《平面机构力分析》PPT课件.ppt

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1、第4章平面机构的力分析§4-2构件惯性力的确定§4-3运动副中摩擦力的确定§4-1力分析的目的与方法§4-4不考虑摩擦时机构的力分析Chapter4ForceAnalysisofPlanarMechanisms*§4-5考虑摩擦时机构的受力分析提　要介绍了确定构件惯性力的一般力学方法和质量代换法，分析了运动副中摩擦力及摩擦力大小和方向的确定。用图解法和解析法作机构的动态静力分析，以杆或杆组为力分析的单元，画出杆或杆组的力分析图，以力多边形法、杆或杆组的受力平衡方程法求解运动副中的未知反力或未知外力。Cha

2、pter4ForceAnalysisofPlanarMechanisms第4章平面机构的力分析§4-1机构力分析的目的与方法构件上受到的力主要有：驱动力、阻抗力（有效阻抗力和有害阻力）、重力、摩擦力、惯性力以及支反力等。机构力分析的目的一是确定运动副中的支反力；二是确定在主动件作匀速运转的条件下，驱动力与生产阻力之间的关系，确定机械上的平衡力或平衡力偶。在对机械进行受力分析时，若机械的运转速度相对较低，构件的惯性力相对较小，可以略去不计，此时对机械所作的受力分析称为机械的静力分析。若机械的运转速度相对较高

3、，构件的惯性力与惯性力矩相对较大，受力分析时考虑构件的惯性力与惯性力矩，此时对机械所作的受力分析称为机械的动态静力分析。§4-2构件惯性力的确定§4-2-1一般力学方法1.作平面复合运动的构件2（质心为S2）惯性力：FI2=-m2as2惯性力偶矩：MI2=-Js22合并后：总惯性力F’I2=-m2as2偏离质心的距离lh2=MI2/FI22.作平面移动的构件3（质心为S3）惯性力：FI3=-m3as33.绕定轴转动的构件1回转轴线通过质心A：惯性力偶矩MI1=-Js11回转轴线不通过质心S1：总惯性力

4、F’I1=-m1as1偏离质心的距离lh1=MI1/F’I1，MI1=-Js11图4-1曲柄滑块机构§4-2-2质量代换法把构件的质量按一定条件用集中于构件上某几个选定点的假想集中质量来代替。为使构件在质量代换前后，构件的惯性力和惯性力偶矩保持不变，应满足三个条件(mi、si、Jsi)：1.代换前后构件的质量不变；2.代换前后构件的质心位置不变；3.代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。mB+mK=m2，mBb=mKk，mBb2+mKk2=JS2(4-3)动代换：k=JS2/(m2b)，mB=m2k/(b

5、+k)，mK=m2b/(b+k)(4-4)静代换：mB=m2c/(b+c)，mC=m2b/(b+c)(4-5)图4-1曲柄滑块机构b、c已知§4-3运动副中摩擦力的确定图4-2运动副中的摩擦12GN212N212θθ(b)Mdω12ρF21R2112rGN21(c)两个构件之间的相互作用力与摩擦情况如图4-2所示。GK12N21R21F21v12P(a)库仑定律:摩擦力：F=fN摩擦角：tan=ff–摩擦系数（定值）N21nK12nttR21F21v12(d)§4-3-1移动副中的摩擦若两个构件以单一

6、的平面接触形成移动副(图4-2a)，其平面摩擦系数为f，则其摩擦角为若两个构件以V形平面接触形成移动副(图4-2b)，则其当量摩擦系数为fv，当量摩擦角为vGK12N21R21F21v12P(a)图4-2移动副中的摩擦12GN212N212θθ(b)=arctanf（4-8）平面：F=fGV面：F=fvGN21=G/sin例1：斜面滑块的受力分析正行程所需的水平驱动力：图4-3滑块等速上升时的受力分析F=Gtan(+)（4-9）反行程等速下滑的水平力：F’=Gtan(-)（4-10）当

7、时，F’为正值，是阻止滑块下滑的阻抗力；当时，F’为负值，是促使滑块下滑的驱动力（自锁情况）。图4-4滑块等速下滑时的受力分析例2：矩形螺纹连接（螺旋传动）受力分析图4-5拧紧螺母时的受力分析拧紧螺母时所需的力矩：M=Fd2/2=Gd2tan(+)/2(4-11)图4-5’放松螺母时的受力分析以当量摩擦角v替代M和M’公式中的。其中放松螺母时所需的力矩：M’=Fd2/2=Gd2tan(-)/2(4-12)图4-6三角形螺纹的受力分析当时，M’为正值，是阻止螺母加速松退的阻力矩；

8、当时，M’为负值，是放松螺母所需的驱动力（自锁情况）。§4-3-2转动副中的摩擦定义＝fvr，称为转动副中摩擦圆的摩擦半径，当量摩擦系数fv=(1~/2)f,则Mf=G=R21;总反力R21切于摩擦圆，摩擦阻力矩Mf的方向与构件1相对于构件2的角速度ω12的方向相反。构件1作匀速转动(图4-8)，其上作用有外力G、驱动力矩Md。构件2对构件1的摩擦阻力的合力为F21=fvG，法向反力的合力为N21，F21与N2