4平面机构的力分析.doc

第四章平面机构的力分析第一讲一.作用在构件上的力及其分析方法（30分钟）； 二•构件惯性力的确定（20分钟）；三.运动副中摩擦力的确定（50分钟）1. 作用在构件上的力及其分析方法（10分钟）1. 作用在构件上的力1） 驱动力——促使机构运动的力特征：力与受力点速度方向相同或成锐角2） 阻抗力——阻止机构运动的力特征：力与受力点速度方向相反或成钝角2. 力分析的H的和方法1） H的：确定运动副小反力，从而计算构件强度；确定机械功率、效率； 确定平衡力2） 方法：不计惯性力——静力分析（低速机械）计及惯性力——动态静力分析（高速机械）（图解法、解析法）3. 动态静力分析（理论力学知识一回顾）1） 何谓动态静力分析（达朗伯原理）：根据理论力学的达朗伯原理，如果把惯性力（指总惯性力）视为外 力加在产生惯性力的构件上，则该机构仍可视为处于平衡状态，因而仍 可采用静力分析的方法进行力的分析2） 分析步骤a） 运动分析（假设原动件匀速运动）b） 计算惯性力c） 考虑反力、惯性力、重力、驱动力、生产阻力的平衡d） 解方程（图解法，力各边形）%1. 构件惯性力的确定（30分钟）1. 作平而移动的构件质心处的惯性力F/3 = 一叫a S32. 定轴转动：轴线通过质心——匀速时惯性力偶矩A//】=0——变速吋只有惯性力偶矩= -Jsla}轴线不通过质心——匀速时惯性力偶矩册门=0——变速时惯性力Flx =-m.asx以及惯性力偶矩A/门=-JS]a}3. 作平而复合运动的构件惯性力Fl2 = -m2aS2 ；惯性力偶矩A/" = -JS2a2 合成为：总惯性力F；2 = F/2,且磅的作用线偏离质心一•距离為—2 = M/2 / F"%1. 运动副中摩擦力的确定（40分钟）（一）移动副中的摩擦取 A=d-f/)理论上，圆柱面半量摩擦系数几的选择（对于转动和移动均如此）： 不论何种摩擦系面，摩擦力均可表示成载荷与半量摩擦系数的乘 积，即：F2l=Q-fv 关于当量摩擦系数几：a） 几是对研究问题方便所引入的物理量，那么在研究不同摩擦表 面的摩擦力吋均使用F2I =Q-fv （与平面摩擦相同）。

b） 必须注意引入fv并非摩擦系数f或者是半量载荷大小发生变 化，实际是正反力大小随接触表面形状不同而改变c） 槽面、圆柱面…摩擦力大于平面摩擦力（/、0相同）即接触表 面儿何形状的改变可以使摩擦力大小发生变化（V带传动、螺纹连接、 摩擦轮传动……）2.移动副中总反力的确定及力分析（以斜而为例）Q图示斜面上滑块上：P：外力Q：载荷N ：正反力F :摩擦力R = F+N必=尸2% =小.% =于力平衡条件：P+R+Q = OP = Q-tg（a +（p）结论：在含有移动副的机构考虑摩擦力的力分析中，只需要将反力N用 与其偏移角 （摩擦角＜p = tg~f）的尺力來替代，就等于考虑了摩擦力 的影响（注意尺的偏斜与摩擦力同向），而不必再画出摩擦力同理分析斜面上滑块的下滑情况二）转动副中的摩擦1. 轴颈摩擦设轴颈受驱动力M〃，并匀速转动 该转动副中摩擦力合力F2l = fv Q 其中当量摩擦系数A=（i-|/） 其摩擦力矩 Al, =F2Cr = f^r^Q = p^Q （其中为摩擦圆半径）由力平衡条件：〔机座小总反力合力 R2\ = ~QM f = Md =R1\ P关于摩擦圆Q%1 摩擦圆是一个假想圆（ =人・厂），类似于摩擦角（锥）的概念。

1 半两构件具有相对转动时或者是转动趋势时，转动副小总反力切 于摩擦圆（平而摩擦种总反力恒切于摩擦锥）%1 转动副中摩擦阻力矩大小M/ 叽・p%1 对于含有转动副考虑摩擦的受力分析中，不能画出摩擦力，只需 用一个切于摩擦圆的反力尺表示原来通过转动中心的反力即可考虑摩擦时，机构中运动副总反力方位的判定：%1 不考虑摩擦，初定总反力方向；%1 总反力应切于摩擦圆；%1 总反力对轴颈中心之矩的方向与轴颈相对于轴承的角速度方向 相反2. 轴端摩擦1） 新轴端可假定整个接触而上的压强"二常数2） 跑合轴端可假定轴端和轴承接触面间处处等磨损，近似符合PD二常数由 此可知轴端中心部分的压强非常大，极易崩溃，故对于载荷较大的轴端 常做成空心的。