机械原理03第四章力分析和效率自锁

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1、第四章平面机构的力分析、效率和自锁内容简介1.平面机构的力分析:确定各运动副中的约束反力;2.运动副中的摩擦和机械效率及自锁:移动副和转动副中的摩擦;机构的自锁。学习要求会确定考虑摩擦时平面机构中各总反力作用线的方向和位置;掌握机构的效率计算方法和自锁的概念及其判断。§4-1机构力分析的任务、目的和方法学习要求本节要求了解机构力分析的任务、目的和方法主要内容机构力分析的任务；机构力分析的原理和方法。1.作用在机械上的力（1）驱动力：与作用点的速度方向相同或成锐角，作正功。（2）阻抗力：与作用点的速度方向相反或成钝角，作负功。具体分为：有效阻抗力和有害阻抗力2.机构力分析的任务(1)确定各

2、运动副中的约束反力，用于强度设计、估算机械效率、研究运动副中的摩擦和润滑;(2)确定需加于机构上的平衡力或平衡力矩。3.机构力分析的方法：(1)图解法:形象、直观；但精度低，不便于进行机构在一个运动循环中的力分析。（重点）(2)解析法:不但精度高，而且便于进行机构在一个运动循环中的力分析，便于画出运动线图；但直观性差。(不要求)（1）摩擦力的确定移动副中滑块在力F的作用下右移时,所受的摩擦力为Ff21=fFN21式中f为摩擦系数。FN21的大小与摩擦面的几何形状有关：1）平面接触:FN21=G，2）槽面接触:FN21=G/sinθ§4-2移动副中总反力的确定1．移动副中摩擦力的确定θθG

3、FN212FN212GFN2112GFN21Fv12称为摩擦角，（2）总反力方向的确定运动副中的法向反力与摩擦力的合力FR21称为运动副中的总反力，总反力与法向力之间的夹角φ，即φ＝arctanf总反力方向的确定方法：1）FR21偏斜于法向反力一摩擦角φ；2）其偏斜的方向应与相对速度v12的方向相反。举例：正行程：F＝Gtan(α+φ)反行程：F＝Gtan(α-φ）′FR21Ff21FN21FGv1212φ例1斜面机构2、楔形面移动副反力xoy面yoz面斜面平滑块的摩擦1．滑块沿斜面等速上升时Fd—水平驱动力；FR21—2作用于滑块1的总反力；FQ—铅垂载荷（包括滑块的自重）。方向：水平

4、√竖直大小：？？√2．滑块沿斜面等速下降时FQ—驱动力，而F’—阻力（或滑块等速下降的维持力）；F’R21—2作用于滑块1的总反力；方向：水平√竖直大小：？？√机械效率的概念1.有关概念输入功（驱动功）Wd－作用在机械上的驱动力所作的功;输出功（有效功）Wr－克服生产阻力所作的功;损失功Wf－克服有害阻力所作的功;2.机械效率的概念在机器的稳定运转时期，输入功等于输出功与损失功之和。即用机械效率来表示机械功在传递过程中有效利用程度。它等于输出功与输入功的比值。或上式中的ξ称为机械损失系数（损失率）。若将上面三式的各项均除以做功的时间t，分别以Pd、Pr和Pf表示输入功率、输出功率和

5、损失功率。则机械的效率和运动副中的摩擦及自锁3.分析：η总是小于1，当Wf增加时将导致η下降。4.努力方向机械的效率和运动副中的摩擦及自锁设计机械时，尽量减少摩擦损失。（1）用滚动代替滑动（2）尽量简化机械传动系统;（3）考虑润滑，合理选材机械效率的计算Fd－实际的驱动力;Fr－实际的生产阻力;Vd－Fd作用点并沿Fd作用线方向的速度;Vr－Fr作用点并沿Fr作用线方向的速度;由式可得（5-71）为了将上式变为便于使用的形式，设法将其中的速度消去。设想不存在有害阻力的机械特称为理想机械，而理想机械的效率。另设生产阻力Fr不变,理想机械克服Fr所需要的驱动力（矩）为理想驱动力（矩）Fdo(

6、Mdo),因故可得:上式表明：在生产阻力不变时，实际机械的效率等于理想驱动力（矩）与实际驱动力（矩）之比。机械的效率和运动副中的摩擦及自锁斜面机构传动的效率1.当滑块等速上升时由前式可知，理想的驱动力（假设没有摩擦）为:此时斜面的效率为:2.当滑块等速下滑时由前式可知，此时的驱动力FQ和理想的驱动力FQ0分别为故其效率为:例11—5分析偏心夹具的工作原理偏心盘只要不逆时针转动，工件就不会松动，工件作用于偏心或相割，则产生自锁。盘的力相切§11—3考虑摩擦时机构的受力分析图示压榨机求与Q力平衡的力P，又当P力撤掉后保持Q力不变，机构应满足的条件。思考题：撤掉P力后Q力为驱动力自锁条件为？

7、？？1、径向轴颈，止推轴颈2、径向轴颈的反力与材料、粗糙度、润滑条件有关确定RBA：RBA与y方向成α角二、转动副中的运动副反力其中：（f为滑动摩擦系数）对于接触面经过一段时间的运转，其表面被磨成平滑，接触更加完善的跑合者，取小值，未经磨合的取大值。转动副总反力的确定：1）首先确定不计摩擦时的总反力方向；2）考虑摩擦时，总反力应与摩擦圆相切3）轴承B对轴颈A的总反力RBA对轴颈中心的力矩必与轴颈A对轴承B的相对角速度方向相反。根据力