомерные системы могут быть различными по своей природе их делят на 2 категории: 1. Внутренние естественные связи 2. Внешние искусственные связи  по отношению к объекту. Внутренние – связи которые физически существуют в самом объекте между выходными величинами.
44970. Чувствительность систем управления 514.5 KB
  В процессе эксплуатации системы эти физические параметры могут изменятся во времени. Поэтому возникает задача определения влияния изменения параметров системы на статические и динамические свойства процесса управления. Степень влияния изменения параметров системы на её статические и динамические свойства называют чувствительностью системы. Пусть сиcтема описывается уравнением в нормальной форме: Изменяющиеся со временем параметры системы обозначим через j j = 1m.
44971. Управляемость систем управления 114.5 KB
  Рассмотрим линейные системы динамика которых описывается дифуранением n – порядка. В этом случае состояние системы будет определятся n – координатами. Эти координаты состояния системы не обязательно будут совпадать с физическими величинами в т. В качестве системы можно рассмотреть либо замкнутую САУ тогда координаты U будут играть роль задающих воздействий G.
44972. Наблюдаемость систем управления 114.5 KB
  Рассмотрим линейные системы динамика которых описывается дифуранением n – порядка. В этом случае состояние системы будет определятся n – координатами. Эти координаты состояния системы не обязательно будут совпадать с физическими величинами в т. В качестве системы можно рассмотреть либо замкнутую САУ тогда координаты U будут играть роль задающих воздействий G.
44973. Дискретные системы управления. Классификация 795 KB
  Для импульсных систем в основном применяют 3 вида квантования сигнала по времени: амплитудноимпульсная модуляция амплитуда импульса  входному сигналу Широтноимпульсная модуляция широта импульса  входному сигналу Фазоимпульсная модуляция фаза импульса  входному сигналу Во всех случаях период чередования импульсов является постоянным В случае амплитудноимпульсной модуляции рис б длительность каждого импульса постоянна имеет одинаковое значение и обозначается Т 0  1. Амплитуда импульсов принимает значения x[nT]  =...