平面机构的力分析11

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1、第四章平面机构的力分析§4－1机构力分析的任务、目的与方法§4－2构件惯性力的确定§4－3运动副中摩擦力的确定§4－4机构力分析实例§4－5图解法作机构动态静力分析§4－1机构力分析的任务、目的与方法▲作用在机械上的力是影响机械运动和动力性能的主要因素；▲是决定构件尺寸和结构形状的重要依据。力分析的必要性：1、作用在机构上的力驱动力——促使机构运动的力。特征：力与受力点速度方向相同或成锐角。阻抗力——阻止机构运动的力。特征：力与受力点速度方向相反或成钝角。阻抗力有效阻力有害阻力重力和惯性力有效(工作)

2、阻力——机械在生产过程中为了改变工作物的外形、位置或状态所受到的阻力，克服了阻力就完成了有效的工作。如车削阻力、起重力等。有害(工作)阻力——机械运转过程受到的非生产阻力，克服了这类阻力所作的功纯粹是浪费能量。如摩擦力、介质阻力等。▲确定运动副中的反力——为进一步研究构件强度、运动副中的摩擦、磨损、机械效率、机械动力性能等作准备。2.机械力分析的任务和目的▲确定机械平衡力（或力偶）——目的是已知生产负荷确定原动机的最小功率；或由原动机的功率来确定所能克服的最大生产阻力。反力——运动副元素接触处的正压力

3、与摩擦力的合力平衡力——机械在已知外力作用下，为了使机械按给定的运动规律运动所必需添加的未知外力。机械力分析的理论依据：静力分析——适用于低速机械，惯性力可忽略不计；动态静力分析——适用于高速重型机械。惯性力往往比外力要大，不能忽略，将其视为一般外力，再按静力分析---达朗贝尔原理一般情况下，需要对机械做动态静力分析时，可忽略重力和摩擦力，通常可满足工程要求。3.机械力分析的方法图解法解析法作者：潘存云教授§4－2构件惯性力的确定1.一般的力学方法惯性力：FI=FI(mi,Jsi，asi,αi)其中：

4、mi——构件质量;Jsi——绕质心的转动惯量;asi——质心的加速度;αi——构件的角加速度。CBA321S3S1S2as2as1as3α2α1惯性力偶：MI=MI(mi,Jsi，asi,αi)CBA321S3S1S2as2as1as3α2α1构件运动形式不同，惯性力的表达形式不一样。1)作平面运动的构件：FI2=-m2as2MI2=-Js2α22)作平移运动的构件FI=-miasi3)作定轴转动的构件合力：F’I2=FI2一般情况：FI1=-m1as1MI1=-Js1α1合力：F’I1=FI1,lh

5、1=MI1/FI1FI2MI2lh2lh1F’I2F’I1FI3FI1MI1若质心位于回转中心做变速运动：MI1=-Js1α1lh2=MI2/FI2FI1=0飞轮运动若质心位于回转中心做匀速运动：MI1=0，FI1=0齿轮运动一般力学方法的缺陷：▲质心位置难以精确测定；▲求解各构件质心加速度较繁琐。质量代换法的思路：将各构件的质量，按一定条件用集中于某些特定点的假想质量来替代，只需求集中质量的惯性力，而无需求惯性力偶矩。从而将问题简化。质量代换的条件：1）代换前后各构件质量不变；2）质心位置不变；3）

6、对质心轴的转动惯量不便。CBA321S3S1S2as2as1as3BCmBmCS22.质量代换法CBA321m2S3S1S2代换质量的计算：若替换质量集中在B、K两点，则由三个条件分别得：mB+mk=m2三个方程中有四个未知量:（b,k,mB,mk）bkmBb=mkkmBb2+mkk2=JS2k=JS2/(m2b)mB=m2k/(b+k)mk=m2b/(b+k)满足此三个条件称为动代换，代换前后构件的惯性力和惯性力偶矩不变。但K点位置不能任选。BKCmBmkS2故可先选定一个。例如选定b，则解得：CB

7、A321m2S3S1S2为了计算方便，工程上常采用静代换，只满足前两个条件。mB+mk=m2此时可同时选定B、C两点作为质量代换点。则有：kBKCmBmkmBb=mkkmBb2+mkk2=JS2mB=m2c/(b+c)mC=m2b/(b+c)bcBCS2S2因为不满足第三个条件，故构件的惯性力偶会产生一定误差，但不会超过允许值，所以这种简化处理方法为工程上所采用。§4－3运动副中摩擦力的确定概述：摩擦产生源－运动副元素之间相对滑动。摩擦的缺点：优点：研究目的：发热↑效率↓磨损↑强度↓精度↓寿命↓

8、利用摩擦完成有用的工作。如摩擦传动（皮带、摩擦轮）、离合器(摩托车)、制动器（刹车）。减少不利影响，发挥其优点。润滑恶化卡死。低副——产生滑动摩擦力高副——滑动兼滚动摩擦力。运动副中摩擦的类型：v2121一、移动副的摩擦1.移动副中摩擦力的确定由库仑定律得：F21＝fN21G——铅垂载荷;GFF——水平力，N21N21——法向反力;F21F21——摩擦力。摩擦系数摩擦副材料静摩擦动摩擦无润滑剂有润滑剂无润滑剂有润滑剂钢－钢钢－铸铁钢－青铜铸铁－铸铁铸