平面机构的力题稿.ppt

* 第八章 平面机构的力分析 §8－1机构力分析的任务、目的与方法 §8－2构件惯性力的确定 §8－3运动副中摩擦力的确定 §8－4机构力分析实例 §8－1机构力分析的任务、目的与方法 ▲作用在机械上的力是影响机械运动和动力性能 的主要因素； ▲是决定构件尺寸和结构形状的重要依据。 力分析的必要性： 1.作用在机械上的力 力的类型 原动力 生产阻力 重力 摩擦力 介质阻力 惯性力 运动副反力 按作用分为 阻抗力 驱动力 有效阻力 有害阻力 驱动力——驱使机械运动，其方向与力的作用点速 度之间的夹角为锐角，所作功为正功。 阻抗力——阻碍机械运动，其方向与力的作用点速 度之间的夹角为钝角，所作功为负功。 有效(工作)阻力——机械在生产过程中为了改变工作物的外形、位置或状态所受到的阻力，克服了阻力就完成了有效的工作。如车削阻力、起重力等。 有害(工作)阻力——机械运转过程受到的非生产阻力，克服了这类阻力所作的功纯粹是浪费能量。如摩擦力、介质阻力等。 ▲确定运动副中的反力——为进一步研究构件强度、运动副中的摩擦、磨损、机械效率、机械动力性能等作准备。 2.机械力分析的任务和目的 ▲确定机械平衡力（或力偶）——目的是已知生产负荷确定原动机的最小功率；或由原动机的功率来确定所能克服的最大生产阻力。 反力——运动副元素接触处的正压力与摩擦力的合力 平衡力——机械在已知外力作用下，为了使机械按给定的运动规律运动所必需添加的未知外力。 3.机械力分析的方法 图解法 解析法 机械力分析的理论依据 ： 静力分析——适用于低速机械，惯性力可忽略不计； 动态静力分析——适用于高速重型机械，惯性力往往 比外力要大，不能忽略。 一般情况下，需要对机械做动态静力分析时，可忽略重力和摩擦力，通常可满足工程要求。 作者：潘存云教授 §8－2 构件惯性力的确定 一般的力学方法 惯性力： FI=FI (mi , Jsi，asi, αi ) 其中：mi ——构件质量; Jsi ——绕质心的转动惯量; asi ——质心的加速度; αi ——构件的角加速度。 作者：潘存云教授 C B A 3 2 1 S3 S1 S2 as2 as1 as3 α2 α1 惯性力偶： MI=MI (mi , Jsi，asi, αi ) 作者：潘存云教授 C B A 3 2 1 S3 S1 S2 as2 as1 as3 α2 α1 构件运动形式不同，惯性力的表达形式不一样。 1) 作平面运动的构件： FI2 =-m2 as2 MI2 =- Js2α2 2) 作平移运动的构件 FI =-mi asi 3) 作平定轴转动的构件 合力：F’I 2=FI 2 一般情况： FI1 =-m1 as1 MI1 =- Js1α1 合力：F’I 1=FI 1 , lh 1= MI1 / FI 1 FI 2 MI 2 lh 2 lh 1 F’I 2 F’I 1 FI 3 FI 1 MI 1 若质心位于回转中心： MI1 =- Js1α1 lh 2= MI2 / FI 2 §8－3运动副中摩擦力的确定 概述： 摩擦产生源－运动副元素之间相对滑动。 摩擦的缺点： 优点： 研究目的： 发热↑ 效率↓ 磨损↑ ?强度↓ ?精度↓ ?寿命↓ 利用摩擦完成有用的工作。 如摩擦传动（皮带、摩擦轮）、 离合器(摩托车)、 制动器（刹车）。 减少不利影响，发挥其优点。 ?润滑恶化 ?卡死。 低副——产生滑动摩擦力 高副——滑动兼滚动摩擦力。 运动副中摩擦的类型： v21 2 1 一、移动副的摩擦 1. 移动副中摩擦力的确定 由库仑定律得： F21＝f N21 G——铅垂载荷; G F F——水平力， N21 N21——法向反力; F21 F21——摩擦力。 摩 擦 系 数 摩擦副材料 静 摩 擦 动 摩 擦 无润滑剂 有润滑剂 无润滑剂 有润滑剂 钢－钢 钢－铸铁 钢－青铜 铸铁－铸铁 铸铁－青铜 青铜－青铜 橡皮－铸铁 0.15 0.1 ~ 0.12 0.1 0.05 ~ 0.1 0.2 ~ 0.3 0.16 ~ 0.18 0.05 ~ 0.15 0.1 ~ 0.15 0.15 ~ 0.18 0.07 0.15 ~ 0.16 0.15 0.07 ~ 0.12 0.28 0.16 0.15 ~ 0.21 0.15 ~ 0.20 0.04 ~ 0.1 0.3 ~