第4章_平面机构力分析ppt课件.ppt

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1、第4章平面机构力分析4.1概述4.2构件惯性力的确定4.3运动副中摩擦力的确定4.4考虑摩擦时机构的受力分析4.5不考虑摩擦时机构的动态静力分析徐州工程学院§4—1概述一、作用在机械上的力机械在运动过程中，作用在机械上的力包括：原动力、生产阻力、重力、惯性力、运动副反力（可分为摩擦力和正压力）。根据力对机械运动影响的不同，可将其分为两大类：1、驱动力：驱使机械运动的力。驱动力与其作用点的速度方向相同或成锐角，其所作的功为正功，称为驱动功或输入功。2、阻抗力：阻止机械运动的力。阻抗力与其作用点的速度方向相反或成钝角，其所作的功为负功，称为阻

2、抗功。阻抗力又可分为两种：1）有效阻力，即工作阻力：用来克服为了改变工作物的外形、位置或状态等所受到的阻力，如机床上的切削阻力，起重机上重物的重力等。克服有效阻力所作的功，称为有效功或输出功。2）有害阻力：机械在运动过程中所受到的非生产阻力，如摩擦力、介质阻力等一般为有害阻力。克服有害阻力所作的功，称为损失功。二、机构力分析的任务和目的研究机构力分析的任务和目的主要有以下两方面：1、确定各运动副中的反力（正压力与摩擦力的合力）；运动副中的反力对于整个机械来说是内力，而对某个构件来说则是外力。2、确定机械上的平衡力（或平衡力偶矩）。所谓平衡

3、力是指机械在已知外力的作用下，为了使该机械能按给定的运动规律运动，还必须加于机械上的未知外力。三、机构力分析的方法机构的力分析包括对机构进行静力分析和动态静力分析。静力分析：适用于低速机械，不考虑各构件的惯性力；动态静力分析：适用于高速及重型机械，要考虑各构件的惯性力。机构力分析的方法：1、图解法2、解析法（√）误差大小：应用场合：绕非质心轴转动的构件和作平面复杂运动的构件。代换点的选择：加速度容易求得的点上，如转动副的中心。§4—3运动副中摩擦力的确定在机械运动时运动副两元素间将产生摩擦力。下面分析移动副、转动副和平面高副中的摩擦。一、

4、移动副中的摩擦图为滑块1与水平平台2构成的移动副，G为作用在滑块1上的铅垂载荷，设滑块1在水平力F的作用下等速向右移动。方向：与1相对于2的相对速度V12的方向相反。大小：Ff21=fFN21f——摩擦因数FN21FFf211）两构件沿单一平面接触两接触面间摩擦因数f相同时，摩擦力Ff21的大小取决于接触面的几何形状：FN21=G2）两构件沿单一槽形角为2θ的槽面接触FN21=G/sinθ3）两构件沿单一半圆柱面接触FN21=kG。系数k接触面为点、线接触时：k≈1接触面为整个半圆柱面均匀接触时：k=π/2其余情况下：k=1~π/2为了简

5、化计算，将摩擦力Ff21的计算式统一表示为：Ff21=f·FN21=fv·Gfv——称为当量摩擦因数fv运动副两元素为平面接触时：fv=f运动副两元素为槽面接触时：fv=f/sinθ运动副两元素为半圆柱面接触时：fv=kf∴常利用其它接触的移动副来增大摩擦力，如三角带传动。运动副中的法向反力与摩擦力的合力称为总反力。以FR21表示。总反力与法向反力夹角Φ称谓摩擦角2）总反力方向的确定tgΦ=∴Φ=arctanf总反力FR21方向的确定：1)总反力与法向反力偏斜一摩擦角Φ。2)总反力FR21与法向反力偏斜的方向与构件1相对于构件2的相对速度

6、V12的方向相反。例：如图所示的斜面机构中，将滑块1置于升角为α的斜面2上，G为作用在滑块1上的铅垂载荷（包括滑块自重）设此移动副摩擦角为Φ。试求：1）使滑块1沿斜面2等速上升（通常称此行程为正行程）时所需的水平驱动力F；2）保持滑块1沿斜面2等速下滑（称此行程为反行程）时所需的水平力F′。解：1）滑块等速上升：斜面2对滑块1的总反力为FR21。根据力的平衡条件：G+FR21+F=0方向：√√大小：√？？作力多边形∴F=G·tan(α+Φ)√2）滑块等速下滑：斜面2对滑块1的总反力为FR21′。根据力的平衡条件：G+F′+FR21′=0方

7、向：√√大小：√？？作力多边形，∴F′=G·tan(α-Φ)√v12由以上分析可知，当已经列出了正行程的力关系式后，反行程的力关系式可以直接用-Φ代替Φ即可，而不必再作力多边形来求解。在反行程中G为驱动力，当α>Φ时，F′为正值，是阻止滑块沿斜面加速下滑的阻抗力；当α<Φ时，F′为负值，其方向与图示方向相反，F′为驱动力，其作用是促使滑块沿斜面等速下滑。注意：F′=G·tan(α-Φ)3、螺旋副中的摩擦⑴、矩形螺纹施加扳手力矩M旋紧螺母:类似于用螺旋千斤顶克服载荷G，将重物升起。若M＞0（即＞）：表明螺纹本身在载荷G作用下能自行松脱

8、，M成为阻止螺母加速松退的阻力矩。施加扳手力矩M放松螺母：若M＜0(即<)：表明螺纹本身在载荷G作用下能够自锁，需借助外力矩才能使螺母松脱，M成为驱动力矩。二、转动副中的摩擦转动副中