机构的运动分析和动力学问题.ppt

三、平面机构的动态静力分析 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 二、 构件惯性力的确定 一般的力学方法 惯性力： FI=FI (mi , Jsi，asi, αi ) 惯性力偶： MI=MI (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 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 lh 2= MI2 / 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 §3－3 机械中的摩擦和机械效率 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、 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 ~ 0.5 0.8 0.5 皮革－铸铁或钢 0.07 ~ 0.15 0.12 ~ 0.15 §3－3 －1 运动副中摩擦 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 G 1 2 F21＝f N21 当材料确定之后，F21大小取决于法向反力N21 而G一定时，N21 的大小又取决于运动副元素的几何形状。 槽面接触： N”21 N’21 F21 = f N’21 + f N”21 平面接触： N’21 = N”21 = G / (2sinθ) G N21 N21=－G F21=f N21= f G F21 N’21 +N”21= -G N’21 G θ = ( f / sinθ)? G = fv G θ θ fv－称为当量摩擦系数 N”21 v21 2 1 F 作者：潘存云教授 作者：潘存云教授 v21 2 1 G P N21 F21 应用：当需要增大滑动摩擦力时，可将接触面设计成槽面或柱面。如圆形皮带（缝纫机）、三角形皮带、螺栓联接中采用的三角形螺纹。 对于三角带： θ＝18° 2.移动副中总反力的确定 总反力为法向反力与摩擦力的合成： FR21=N21+F21 tgφ= F21 / N21 φ－摩擦角， φ 方向:∠FR21 V12 ＝(90°+φ) 摩擦锥----以FR21为母线所作圆锥。 结论：移动副中总反力恒切于摩擦锥。 fv＝3.24 f = f N21 / N21 = f 不论P的方向如何改变，P与R两者始终在同一平面内 θ θ FR21 作者：潘