[理学]机械原理.ppt

§10-1 研究机构力分析的目的和方法 一.作用在机构中的力 ⒈驱动力：驱使机构产生机械运动的力。 驱动力所做的功为正功，称为驱动功或输入功。 ⒉阻 力：阻止机构产生机械运动的力。 阻力所做的功为负功。 ⑴.有效阻力（有益阻力）：与机械的工作直接相关的阻力，又称为工作阻力。 ⑵.有害阻力：所有非工作阻力。 ⒊运动副反力：简称为反力。可分解为 法向力（正压力）：是唯一不做功的力； 切向力（摩擦力）：一般为有害阻力。 注:在某些机械中摩擦力为驱动力或有效阻力 ⒋重 力：作用在构件质心 ，大小、方向不变的力。质心上升时，重力为阻力；质心下降时，重力为驱动力。 ⒌惯性力：一种虚拟的、加在做变速运动构件上的力。当构件做加速运动时，其为阻力；反之，为驱动力。在机械正常工作的一个运动循环中，惯性力所做的功为零。 根据力的作用形式分： 内力：运动副的反力对于整个机构为内力，对于构件为外力。 外力：其余各力均为外力。 二.机构力分析的目的和方法 ⒈机构力分析的目的： ⑴.确定运动副的反力； ⑵.确定平衡力（或平衡力矩）。 ⒉力分析的方法： 静力分析法：忽略不计惯性力的分析方法，适用于低速机械。 动态静力分析法：考虑惯性力的分析方法，该方法适用于高速机械。 求解方法： 图解法：概念清楚，但精度较低。 解析法：精度高，但解算费时，且需计算工具。 §10-2 构件惯性力的确定 一.构件惯性力的计算 图示为一作平面复杂运动的构件。由理论力学可知，其惯性力系可简化为一通过质心S的惯性力Fi和一惯性力偶矩Mi，且 过质心的惯性力和绕质心轴的惯性力偶矩可合并为一个总的惯性力F’i： 二.质量代换法 质量代换法 —— 按一定的条件将构件的质量用集中在若干选定点的假想质量来代换的方法。 所选定的点称为代换点。 ⒊集中在各代换点的质量对通过总质心轴的转动惯量的总和应等于原构件对该轴的转动惯量， 由上三式解得 由上两式得： §10-3 运动副中摩擦力的确定 如图所示的平面移动副中， ab— 滑块A和平面B的接触面 F— 通过滑块A作用于平面B上的外力 F x—F力的水平分力 Fy— F力的垂直分力 β— F力与平面B法线的夹角，称为F力的作用角 RBA— 平面B对滑块A的总反力 Ff — 摩擦力 N — 正压力 j — 摩擦角 结论： ⑵.外力作用在接触面之外： ⒉楔形面移动副中的摩擦力 如图所示，楔形滑块A和楔形槽B组成的移动副中： Q — 作用在滑块上的外载荷； N — 作用在斜面上的正压力； Ff — 接触面上的摩擦力； F — 水平驱动力； θ — 半楔角。 平面移动副中： 二.转动副中的摩擦力 设轴颈与轴承接触面各点处法向反力的总和为N，且引入当量摩擦系数 fo，则轴承对轴颈的摩擦力 ⒉止推轴颈转动副中的摩擦力 在接触面上取环形微面积： §9—4 不考虑摩擦力的机构力分析 一.动态静力分析法的应用及静定条件 ⒈动态静力分析的一般步骤 ⑴.确定各构件的惯性力； ⑵.确定外力已知的构件运动副中的反力； ⑶.计算平衡力及其作用的构件运动副反力。 ⒉静定条件 根据力的三要素，确定在不考虑摩擦时运动副反力的未知要素。运动副的类型不同，其反力的未知要素数不同。 ⑵.移动副： 反力的方向已知， 大小、作用点未知。 由于对每个构件可建立三个平衡方程： 例题1：在图示的颚式破碎机中，已知各构件的尺寸、重力及其对本身质心轴的转动惯量，以及矿石加于动颚板2上的压力Fr。设构件1以等角速度ω1转动，方向如图所示，其重力忽略不计，求作用在其上点E沿已知方向xx的平衡力Fb以及各运动副中的反力。 作用在构件2上的惯性力和惯性力偶矩为: ⑶.确定各运动副反力及平衡力 1).求杆组2、3构件各运动副中的反力： §9—5 速度多边形杠杆法 式中 Fj—作用在机构上的任意已知外力 dsj— Fj力作用点J的微小位移 vj—Fj力作用点J的速度 θj— Fj 和dsj(vj )之间的夹角 对于构件3： (顺时针)。