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第八章 平面机构的力分析（一）教学要求1、 掌握惯性力的计算，掌握运动副中摩擦力的计算2、 掌握动态静力分析法，速度多边形杠杆法（二）教学的重点与难点1、 惯性力的作用点，当量摩擦角与当量摩擦圆2、 动静法，速度多边形杠杆法（三）教学内容8-1 作用在构件上的力一、1）驱动力正功（输入功）2）阻力：有效阻力有效功（输出功） 有害阻力3）重力重心下降作正功 重心上升作负功4）运动副反力：正压力不作功 摩擦力负功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A的平衡，（方向相反）与相反，大小根据滑动摩擦定律即 f材料、光滑度、润滑摩擦角确定RBA力的三要素：点、方向、大小方向：与成大小（平衡条件）， （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： 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成角RBA：方向，大小无作业二、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： （a）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（a）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WAB相反。RBA：大小 RBA=Q方向 与Q相反作用线 与圆相切，对O的矩与WAB相反根据力偶等效定律，M和Q合并成合力 （1），A作减速至静止，原来静止，自锁（2），A匀速转动，或保持静止（3），A加速运动3、止推轴颈的摩擦力当量摩擦半径非跑合：跑合：4、高副的运动副反力滑动，滚动（不考虑） 例：（见第六版P410）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）解：连杆2受压，先分析连杆2的受力力F作用下，ABCW21，逆时针。杆2受压，R12向右，且对转动中心的矩为W21相反，R12在上方。BCDW23，逆时针，R32向左，且与W23相反，R32在下方。由杆件2的平衡得：R12与R32作用线共线（内公切线）分析构件1受力（R12=-R21）分析构件3受力（R32=-R23）R23，R43，M3R43=-R23，且R43对D的矩与W34相反。R23与R43构成一顺时针力偶，与M3平衡，M3逆时针。8-3 构件惯性力的确定（第六版 P397）作平面复杂运动平面移动 O平面一般运动 定轴转动：轴线通过质心匀速 O O 变速 O 轴线不通过质心匀速 O 高速 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：（低速）不考虑惯性力，看成平衡系统动力计算：（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，力各边形）例：鄂式破碎机中，已知各构件（P366）的尺寸、重力及其对本身质心轴的转动惯力，以及矿石加于活动鄂板2上的压力Fr。设构件1以等角速度W1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。解：1、运动分析，2、计算惯性力，3、受力分析（以2和3为示力体）考虑2的平衡 （为正，方向同圆，为负，方向相反）考虑了的平衡： 杆组2，3平衡：（列力矢量方程）方向大小 ？力多边形法（选比例尺，a）求出：R12，R43R12=-R21考虑1的平衡：方向 大小 ？ ？力多边形，求出Fb,R41。作业：P545，题9-58-5 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的功半：（1）式可变为： 或（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如果构件上还有力偶矩作用2、可以不转速度多边形，将力转90后，平均到速度多边形上上述方法中，把速度旋转90，我们可以不把速度多边形回转90，而是将所有外力沿同一方向回转90，然后平移到速度多边形上，待求得平衡力Fb后，再把它反转90即得其真实的方向。