Частотный анализ механической системы
Механическая система


Механическая система состоит из однородных цилиндров с массами m1=16/3 кг, m2=8 кг и бруска m3=2кг. Жесткость одной пружины дана c1=1Н/м. Жесткость второй найти из условия минимума разности собственных частот системы. Цилиндр 2 катится без проскальзывания по бруску. Брусок скользит без сопротивления по плоскости.
Решение
Выберем обобщенные координаты. Пусть s - удлинение пружины 1, x - удлинение пружины 2.
Кинетическая энергия системы
T= 3

4
m1 ж
з
и
Ч
s

2
ц
ч
ш
2

 
+ 1

2
m2 ж
з
и
Ч
s

2
ц
ч
ш
2

 
+ 1

4
m2R2 ж
з
и
Ч
s
 
/2+
Ч
x
 

R
ц
ч
ш
2

 
+ 1

2
m3
Ч
x
 
2
 

2
.
Потенциальная энергия
P = c1s2/2+c2x2/2.
Подставляя числовые данные, запишем уравнения Лагранжа 2-го рода
6
ЧЧ
x
 
+2
ЧЧ
s
 
=-c2x,

2
ЧЧ
x
 
+5
ЧЧ
s
 
=-c1s.
Делая подстановку x=Asinwt, s=Bsinwt, получаем частотное уравнение
26w4-w2(5c2+6)+c2=0.
Находим квадраты частот
w21,2= ж
и
5c2+6±
Ц
 

(5c2+6)2-104c2
 
ц
ш
/52.
(1)
Разность частот минимальна, когда минимально подкоренное выражение z=(5c2+6)2-104c2. Находим жесткость пружины c2 из условия dz/dc2=0
c2=44/50=0.88.
Вычисляем соответствующие частоты (1).



File translated from TEX by TTH, version 3.63.
On 07 Oct 2004, 22:57.