机械原理教学资料-PPT第八章.ppt

第八章 平面机构的力分析,8-1 作用在构件上的力,1）驱动力,正功（输入功）,2）阻力：,有效阻力,有害阻力,有效功（输出功）,3）重力,重心下降作正功,重心上升作负功,4）运动副反力：,正压力,摩擦力,不作功,负功,5）惯性力（虚拟力）：,加速运动,阻力,减速运动,驱动力,8-2 运动副反力的确定,一、移动副中的反力,1、平面移动副反力,根据滑快A的平衡，,Ff与VAB相反，大小根据滑动摩擦定律,摩擦角,f摩擦系数（材料、光滑度、润滑）,确定RBA,（力的三要素：点、方向、大小）,方向：RBA与VAB成90+,大小,（1）,A加速运动,（2）,A减速直至静止，若A原来不动，自锁,（3）,A匀速或静止,F作用线作用在接触面之外，确定RBA,如果材料很硬，可近似认为两反力集中在b、c两点,2、楔形面移动副反力,xoy面,yoz面,f当量摩擦系数当量摩擦角,与平滑块相同，楔形滑块所受的运动副总反力RBA与VAB成90+角,RBA：大小由平衡方程求得。,二、转动副中的运动副反力,1、径向轴颈，止推轴颈,2、径向轴颈的反力,由实验测量得：,f0径向轴颈的当量摩擦系数,（与材料、粗糙度、润滑条件有关）,确定RBA：,RBA与y方向成角,其中：,（f为滑动摩擦系数）,（该式当A、B间存在间隙时成立）,若A、B间没有间隙：,对于A、B间没有摩损或磨损极少的非跑合者，,f0=1.56f,对于接触面经过一段时间的运转，其表面被磨成平滑，接触更加完善的跑合者，,f0=1.27f,由 式知：,只与f0，r有关，P变向时，RBA变向，但相对轴心O始终偏移一个距离，,即RAB与以O为圆心，以为半径的圆相切，与摩擦角作用相同，此圆决定了总反力作用线的位置，称摩擦圆,由于摩擦力矩阻止相对运动，RBA相对轴心O的力矩为AB相反。,RBA：大小,RBA=Q,方向,与Q相反,作用线,与摩擦圆相切，对O的矩与WAB相反,根据力偶等效定律，M和Q合并成合力Q,（1）,A作减速至静止，原来静止，自锁,（2）,（3）,A匀速转动，或保持静止,A加速运动,3、止推轴颈的摩擦力,r当量摩擦半径,非跑合：,跑合：,例：已知各转动副半径r，fo，F,求，R41，R21，R23，R45，M3的方向，R14，R12，R32，R34（不计各构件的重力和惯性力）,8-3 构件惯性力的确定,作平面复杂运动 的构件,Fi Mi,平面移动,-mas,0,平面一般运动,-mas,-Js,定轴转动,轴线通过质心,匀速,0,0,变速,0,-Js,轴线不通过质心,匀速,-mas,0,变速,-mas,-Js,8-4 机构的力分析,一、目的,1、确定运动副反力,2、确定机械的平衡力（力矩）,（为保证机构按给定的运动规律运动，必须施加驱动力（力矩）与已知外力相平衡，这种未知力（力矩）称为平衡力）,二、算法,静力计算：,动力计算：,（低速）不考虑惯性力，看成平衡系统,（高速）考虑惯性力，看成平衡系统,三、计算理论：动态静力法,（根据达朗贝尔原理，假想地将惯性力加在产生该力的构件上，构件在惯性力和其他外力的作用下，认为是处于平衡状态，因此可以用静力计算的方法进行计算）,四、分析步骤,1、运动分析（假设原动件匀速运动）,2、计算惯性力,3、考虑反力、惯性力、重力、驱动力、生产阻力的平衡,4、解方程（图解法，力多边形）,例：鄂式破碎机中，已知各构件的尺寸、重力及其对本身质心轴的转动惯量，以及矿石加于活动鄂板2上的压力Ft。设构件1以等角速度1转动，其重力可以忽略不计，求作用在其上E点沿已知方向x-x的平衡力以及各运动副中的反力。,8-5 速度多边形杠杆法,一、力学原理：虚位移原理,对整个机构由虚位移原理得,从P点到力Fj的距离,力Fj的功率：,（作用在构件上的所有外力对转向速度多边形极点的力矩之和为零）,注意点：,1、将力偶矩转化为力偶,2、可以不转速度多边形，将力转90后，平移到速度多边形上,