《机械设计手册》第一、第二节.ppt

第四章平面机构力分析，结束，一，作用于机械的力，1 )驱动力： fv为锐角，正功，原动力由原动机提供，它是驱动力。 驱动力只是动力吗？ 2 )阻抗力： fv为钝角，作为负功常说的力：原动力、摩擦力、运动副反力、重力、惯性力。 说到摩擦力，大多被认为是有害的抵抗。 搅拌机，带传动，自行车呢？ 运动副反作用力(法线、切线)是内力还是外力？ 你在工作吗？ 什么时候应该考虑重力？ 工作怎么样？惯性力是什么性质的力，大小是怎么求的？它是正功还是负，什么时候用，可以忽略吗？机构力分析的任务、目的和方法、结束、二、机构力分析的任务和目的；一)为了确定运动副中的反作用力并计算强度、机械效率、摩擦磨损、轴承结构等；二)确定作用于机械的平衡力(或平衡力偶数)，根据作用于机构的已知外力(或偶数)； 确定维持规定运动规律所需的未知外力(或偶数)、三、机构力分析方法1 )不考虑静力学因素(低速机械)2)动态静力学方法将惯性力视为外力，除相应构件外，还用静力方法分析解法、解析法，结束，4-1构件惯性力的确定，惯性力的确定：已知构件的质量、惯性力矩和运动学实际：在设计新机器时，如果还没有进行力分析，就无法计算强度，构件的质量、转动惯量是未知的。 常用方法：以模拟和经验式或纯静力学方法，在某一特定位置估算机构尺寸、材料。 粗略得到质量、转动惯量，将其作为初始值代入，进行力分析。 进行强度计算并对其进行修正，直到第一次力分析完成。 这个过程是反复循环进行的。 直到满足要求。 结束，一，一般力学方法，一)将FI作为平面复合运动的要素如图所示直线移动到lh，使两者合为一体。 2 )平面移动部件，3 )围绕固定轴旋转的部件，惯性力FI=-mas，惯性力矩MI=-Js， 结束、二、质量置换法、确定惯性力和惯性力矩a、复杂地将部件质量简化为几个集中质量仅惯性力质量置换法、1、运动置换问题、三个方程式、四个未知量(b、k、mB、mK )、确定b， 结束2，质量置换法，确定惯性力和惯性矩a，复杂地将部件的质量简化为几个集中质量仅惯性力质量置换法，2，同时选定静置换问题(两点置换)，同时选定b，c，条件1，2，结束，2，质量置换法，确定惯性力和惯性矩a， 复杂地将部件的质量简化为几个集中质量仅惯性力质量置换法、2、同时选定静置换问题(两点置换)，同时选定b、c，条件1、2、结论：1)仅满足两置换点的接线2 )静置换简单方便，置换点b、c可自由选定。 在一般要求机构中，静态置换较多。 3 )动态置换符合质量置换的所有条件。 您只能选取一个替换点，另一个替换点由替换条件决定。 4 )当采用静置换时，惯性矩产生误差，结束，4-2运动副中摩擦力的确定，另一方面，移动副中摩擦力的确定，摩擦力F21:Ff21=fFN21，外载荷一定时，法线反作用力FN21的大小与运动副表面的几何形状有关。 (1)平面： FN21=GFf21=fG，2 )槽面： FN21=G/sinFf21=fFN21=fG/sin，当量摩擦系数： fv=f/sin，Ff21=fvG，结束，另外一方面，移动副摩擦力决定，摩擦力F21:Ff21=fFN21，外载荷一定时，法线反作用力FN21的大小为运动副表面的几何形状3 )半圆柱面FN21=kGFf21=fFN21=fkG，圆柱面为点，线接触： k1均匀圆柱面接触： k=/2则处于两者之间。、当量摩擦系数： fv=fk、Ff21=fvG、结束、二、移动副总反作用力的确定、1、平面移动、FR21=FN21 Ff21、Ff21=FN21tan、摩擦角=arctanf、总反作用力方向的确定： (1)相对于法线方向反作用力倾斜摩擦角，(2)偏航方向与相对速度方向相反，结束、2， 斜面移动(1)滑块沿斜面上升，力平衡条件： F G FR21=0，由力多边形得到： f=gtan ()，(2)滑块沿斜面下降(驱动力为g )，同样： frr21=0f=gtan(-)，注意：1)此时，f0，滑块在负荷g下自力下降，滑动迅速静止2 )当时，f0、滑块在负荷g下无法自力下降，可以在外部推进力下滑动。 -施加自锁()、末端、3、螺旋对的摩擦、(1)矩形螺钉、扳手力矩m紧固螺母：类似于用螺旋千斤顶克服负荷g抬起重物。 施加扳手力矩m旋松螺母： m0(即):如果螺钉本身能够在负荷g下自由旋松，则以一定速度旋松螺母需要外在扭矩。 自锁，结束，3，螺旋副的摩擦，(2)三角形螺丝(相当于曹面摩擦)，用矩形螺丝式代替v即可。三角螺纹齿型半角为槽型半角=90-、当量摩擦系数： fv=f/sin=f/cos、当量摩擦角： v=arctanfv、结束、三、旋转副中摩擦力的确定、1、轴径的摩擦、轴径在轴承中旋转摩擦力阻止旋转、结束， 摩擦圆半径： =fvr半圆柱面摩擦：Ff21=fvGfv=(1/2)f，运动副反作用力： FR21=FN21 Ff21=G，摩擦阻力转矩： MF=ff21r=gfvr=fr21，1 )等速旋转时，轴承总反作用力fr21与摩擦圆正交. 2 )等速旋转情况下，Mf=FR21=G，与平面摩擦系数类似. 其大小fv与r有关。 3 )将MD和g合成为g，a=Md/G，1，轴径的摩擦，结束，2，总反作用力的确定，1 )平衡条件总反作用力方向。 2 )考虑到摩擦，总反作用力与摩擦圆相接。 3 )摩擦转矩的方向总是与转向相反的方向(阻止)。 例如，力矩相对于总反作用力FR21的轴心的方向必须与相对于转向装置12的方向相反。 结束，例4-1将曲柄1作为有源部件，求出各部件的受力方向。 (忽略重力、惯性力)、结束、3、轴端摩擦、微环，其上的压力p为常数面积ds