平面机构的力分析.ppt

《平面机构的力分析.ppt》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、机械原理山东胜利职业学院刘锡胜第四章平面机构的力分析§4-1机构力分析的任务、目的和方法§4-2构件惯性力的确定§4-3运动副中摩擦力的确定§4-4不考虑摩擦时机构的力分析4-1机构力分析的任务、目的和方法（2）阻抗力：阻止机械运动的力。特征：与其作用点的速度方向相反或成钝角；所作功为负功，称为阻抗功。特征：与其作用点的速度方向相同或者成锐角；（1）驱动力：驱动机械运动的力。所作功为正功，称为驱动功或输入功。1.作用在机械上的力1）有效阻力2）有害阻力（工作阻力）其功称为有效功或输出功；（非生产阻力）其功称为损失功。2、机构力分析

2、的任务和目的1）确定运动副中的反力2）确定机械上的平衡力3.机构力分析的方法静力分析：对于低速机械，因为惯性力的影响不大，可忽略不计算。动态静力分析：对于高速和重型机械，必须考虑惯性力。4-2构件惯性力的确定1．一般力学方法ABC1234AB1S1m1JS1BC2S2m2JS2C3S3m3（1）作平面复合运动的构件（如连杆2）FI2＝－m2aS2MI2＝－JS2α2可简化为总惯性力F'I2lh2＝MI2/FI2对质心S2之矩的方向与α2方向相反。FI2′惯性力惯性力偶矩BC2S2m2JS2FI2MI2lh2aS2α2FI2′（2）

3、作平面移动的构件（如滑块3）作变速移动时，则FI3＝－m3aS3FI3aS3C3AB1aS1S1α1FI1MI1（3）绕定轴转动的构件（如曲柄1）若曲柄轴线不通过质心，则若其轴线通过质心，则MI1＝－JS1α1MI1＝0等速转动变速转动FI1＝0FI1＝0FI1＝－m1aS1MI1＝－JS1α1变速转动等速转动FI1＝－m1aS1MI1＝02．质量代换法代换点：代换质量所在的点。代换质量：集中于代换点上的假想质量。（1）质量代换的参数条件代换前后构件的质量不变；代换前后构件的质心位置不变；代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。（2）

4、质量动代换同时满足上述三个条件的质量代换称为动代换。不用考虑惯性力矩了ABC123S1S2S3m2KBCS2m2bckmkmB连杆BC的分布质量可用集中在B、K两点的集中质量来代换。mB+mK＝m2mBb＝mKkmBb2＋mKk2＝JS2在工程中，一般选定代换点B的位置，则k＝JS2/(m2b)mB＝m2k/(b+k)mK＝m2b/(b+k)缺点：代换点位置不能随意选择。mBmC构件的惯性力偶会产生一定的误差，但一般工程可接受。（3）质量静代换只满足前两个条件的质量代换称为静代换。连杆BC的分布质量可用B、C两点集中质量代换，则m

5、B＝m2c/(b+c)mC＝m2b/(b+c)ABC123S1S2S3m2BCS2m2bc4-3运动副中摩擦力的确定1．移动副中摩擦力的确定（1）摩擦力的确定Ff21=fFN21FN21的大小与摩擦面的几何形状有关：GFN21Fv1212Ff211）平面接触:FN21=G，2）槽面接触:FN21=G/sinθθθGFN212FN212GFN21123）半圆柱面接触:FN21=kG，（k=1~π/2）摩擦力计算的通式:Ff21=fFN21=fvG当量摩擦系数平面接触:fv=f；槽面接触:fv=f/sinθ；半圆柱面接触:fv=kf，

6、（k=1~π/2）。G（2）总反力方向的确定总反力与法向力之间的夹角φ，称为摩擦角，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。FR21Ff21FN21FGv1212φφ－摩擦角tanφ=Ff21/FN21=fFN21/FN21=f12GαvFφFR21FN21Ff21αFGα+φFR21Ff21αφFN21F'R2112GαvF'GF'α-φF'R21例：斜面滑块驱动力的确定1）求使滑块1沿斜面2等速上行时所需的水平驱动力FF=Gtan(α+φ)2）求保持滑块1沿斜面

7、2等速下滑所需的水平力F'F'=Gtg(α-φ)若α<φ，则F'方向相反，为驱动力若α>φ，则F'为阻力2．转动副中摩擦力的确定(1)轴颈的摩擦rFf21=fFN21=fvGGMdω12FN21Ff21FR21Mfρ摩擦力矩Mf=Ff21r=fvGrMd=-FR21ρ=-Mf故Mf=fvGr=FR21ρ式中ρ=fvr,ρ称为摩擦圆半径。轴承对轴颈的总反力FR21将始终切于摩擦圆，且与G大小相等，方向相反。驱动力矩转动副中总反力方向的确定2）计摩擦时的总反力应与摩擦圆相切；1）根据力的平衡条件，确定不计摩擦时总反力的方向；3）总反力

8、FR21对轴心之矩的方向必与轴颈1相对轴承2的相对角速度的方向相反。例4-1BCFR12FR322213ABC4Frω1M1已知构件尺寸、f、运动副半径，水平阻力Fr，求平衡力矩M1。解：根据已知条件作出摩擦圆。先确定不计摩擦时总反力的方向。考虑摩