《力分析、自锁》PPT课件.ppt

1、了解作用于机构的力和机构力分析的目的和方法了解构件惯性力的确定方法和机构动态静力分析的方法了解几个最常见的运动副中的摩擦力可以分析和修正简单的机械的机械效率和机构自助摇滾乐定的条件。 本章教学目的，第三章平面机构的动力分析，机构力分析的目的和方法运动员副中的摩擦机构的静力分析部件惯性力的确定不考虑摩擦机构的动态静力分析机构的效率和自摇滾乐，本章教育内容，3.1机构力分析的目的和方法，1 .作用于机械的力，1 .作用于机械系统的内外分： 2 )内力：运动副中的反作用力(运动副的法线力和切线力，即包括正压力和摩擦力在内的两者的合力为总反作用力)，2 )，功的正负分：1 )驱动力：驱动机器产生运动的

2、力。 其力以与其作用点的速度方向相同或成锐角为特征，将功称为正功，驱动功或输入功。 阻抗力：阻止机器运动的力量。 的双曲馀弦值。 其特征在于，该力与其作用点的速度方向成相反或钝角，功成负值。 一、作用于机器的力(续)、阻力可分为有益的阻力和有害的阻力。 (1)有益抵抗：因为是为了完成有益的工作必须克服的生产抵抗，所以也称为有效抵抗。 (2)有害阻力：指机器在运转中受到的非生产无用阻力，如有害摩擦力、介质阻力等。 请注意，摩擦力和重力同时是正办事儿驱动力和负办事儿阻力。 有效工作(输出工作):克服有效阻力的工作。 损失工作(输出工作):克服有害阻力的工作。 二、机构力分析的目的和方法，1 .机构

3、力分析的任务，1 )运动副中的反作用力(运动副两要素接触处彼此的作用力)-确定校正强度、摩擦、磨损、效率等所需的资料，2 )确定为了按规定的规则使机构动子运动而必须施加在机械上的平衡力(已知的外力和平衡未知的外力) 2 .机构力分析的方法，1 )对低速机械：采用静力分析方法2 )对高速和重机：一般采用动态静力分析法。 3.2运动副中的摩擦，一，研究摩擦的目的，1 .摩擦对机械有不良影响，1 )机械运转时的动力浪费机械效率，2 )使运动副要素受到磨损零配件的强度、机械的精度和工作可靠性的机械寿命，3 )使运动副要素发热膨胀，运动副啮合机械的运转不灵活，4 )机械的润滑状况2 .摩擦的有用方面：一

4、、研究摩擦的目的(续)，有很多机器利用摩擦工作。 例如，带传动、摩擦齿轮离合器、刹车器等。 二、移动副处的摩擦- 2，1 .移动副处的摩擦力的确定，Ff21=fF N21，在卸载时间节点中，运动副两要素间的法线反作用力的大小与运动副两要素的几何形状有关：1 )两部件沿着单一平面接触，FN21=FQ接触面整体的各处的法线反作用力的垂直方向的分力的总和如果采用FN21=kFQ (k 11.57 )、v -当量擦拭系数，4 )的正规式，则无论两个运动子要素的几何形状如何，在两个要素间产生的折动摩擦力都可以用公式：进行校正。 二、移动副中的摩擦(续)-2，5 )沟面接触效应，在运动副的两个要素为沟面或

5、圆柱面接触的情况下，当v的其他条件均相同时，在沿沟面或圆柱面接触的运动副的两个要素之间产生的折动摩擦力平面有在运动副要素间产生的摩擦力。 2 .移动副中总反作用力的确定，1 )总反作用力和摩擦角，总反作用力FR21 :法线反作用力FN21和摩擦力Ff21的合力。 摩擦角：总反作用力和法线反作用力之间的角度。2 )总反作用力的方向，二、移动副中的摩擦(接着)-2、FR21与移动副两要素接触面的公法线倾斜摩擦角的FR21和公法线偏离的方向与部件1相对于部件2的相对速度方向v12的方向相反，3 .斜面滑块驱动力的决定，1 ) 求出使滑块1沿着斜面2等速上升时所需的水平驱动力p，根据力的平衡条件(正行

