第11章 平面机构得力分析.ppt

作者潘存云 第11章 平面机构的力分析 11－1 机构力分析的任务、目的与方法 11－2 构件惯性力的确定 11－3 不考虑摩擦时机构的力分析 11－4 考虑摩擦时机构的力分析 11－1 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： 一、作用在机械上力的类型及其特点 力的类型 重力 源自于地球引力，对于工 作在地球或近地空间的机 械装备而言，重力总是存 在的，对于具体的构件而 言、重力大小是一个常 量，而重力的方向总是指 向地球中心。 11－1 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： 一、作用在机械上力的类型及其特点 力的类型 重力 原动力 旋转电机转矩 内燃机输出扭矩 直线电机牵引力 流体作动筒活塞推力 压电陶瓷膨胀力 重力 原动力 生产阻力 11－1 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： 一、作用在机械上力的类型及其特点 力的类型 机床切削金属时的阻力 起重机需克服的地球引力 车辆的地面摩擦力 风的阻力 …… 完成作业工艺过程中改变工作对象的形状、位置或运动状态所必需克服的阻力。 11－1 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： 一、作用在机械上力的类型及其特点 力的类型 重力 原动力 生产阻力 摩擦阻力 运动副元素在外力作用下，产生相对滑动时接触部位所产生的磨擦力。摩擦力的大小取决于接触表面的正压力和摩擦系数，而摩擦系数取值与两运动副元素材料类型和润滑状态有关。 11－1 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： 一、作用在机械上力的类型及其特点 力的类型 重力 原动力 生产阻力 摩擦阻力 介质阻力 在大气、水、工业液体等流体介质中工作的机械，当接触表面与流体介质产生相对运动时所受到的阻力。介质阻力与流体的粘度成正比，流体越粘稠，阻力越大。 11－1 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： 一、作用在机械上力的类型及其特点 力的类型 重力 原动力 生产阻力 摩擦阻力 介质阻力 惯性力 构件作变速运动时产生的附加力： F=-ma M=-Jα 一般情况下，惯性力的大小和方向作周期性循环变化。 11－1 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： 一、作用在机械上力的类型及其特点 力的类型 重力 原动力 生产阻力 摩擦阻力 介质阻力 惯性力 运动副反力 一对大小相等，方向相反的平衡力，分别作用在相邻的两构件上。对于整台机械而言，运动副的反力是内力，而对于单个构件而言，运动副反力是外力 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。 二、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。 三、机械力分析的原理与方法 静力分析 动力分析 原理 图解法 解析法 方法 对于低速机械，或质量很小的中速机械，其运动构件的动载荷不大，惯性力很小可以忽略不计。 对于高速机械，其运动构件的惯性载荷很大。此时应同时