滚压机构中滚子的摩擦问题分析.pdf

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1、·机械研究与应用·2016年第2期(第29卷,总第142期)研究与分析doi:10.16576/j.cnki.1007-4414.2016.02.003∗滚压机构中滚子的摩擦问题分析赵晓军(兰州理工大学技术工程学院,甘肃兰州730050)摘要:滚压机构是机械自动化中常见的机构之一,可实现定轴转动与往复直线滚动间的相互转化。通过对滚子不同运动状态下的静滑动摩擦力和滚动摩阻力偶的分析,实现了对滚子运动形式的控制。关键词:滚压机构;静滑动摩擦力;滚动摩阻力偶中图分类号:O31文献标志码:A文章编号:1007-4414(2016)02-0007-

2、02AnalysisofRollerFrictionProbleminRollingMechanismZHAOXiao-jun(CollegeofTechnologyandEngineering,LanzhouUniversityofTechnology,LanzhouGansu730050,China)Abstract:Rollingmechanismisoneofthecommonmechanismsofmechanicalautomation,whichcanrealizethemutualcon-versionbetweenfix

3、edaxisrotationandreciprocatinglinearrolling.Basedontheanalysisofstationaryrollersindifferentsportsstatesofstaticfrictionforceandrollingfrictionresistancecouple,theessayachievesacontrolofthemotionoftheroller.Keywords:rollingmechanism;staticfrictionforce;rollingresistanceco

4、uple0引言∑MC=0工程实际中,滚压机构是典型的实现定轴转动与-F·R-F·OB-M+F·R+M=0oxoyr往复直线滚动之间相互转换的机构,在理论力学中有较高的研究价值。笔者从静力学、运动学和动力学三个方面,对滚压机构及其构件的受力特征、运动几何性质、产生运动原因进行深入剖析。1静力学分析问题:滚压机构如图1所示,曲柄OA=r与水平线夹角为φ,连杆AB=l与水平线夹角为θ,各杆自重图2滚压机构受力分析图不计。滚子重为P,曲柄OA上作用集中外力偶M,半径为R的滚子中心B处作用集中力F。滚子与水平(2)取滚子为研究对象,受力如图3所示。

5、面间静滑动摩擦因数为f,滚动摩阻系数为δ,机构处s于平衡状态,问满足何种条件,滚子发生滚动和滑动。图1滚压机构简图图3滚子受力分析图分析:机构平衡,属静力学问题。由静力学平衡方程:(1)取整个系统为研究对象,受力如图2所示。∑Fx=0,FAB·cosθ-F-Fs=0由静力学平衡方程:∑Fy=0,-FAB·sinθ-P+FN=0∑Fx=0,Fox-F-Fs=0∑MB=0,Mr-Fs·R=0∑Fy=0,Foy-P+FN=0∗收稿日期:2015-12-24作者简介:赵晓军(1981-),男,甘肃兰州人,讲师,主要从事工程力学、力学实验和边坡工程

6、教学与科研工作。·7·研究与分析2016年第2期(第29卷,总第142期)·机械研究与应用·M夹角为θ,重为P的滚子在水平面上纯滚动。曲柄得:M=2M-(F+)tanθ·OBrROA上作用集中外力偶M,系统初始静止,求:半径为F=2M-(F+M)tanθ·OBR的均质滚子,满足何种条件不致发生滑动。s2RRR(1)取整个系统为研究对象,如图6所示。2MFM2F=P+(F+)tanθ-(+)tanθ·OBN2RRR22其中:OB=r+l+2rlcos(φ+θ)若使滚子滚动,其条件为:M≥M=δ·FrmaxN若使滚子滑动,其条件为:F≥F=f

7、·FssmaxsN可建立满足滚子滚动和滑动时,外力偶M与水平推力F之间的关系。2运动学分析问题:滚压机构如图4所示,曲柄OA=r与水平线夹角为φ,连杆AB=l与水平线夹角为θ,且r

8、可求滚子在任意瞬时的运动方程为:ωAB=,P′B=OB·tanφ,vC2=P′C2·ωABP′B2ærsinφö2xB=rcosφ+l1-=P′B2+ælö-2P′BlèløP′C2cos(9