机械原理04(本科)-力分析.ppt

2　质量代换法 设想把作平面运动的构件的质量m，等效简化成mB、 mk。 若一个杆组有PL个低副、 Ph个低副，则反力的未知要素有2PL加Ph个，而每个构件受力平衡时，可列出三个平衡方程式，若杆组中有n个活动构件，则可列出3n个平衡方程，杆组受力静定条件是： F － －螺纹拧紧时必须施加在中径处的圆周力，所产生的拧紧所需力矩M为： Mf d2 F 直接引用斜面摩擦的结论有： F’－螺纹拧松时必须施加在中径处的圆周力，所产生的拧松所需力矩M’为： 螺纹拧松时, 螺母在F′和G的联合作用下，顺着G等速向下运动。 πd2 α v l G F′ 若αφ，则M’为正值，其方向与螺母运动方向相反，是阻力； 若αφ，则M’为负值，其方向与预先假定的方向相反，而与螺母运动方向相同，成为放松螺母所需外加的驱动力矩。 2） 三角形螺纹螺旋中的摩擦 矩形螺纹为平面接触，三角形螺纹为槽面接触。 引入当量摩擦系数: fv = f / sin(90°-β） = f / cosβ β－－三角形螺纹牙形半角，槽角为90°-β 当量摩擦角: φv＝ arctg fv β β β β G β β β β G 拧紧： 拧松： 可直接引用矩形螺纹的结论： 2） 三角形螺纹螺旋中的摩擦 4、转动副中的摩擦力 1） 轴颈摩擦 直接引用前面的结论有： 产生的摩擦力矩为： 轴 轴颈 轴承 方向：与ω12相反。 = Gρ Mf= F f 21 r = fv r G = f FN21 r 2 1 r FN21 ω12 Mf Md G F f 21 根据平衡条件有： FR21＝- G, Md =－Mf ρ Ff21 = f vG FR21 2 1 ω12 Mf Md G F f 21 FR21 ρ ρ 当G的方向改变时， FR21的方向也跟着改变， 以ρ作圆称为摩擦圆，ρ为摩擦圆半径。且FR21恒切于摩擦圆。 但ρ不变。 2 1 r ω12 Mf Md G FR21 F f 21 转动副总反力作用线的方位可根据以下三点来确定： △ 在不考虑摩擦力的情况下，由力平衡条件， 初步确定总反力方向（受拉或压）。 △ 总反力恒切于摩擦圆。 △ 总反力对轴径中心之矩与ω12相反 5、计及摩擦力时的静力分析（不考虑惯性力） 构件力平衡的特点为： 1）不含力偶的二力杆，两个力等值、共线、反向。 2）含力偶的二力杆，两个力值、反向、不共线，相距 h = M/F。 3）不含力偶的三力杆，三力汇交于一点。 2 1 3 A B C 4 F Mr ω14 Mr F 例1 ：图示机构中，已知驱动力F和阻力Mr和摩擦圆半径ρ，画出各运动副总反力的作用线。 ω23 FR23 FR21 FR41 v34 90°+φ FR43 ω21 一、构件组的静定条件 §4 - 4 不考虑摩擦时机构的力分析 转动副 当不考虑摩擦时，转动副中的总反力FR应通过转动副的中心O。即反力FR的作用点为已知，而其大小及方向未知。 移动副 当不考虑摩擦时，移动副的总反力FR应与移动副接触面垂直。即反力 的方向为已知，而其大小和作用点未知。 平面高副 当不考虑摩擦时，反力FR应通过接触点C，并沿两元素的公法线方向，即反力 的作用点和方向均为已知，仅大小为未知。 而基本杆组定义是：F ＝ 3n－2PL － Ph = 0， 可得3n=2PL － Ph 。 结论：基本杆组受力是静定的，因此平面机构受力分析，可以按基本杆组为单元求解。 * * * * 第四章 平面机构的力分析 §4－1 机构力分析的任务和目的 ▲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。 一、作用在机械上的力 按作用分为 1、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。 ２、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。 （１）有效阻力----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。 （２）有害阻力----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. 机构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