第八章 力分析课件.ppt

基本要求：了解研究机构力分析的目的和方法，掌握机构惯性力的确定，会确定运动副中的摩擦力以及用图解法进行不考虑摩擦力时机构力分析 9.1 进行机构例分析的目的和方法 1.作用于机构中力的分类 1）驱动力：驱使机构产生运动的力。该力所做的功为正值，也称输入功。原动机给工作机提供的外力，都是驱动力。 2）阻力：阻止机器运转的力。其所作的功为副功；分为有效阻力（称为工作阻力；其功称为有效功或输出功）和有害阻力 3）运动副反力：正压力，摩擦力（是有害阻力） 4）重力：在一个运动循环中，其所做的功为零，重心升高时候是阻力，重心降低的时候是驱动力，与其它力相比较小，高速时，忽略不计。 5）惯性力：在一个运动循环中，其所做的功为零。构件减 速运动时是驱动力，构件加速运动的时候是阻力。低速时可以忽略。 2.研究机构力分析的目的 1）确定机构运动副反力，以进行构件的强度计算、计算摩擦力效率 2）确定机构需加的平衡力和平衡力矩，以确定机器所需要的驱动力或者所能承受的最大负载。 3.研究机构力分析的方法 3）机构力分析的方法 图解法——写平面力系的矢量方程 1.什么叫代换？ 按照前面的方法进行力分析，必须求出质心的加速度和角加速度。很复杂。为了简化，按一定条件将构件的分布质量用集中在若干选定点的假想质量来代换的方法称为质量代换法，该假想的集中质量称为代换质量，而代换质量所集中的点称为代换点 1.为什么要进行代换？ 2.代换的原则是什么？ 质量代换法必须满足下列代换条件： 1）代换前后构件的质量不变； 2）代换前后构件的质心不变； 3）代换前后对质心轴的转动惯量不变。 满足前两个条件的为静代换（惯性力不变），满足三个条件的为动代换（惯性力和惯性力偶矩均不变）。 3.怎么代换？ 1、动代换 如图c）所示，根据静代换必须满足前两个代换条件得 一、移动副中的摩擦力 移动副分为平面移动副和楔形移动副 平面移动副中的摩擦力 F:作用A上所有外力合力，与接触面法线夹角β 3）当 时， ，加速运动 RBA :总反作用力，和运动方向成 　　 螺旋副中的摩擦 　　螺纹用途　传递动力或联接 　　牙型 　　可以将螺旋副的摩擦分析简化为斜面摩擦来分析　　 （3）楔面摩擦 二、转动副中摩擦力的确定  常见的转动副可以看成由轴和轴承构成。 轴颈：轴安装在轴承中的部分； 径向轴颈：载荷作用在半径方向； 止推轴颈：载荷作用在轴线方向。 重点在：径向轴颈 1.径向轴颈转动副中的摩擦力 RBA与以O为圆心，以ρ为半径的圆相切，此圆称为摩擦圆；同时对轴心取矩方向与ωAB相反。 2.止推轴颈转动副中的摩擦力 例９－３ 题9-7 二力杆由压变成拉 在对机械进行力分析时，对于低速机械，惯性 力的影响不大，常忽略。在不计惯性力的条件下，对机械进行的力分析称为机构的静力分析。 但对于高速及重型机械，由于某些构件的惯性力很大，甚至比机械所受的外力还大，此时就必须考虑惯性力影响。根据理论力学中所学知识，可以将惯性力视为一般外力加于产生该惯性力的构件上，此时可将该机械看做处于静力平衡状态，用静力学方法对其进行受力分析，此方法称为机构的动态静力分析。 静定条件： 进行机构动态静力分析的一般步骤为： 1）先对机构进行运动分析，确定在已知的机构位置时各构件的惯性力和惯性力偶矩； 2）将惯性力及其它已知外力和力矩分别加在相应的构件上； 3）从已知的驱动力或生产阻力所作用的构件开始，对外力全部已知的一个构件或一组构件计算其运动副反力。 4）最后计算平衡力及其所作用的构件的运动副反力。 例题9-5： 解：1、选定μL，μv，μa作机构运动简图、速度多边形和加速度多边形 2、确定各构件的惯性力和惯性力矩 从作用Fr构件开始，按杆组求运动副反力和平衡力 1）求杆组2、3： 分别以构件2和3作为 示力体时，无法求 解，因此以整个杆组 为示力体，如图。 再根据杆组2、3的平衡由ΣF=0求得Rn12和Rn43。 由构件2平衡ΣF=0解得R32 。 　 例５ 已知机构各构件的尺寸、各转动副的半径r和当量摩擦系数fv、作用在构件3上的工作阻力Fr，求作用在曲柄1上的平衡力Fb 的大小(不计各构件的重力和惯性力)。 9.4 不考虑摩擦力的机构力分析 一、动态静力法的应用及静定条件 动态静力法： 欲使构件组（系统）成为静定的，对该构件组所能列出的独立的力平衡方程式应等于构件组中所有力的未知要素。 运动副中的反力对于整个机构来说是内力，不能就整个机构进行力的分析计算，要求出运动副反力，必须把机构分解成若干杆组，而且要求每一个杆组都必须是静定的，这样才能得到解。 转动副中的反力应通过转动副的中心，但它的大小和方向未知；移动副