第四章 平面机构的力分析阶梯教室课件.ppt

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1、第四章平面机构的力分析w作用在机械构件上的力常见的有：驱动力(矩)、生产阻力(矩)、重力、惯性力(矩)、摩擦力、介质阻力和运动副中的反力。PrGF惯NF摩或成锐角——作正功——驱动功、输入功。G′§4-1机构力分析的目的和方法一、作用在机械上的力包括：原动力、重力（重心下降）、惯性力（减速）等。Mdav驱动力矩生产阻力从做功的角度可分为：◆驱动力：驱使机构产生运动的力。特点：与作用点的速度方向相同、特点：与作用点的速度方向相反、或成钝角——作负功——阻抗功。包括：生产阻力、摩擦力、重力(重心上升)、惯性力(加速)

2、等。可分为两种：有害阻力：机械运动过程中的无用阻力。克服此阻力所做的功称为损耗功。MdPrGF惯NF摩G′G′◆阻抗力：阻碍机构产生运动的力。有效阻力(生产阻力)：执行构件面对的、机械的目的实现。克服此阻力所做的功称为有效功或输出功。vv1.确定运动副中的反力特点：对整个机械来说是内力；对构件来说则是外力。目的：计算构件的强度、运动副中的摩擦、磨损；确定机械的效率；研究机械的动力性能。MdPrGF惯NF摩G′二、任务与目的定义：指与作用在机械上的已知外力，以及当该机械按给定的运动规律运动时其构件的惯性力相平衡的未

3、知外力(或外力矩)。目的：减小机械运动中构件惯性力对机械性能的影响。三、方法静力分析和动态静力分析。图解法和解析法。2.确定机械上的平衡力(或平衡力偶)MisPiMi=-JsePi=-mas而这惯性力Pi和Mi又可用一个大小等于Pi的总惯性力Pi′代替；其偏离距离为h=Mi/Pi。hPi′Mi=0Pi=-mas(as=0或as≠0)一、一般力学方法由理论力学知：惯性力可以最终简化为一个加于构件质心S处的惯性力Pi和一个惯性力矩Mi；即1.作平面移动的构件§4-2构件惯性力的确定a.回转轴线通过构件质心b.回转轴线

4、不通过质心SMi=-Jse(e=0或e≠0)Pi=03.作平面复合运动的构件eMiSPihPi＇Mi=-JsePi=-mas其中：h=Mi/PiMi=-JsePi=-mas其中：h=Mi/PiMihsPiPi′2.绕定轴转动的构件h1AB21S13M2P2P1P1′P2′aS2′aS1h2aS3P3曲柄滑块机构的一般力学受力分析a.代换前后构件的质量不变；Σmi=mi=1nΣmixi=0i=1nΣmiyi=0i=1nΣmi(x2i+y2i)=0i=1n1.基本概念设想把构件的质量，按一定条件，用集中于构件上某几个

5、选定点的假想集中质量来代替。b.代换前后构件的质心位置不变；c.代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。二、质量代换法假想的集中质量称为代换质量，代换质量所在的位置称为代换点。2.质量代换的等效条件m2m1s3.质量代换法a.动代换。同时满足上述三个代换条件的质量代换。对连杆有：mB+mK=m2mBb=mKkmBb2+mKk2=Js2b.静代换。只满足上述前两个代换条件的质量代换。(忽略惯性力矩的影响)mB=m2c/(b+c)mC=m2b/(b+c)mB+mC=m2mBb=mCcbc§4-3运动副中摩擦力分析于是有：

6、tga=Px/PyPx—有效分力Py—有害分力而：N=-PyF=fN1.平面摩擦12PFNR21j一、运动副中的摩擦PxPyavR—总支反力，正压力与摩擦力的矢量和；R与N之间夹角用j表示，称作摩擦角。结论：(1)摩擦角与摩擦系数一一对应，j=arctgf；(2)总支反力永远与运动方向成90°+j角。=N×tgj2.楔形面摩擦因为：Q=2N′×sinq，即N′=Q/2sinq所以：F=2F′=2fN′=Q×f/sinq令：fv=f/sinq有F=Q×fvfv——当量摩擦系数讨论：(1)“当量摩擦系数”概念的引入，

7、将楔形摩擦转换成平面摩擦；(2)fv>f；作锁止用。F′N′jR21′QPQθθ12N′N′以滑块作为受力体，有F′=fN′所以，总摩擦力F=2F′=2fN′QN′N′2θ°90-θ90-θ°3.斜面摩擦a.等速上升FNjR21QPR21a+j物体平衡：P+Q+R=0所以有：P=Qtg(a+j)nnab.等速下降FNjR21QPR21a-j物体平衡：P+Q+R=0所以有：P=Qtg(a-j)nnPQ12vaa1PQ2va螺母1在铅垂载荷G和力矩M的共同作用下等速轴向运动。拧紧螺母时：M=Fd2/2=Gd2tan(

8、a+j)/2放松螺母时：M'=Gd2tan(a-j)/24.螺旋副摩擦2Qω12Mdr102.回转副中摩擦(1)轴颈摩擦N1NiF1Fi设r为轴颈半径，Q为铅垂径向载荷，Md为驱动力矩。于是：N=ΣNi(标量)F=ΣFi=Σf×Ni=f×N=f×ΣNi因为：Q=ΣNiy然而：ΣNiy≤ΣNi所以：N(=ΣNi)≥Q(=ΣNiy)令：N=KQK≈1~1.57于是：M=F×r