平面机构的力分析.doc

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1、第九章平面机构的力分析§94研究机构力分析的目的和方法一、作用在机构上的力1.驶动力（驶动力矩）2.生产阻力3.运动副反力〜产生摩擦力4.重力5.惯性力〜加在变速运动构件上的假想丿J。二、机构力分析的目的和方法1、确定各运动副屮的反力。2、确定维持原动件作等速运动需加在其上的平衡力或平衡力矩。3.动态静力法~达朗贝尔原理。EF-mag=O把（-mag）作为一个力（惯性力）來分析解决机构的受力问题。§9-2构件惯性力的确定一、一般力学方法1、作平面移动的构件一滑块a、等速移动Fi=0Mi=0b、变速移动Fi=-masMi=02、绕通过质心轴转动的构件一飞轮、曲柄a、等速转动Fi=O

2、Mi=0b、变速转动Fi=0Mi=-Jsa3、绕不过质心的轴转动的构件一摇杆、曲柄a^等速转动Fi=-mansMj=Ob^变速转动Fi=-masM4=-Jsa惯性力和惯性力矩合成为F/移动的距离h=Mi/Fi4、作平面复杂运动的构件一连杆Fj=-masMi=-Jsa二者可合成为Fi'h二Mi/FiF/与Fi大小相等,方向相同,指向一致。作用点产生的矩与弘相同。二、质量代换法1、代换条件（1）构件的质量不变（2）构件的质心位置不变mB+mK=mmBb=mkk^mKk2=J.mkmbmk=“b+kmb2、动代换（三个代换条件均满足）解出:mkmbT+kimk=mb：3、静代换（满足前

3、二个代换条件）mB+mc=in,解得mBb=mccJmeB.C可任意选择，惯性力偶矩有误差（3）代换前后对质心轴的转动惯量不变。Q-铅垂载荷F~水平驱动力N2L每一槽面的正压力F?］〜每一槽面摩擦力由EF.v=°OMz?C—()彳耳AZ—Q(1)一~2sin0工巧=0F-2F2I=0得F=2F21(2)由库仑定律7=脛(3)将⑴⑶代入⑵式F=2F2I=2/7V2I=2fQ=Q'=QfJ2sin&sin0v（人为当量摩擦系数）§9-3运动副中摩擦力的确定一、移动副屮的摩擦力1、平面移动副中的摩擦力法向反力N2i=Q（铅垂载荷）摩擦力f21=f（水平外力）关键〜F2］与相对速度

4、V21的方向相反库伦定律F21=JN2X=fQ0〜摩擦角，总反力R21与法向反力N21Z间的夹角R?i与Vi?成（9（r+0）钝角由此来确定R2I的方向。2、楔形而移动副屮的摩擦力在平面摩擦屮r2I=Qf在楔形面摩擦屮2F21=Qf故当量摩擦角2F2F(N；T2A^sin&)故仇为槽面总反力与垂直导路的平面Z夹角楔形面摩擦的意义a.与摩擦系数九二丄的sin&平血摩擦相当。b.丄；=/；,>/故楔面摩擦力sin0较大便于传递运动和动力二、转动副中的摩擦力1、径向轴颈转动副中的摩擦力2、「〜轴颈半径Md〜驱动力矩由轴颈外力平衡条件知：Q〜径向外载荷尺2】=-Q两者必等值反向但不在

5、一条直线上必形成一反力偶与驱动力矩平衡。这一反力矩即摩擦力矩M/由图知Mf=F2ir=R2iP先没法将摩擦力F?JU截荷与摩擦系数的乘积来代替VF21=fN21而N2i呢由R2i2=N2i2+F2i2=N212(1+F2)得N代入上式』+厂F21二偵21故Mt=F2ir=R2iP=QP［讨论］<1)［tlMf=QforrtMft故盲bl增大「会使摩擦力矩增大，从而使驷动力矩增大。<2)由M,=Qfor=R2iP可得P=f()r对于具体的轴颈屮心O为圆心e为半径iffli圆，此圆叫作摩擦圆,e为摩擦圆半径。<3>总反力R2］总是切于摩擦圆。R2i切于摩擦圆的方位应使Mf与Md相反,

6、即与52的方向相反。<4)f°的确定方法a.材料硬，线接时b.接触面磨损少的非跑合轴颈为fo=1.57fc.接触面跑合后轴颈为f（）=1.27f原则~计算效率时选大值；计算H锁时选小值。§9-4不考虑摩擦力的机构力分析一、运动副的反力的特点（忽略摩擦）1.转动副的反力通过转动副的中心，大小方向未知2.移动副的反力方向垂直于运动导路，但大小，作用点未知.3.平曲高副的反力通过接触点的公法线方向，但大小未知。（基木原理是作用力与反作用力都通过受力体的公法线底副由于不知接触点故产生了两个未知因素）二机构及杆组进行力分析的条件1.机构力分析的条件（1）力的三要素为大小、方向、作用点（2）

7、低副的反力未知要索为2,高副反力未知要索为1设机构未知的外力数为F,则整个机构的未知的力的要素为F+2Pl+Ph（3）设机构有n个活动构件，每个构件可列3个力的平衡方程。要使问题可解，须使平衡方程数与力的未知数相等。即：3n=F+2PL+PH整理得F=3n-2PL-Pn与6由度计算公式形式一样。［绪论］机构力分析时能得岀确切解答的条件是机构的Hrh度数等于机构所受外力的未知要素的个数。2.杆组的静定条件对于不受未知力的杆组来说，它只有2Pl+Ph个未知副反力。而平衡方稈数为3n,