第四章 平面机构力分析阶梯教室.ppt

第四章 平面机构的力分析 w 作用在机械构件上的力常见的有：驱动力(矩)、生产阻力(矩)、重力、惯性力(矩)、摩擦力、介质阻力和运动副中的反力。 Pr G F惯 N F摩 或成锐角——作正功——驱动功、输入功。 G′ §4-1 机构力分析的目的和方法 一、作用在机械上的力 包括：原动力、重力（重心下降）、惯性力（减速）等。 Md a v 驱动力矩 生产阻力 从做功的角度可分为： ◆ 驱动力：驱使机构产生运动的力。 特点：与作用点的速度方向相同、 特点：与作用点的速度方向相反、或成钝角——作负功——阻抗功。 包括：生产阻力、摩擦力、重力(重心上升)、惯性力(加速)等。可分为两种： 有害阻力：机械运动过程中的无用阻力。克服此阻力所做的功称为损耗功。 Md Pr G F惯 N F摩 G′ G′ ◆ 阻抗力：阻碍机构产生运动的力。 有效阻力(生产阻力)：执行构件面对的、机械的目的实现。克服此阻力所做的功称为有效功或输出功。 v v 1. 确定运动副中的反力 特点：对整个机械来说是内力；对构件来说则是外力。 目的：计算构件的强度、运动副中的摩擦、磨损；确定机械的效率；研究机械的动力性能。 Md Pr G F惯 N F摩 G′ 二、任务与目的 定义：指与作用在机械上的已知外力，以及当该机械按给定的运动规律运动时其构件的惯性力相平衡的未知外力(或外力矩)。 目的：减小机械运动中构件惯性力对机械性能的影响。 三、方法 静力分析和动态静力分析。 图解法和解析法。 2. 确定机械上的平衡力(或平衡力偶) Mi s Pi Mi = - Jse Pi = -mas 而这惯性力Pi和Mi又可用一个大小等于Pi的总惯性力Pi ′代替；其偏离距离为h= Mi /Pi 。 h Pi′ Mi = 0 Pi = -mas (as=0或as≠0 ) 一、一般力学方法 由理论力学知：惯性力可以最终简化为一个加于构件质心S处的惯性力Pi和一个惯性力矩Mi；即 1. 作平面移动的构件 §4-2 构件惯性力的确定 a. 回转轴线通过构件质心 b. 回转轴线不通过质心 S Mi = -Js e ( e = 0 或 e ≠0 ) Pi = 0 3. 作平面复合运动的构件 e Mi S Pi h Pi＇ Mi = - Jse Pi = -mas 其中：h=Mi/Pi Mi = - Jse Pi = -mas 其中：h=Mi/Pi Mi h s Pi Pi′ 2. 绕定轴转动的构件 h1 A B 2 1 S1 3 M2 P2 P1 P1′ P2 ′ aS2 ′ aS1 h2 aS3 P3 曲柄滑块机构的一般力学受力分析 a. 代换前后构件的质量不变； Σmi= m i=1 n Σmi xi = 0 i=1 n Σmi yi = 0 i=1 n Σmi ( x2i + y2i ) = 0 i=1 n 1. 基本概念 设想把构件的质量，按一定条件，用集中于构件上某几个选定点的假想集中质量来代替。 b. 代换前后构件的质心位置不变； c. 代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。 二、质量代换法 假想的集中质量称为代换质量，代换质量所在的位置称为代换点。 2. 质量代换的等效条件 m2 m1 s 3. 质量代换法 a. 动代换。同时满足上述三个代换条件的质量代换。对连杆有： mB+mK = m2 mBb = mKk mBb2+mKk2 = Js2 b. 静代换。只满足上述前两个代换条件的质量代换。(忽略惯性力矩的影响) mB=m2c/(b+c) mC=m2b/(b+c) mB+mC = m2 mBb = mCc b c §4-3 运动副中摩擦力分析 于是有：tana = Px / Py Px—有效分力 Py—有害分力 而： N = -Py F = f N 1. 平面摩擦 1 2 P F N R21 j 一、运动副中的摩擦 Px Py a v R—总支反力，正压力与摩擦力的矢量和；R与N之间夹角用j表示，称作摩擦角。 结论： (1) 摩擦