раздел теории машин и
механизмов, в котором методом так называемого силового расчёта определяют реакции элементов кинематических пар механизма при условии, что закон его движения известен (см.
Машин и механизмов теория)
. Методами К. м. пользуются при проектировании новых машин для расчётов их на прочность.
Если ко всем внешним силам, приложенным к звеньям механизма, добавить силы инерции, то на основании
Д'Аламбера принципа весь
механизм в целом и отдельные его части условно можно рассматривать находящимися в состоянии равновесия. Поэтому при определении сил, действующих на
механизм (реакций), пользуются уравнениями статики (см.
Статика механизмов)
. Системы уравнений составляют для частей механизма - звеньев и кинематических пар. Число неизвестных реакций равно числу уравнений. Подобные системы в механике называют статически определимыми. Силовой расчёт механизма ведут последовательно для кинематических пар, начиная с группы, наиболее удалённой от начального звена механизма. Например,
механизм (
рис., а) состоит из начального звена 1 и кинематических пар, содержащих звенья
2-3 и
4-5. К звеньям приложены силы
P1,
Р2, Р3, Р4, включая инерционные нагрузки, и моменты
M1, М2, M5. Для силового расчёта рассматривают вначале группу
4-5 механизма (
рис., б)
. Действие звеньев
6 и
2 на группу заменяют искомыми реакциями
P24 и
P65, которые разлагаются на нормальные составляющие
n24 и
p̅n65 и тангенциальные составляющие
p̅τ24 и P̅
τ65. Тангенциальные составляющие определяются из уравнений сумм моментов относительно точки
Е для каждого из звеньев
4 и
5. Нормальные составляющие P̅
n24 и P̅
n65, а следовательно, и полные реакции
P24 и
P65 определяют из векторного уравнения равновесия группы
ρ̅4 + ρ̅τ24 + ρ̅n24 + ρ̅n65 + ρ̅τ65 = 0
Для решения векторного уравнения строят многоугольник сил (см.
Верёвочный многоугольник)
. Реакцию P̅
45 = -P̅
54 определяют из векторного уравнения равновесия сил на одном из звеньев
4 или
5. Затем рассматривают группу
2-3, на которую, кроме заданных сил, действует найденная реакция P̅
42 = -
p̅24. При рассмотрении равновесия начального звена 1 определяют реакцию P̅
61 и уравновешивающий момент
My, приложенный к этому звену, необходимый для обеспечения заданного закона движения начального звена.
При учёте сил трения в кинематических парах к системе уравнений добавляют ещё одно независимое уравнение. После определения реакций вычисляют силы трения в парах и повторяют расчет, принимая во внимание силы трения как внешние силы, приложенные к звеньям, то есть находят уточненные реакции в первом приближении. Расчет можно повторить с учетом определенных сил трения. Практически первого приближения бывает достаточно. При силовом расчёте многозвенных пространственных механизмов метод и последовательность кинетостатического исследования сохраняются, однако решение получается более громоздким.
И. И. Артоболевский, А. П. Бессонов.
Схема действия сил в механизме (а) и определение реакций в звене (б); P1, P2, P3, P4 - действующие силы; M1, М2, M5, - моменты сил; Р24 и Р65 - искомые реакции.