6、程)，如果FP为负值，则成为驱动力的一部分，作用，二，移动副的摩擦(接着)，2 )为了保持滑块1沿着斜面2等速滑动所需的水平力p 根据力的平衡条件，当滑动件1滑动时，FQ是驱动力，FP是阻抗力，具有阻止滑动件1加速滑动的作用。 (逆行程)，将螺纹沿中径d2的圆柱面展开时，该螺纹向斜面扩展，该斜面的提升角a等于螺纹缠绕在中径d2上的螺纹提升角。 三、螺旋副中的摩擦、l-导程、z-螺纹头数、p-螺距、1 .矩形螺旋副中的摩擦、1 )矩形螺旋副的简化、螺旋副变为斜面机构可以进行力分析。 三、螺旋副中的摩擦(续)、2 )松开紧固和扭矩，紧固：相当于螺母柱在扭矩m的作用下克服q力等速向上移动，对滑块2施

7、加水平力p，使滑块2沿着斜面等速向上移动。 放松心情：相当于螺母柱向q力的方向等速向下移动，滑块2沿斜面等速向下移动。 1 )当量摩擦系数和当量摩擦角，2 )紧固和松动扭矩，3、螺旋副中的摩擦(续)，三角形螺丝适合紧固的矩形螺丝适合电力传动。 2 .三角螺纹在螺旋副处的摩擦，1 .轴颈摩擦，4，在旋转副处的摩擦，在总反作用力FR21下，FN21和Ff 21，4，在旋转副处的摩擦(续)，1 )摩擦扭矩和摩擦圆，摩擦力ff21。表示轴颈形成的力平衡条件，4，在旋转副处的摩擦(续)，2 ) (3)总反作用力FR21相对于轴颈轴心o的力矩的方向与轴颈1相对于轴承2的角速度w12的方向相反。 请注意，F

8、R21是部件2作用于部件1的力，是部件1受到的力。 w12是部件1相对于部件2的角速度。 部件2作用在部件1上的作用力FR21相对于旋转副中心的力矩是与部件1相对于部件2的角速度w12方向相反的方向。P64例题、四、旋转副中的摩擦(续)、2、推力滑动轴承(轴端)的摩擦、ds=2d、dFf=fdFN=f p ds、dFN=pds、非推力滑动轴承摩擦例：盘摩擦齿轮离合器、螺母柱与被连结部件端面间的摩擦。 推力滑动轴承摩擦：有始终相对旋转的轴端。 拉斯特轴颈和轴承之间的摩擦就是这样的。 四、旋转副中的摩擦(续)，2 )跑动的推力滑动轴承：轴端各处的压力p不相等，pr=常数，1 )非跑动的推力滑动轴承

9、：轴端各处的压力p相等，3.3平面机构的静力分析，另一方面，构件群静定条件旋转副：反力的大小与方向未知，作用点已知，2个未知数移动副：反力作用点和假定在n个元素的杆群中存在PL个低个子并且PH个高子，则总未知量的数目可列出： 2PL PH，n个元素可列出3n个平衡方程，并且元素群的静定条件可列出： 3n=2PL PH， 2 .从已知外力作用的杆群到求出施加在原子上的平衡力或平衡力矩为止，逐个求出各杆群中的运动副反作用力。图示的牛头刨床机构知道各部件的尺寸、原动子的位置角1、角速度1的方向、动作阻力Fr，尝试求出各运动副反作用力和施加在原动子1上必要的平衡力矩Mb。 例题P66、解1 )机构杆群

10、的分解选择适当的比例尺动作机构位置的运动概略图。 将机构分解为杆组(由部件4、5构成)和杆组(由部件2、3构成)。 首先从杆组进行受力分析。 2 )杆组的受力分析部件4为双力杆，杆组承受三力Fr、FR34、FR65。 画出的列平衡方程动作力的多边形，FR34、FR65、3 )杆组的受力解析部件2要求为二力杆的杆组接受三力FR43、FR63、FR12。 画面所设计的列平衡方程定动力的多边形，FR12、FR63、FR63、4 )要求作用于原动子的平衡力矩Mb原动子接受考虑了二力FR21、FR61以及平衡力矩Mb、三、摩擦的机构的静力解析，顺序相同。 在确定运动副反作用力时考虑摩擦力。 例题P68、

11、图示的铰链四轴机构中，知道机构的位置和尺寸，各旋转副的轴颈半径全部为r，当量摩擦系数全部为fv，作用于部件1的驱动力为Fd。 不记得重力和惯性力，试着求出作用于各运动副反力和从动件3的阻力矩。 (1)描绘摩擦圆半径=fvr、摩擦圆；(2)确定旋转副a、b、c上的反作用力，ABC变大，12的旋转顺时针，BCD变小，32的旋转顺时针，部件2为二力杆，受压，部件1受到三力的3.4部件惯性力的确定；(1) 施加在重心s上的惯性力和惯性力偶可使用总惯性力Fi代替Fi=Fi，作用线偏离重心s，2 .平面移动的部件，变速运动：等速运动变速运动：仅惯性力偶，等速旋转：产生离心惯性力，变速旋转：可使用总惯性力F

12、i代替Fi和MI，Fi=Fi 作用线从重心s起按照lh、2、质量置换法、1 .质量置换法、一定条件置换部件的质量，2 .置换点和置换质量、置换点：上述的选定点。 置换质量：集中在置换点的虚质量。 二、质量置换法(续)，2 )置换前后部件的重心位置不变，3 )置换前后部件对质量心的惯性矩不变。 在以原部件的质心为坐标原点的情况下，3 .质量置换时必须满足的3个条件：1 )置换前后的部件的质量不变，2 )质量置换法(接着)是以集中在通过部件的重心s的直线上的b、k两点的置换质量mB和mK来置换进行平面运动的部件的质量的置换法。 4.2个置换质量的置换法，5 .静态置换和动态置换，1 )动态置换：要

13、求3个置换条件满足云同步的置换方法。 二、质量置换法(续)，2 )静态置换：在一般工序修正计算中，为了方便修正计算，只满足前两个置换条件的质量置换方法。将通过构件质心s的直线上的两点b、c作为替换点，b及c可由云同步任意选择，为工程计算提供方便和条件，替换前后的惯性矩Js有误差，产生惯性矩的误差： 3.5考虑摩擦时机构的动态静力分析，在不考虑摩擦时机构的动态静力分析的步骤， 1 )求出各部件惯性力，将该惯性力发生的部件看作外力，2 )根据静定条件将机构分解为多个部件组和平衡力作用的部件，3 )从离平衡力最远的部件组(其外力全部已知)开始，对各部件组进行力解析，4 )力解析平衡力作用的部件P71

14、例3.4，在图示的颚式粉碎机中，已知各部件的尺寸、重量和对于重心轴的惯性矩、以及施加在动颚板上的生产电阻Fr。 作为原动子的角速度1，可以忽略其重力，尝试求出作用于原动子的平衡力和各运动副反力。 解1 )致动器的运动概略图，速度多边形和加速度多边形，2 )各部件的惯性力和惯性力偶，部件2、3的惯性力和惯性力偶，3 )动态静力修正计算，a )确定2、3部件(杆组)的各运动副的反作用力，下功夫，在绘图所示的牛头刨床机构中，各部件的尺寸，原动子的角速度w1 试求：机构的各动子的反作用力以及必须施加在动子1上的平衡力矩(忽略其他部件的重力和惯性力等)。 解：1、将该机构分解为由部件5和4以及部件3和2

15、构成的2个静定杆组，平衡力作用的部件1。 2 .按照上述顺序进行分析。 取力矩R65相对于e点的作用线的位置，例2 (续)，1 )组件组5、4的受力分析，大小：什么？ 方向：2 )组件组3、2的受力分析，组件3为研究对象，R23的大小和方向：2是二力组件R23=R32=R12 R23作用于点c，并且垂直于导杆3，组件3在点b处产生力矩，方向： 对点a的力矩：部件1对该部件的力平衡条件引起的信息帧的反作用力：例2 (续)，考虑r21=r12=r32、3-5摩擦时的机构的受力解析，2 )从二力杆开始分析，拉杆或受压，或其他杆求出作用于该杆的两力方向，3 )力分析已知的力所作用的部件，4 )力分析有

16、所要求的力的部件。 如图所示，例子1:是一四轴机构。 曲柄1是主动件，通过力矩M1向w1方向旋转，求出作用在旋转副b和c上的方向线的位置。 (图中折断线的小圆是摩擦圆。 解决问题时，不要考虑部件的自重和惯性力。 解：1 )在不考虑摩擦的情况下，各转子上的作用力应该通过轴颈的中心，部件2的双力棒这两个力的大小相等，方向相反，作用在同一直线上，作用线与轴颈b、c的中心线重合。 解析：机构的运动状况网络链接2受到拉伸力。 b，2 )修正摩擦时，作用力切向摩擦圆。 解析：回转副b处：部件2、1间的夹角g逐渐减小，w21为顺时针方向，2受到拉力，作用力R12在摩擦圆上切断。 在副旋转体c中，部件2、3之间的夹角b逐渐增大w23，使其朝向顺时针方向。 R32切在摩擦圆下