华北理工大学机械原理复习课件第四章平面机构的力、自锁和效率解读.ppt

机 械 原 理 第四章 平面机构的力分析 §4-1 概述 §4-2 运动副中总反力的确定 §4-3 不考虑摩擦时平面机构的动态静力分析 §4-4 机械的效率和自锁 §4-5 考虑摩擦时机构的受力分析 §4-1 概述 与其作用点的速度方向相同或者成锐角； 一、作用在机械上的力 （1）驱动力 （2）阻抗力 驱动机械运动的力。 其功为正功， 阻止机械运动的力。 与其作用点的速度方向相反或成钝角； 其功为负功， 称为阻抗功。 1）有效阻力 其功称为有效功或输出功； 称为驱动功 或输入功。 （工作阻力）：克服这种阻力就完成了有效的工作 （非生产阻力）：克服这种阻力纯粹是一种浪费 其功称为损失功。 有重力、摩擦力、惯性力等，根据对机械运动的影响，分为两类： 2）有害阻力 作变速移动时，则 FI3 ＝－m3aS3 若曲柄轴线不通过质心，则 FI1＝－m1aS1 MI1＝－JS1α1 若其轴线通过质心，则 MI1＝－JS1α1 FI3 aS3 C 3 A B 1 aS1 S1 α1 FI1 MI1 以曲柄滑块机构为例 A B C 1 2 3 4 （3）作平面复合运动的构件（如连杆2） FI2＝－m2aS2 MI2＝－JS2α2 可简化为总惯性力FI2 ′ lh2＝MI2/FI2 F?I2 偏离的方向与α2方向相反。 B C 2 S2 m2 JS2 FI2 MI2 lh2 aS2 α2 FI2 ′ 三、机构力分析的任务 确定运动副中的总反力(运动副元素上的正压力和摩擦力的合力) 确定平衡力及平衡力矩：是指机械按给定的运动规律运动，所必需加于机械上的与已知外力、力矩相平衡的未知外力或力矩 它是研究运动副的摩擦、磨损，计算构件强度等的基础。 根据负荷确定所需原动机的功率。或反之。 四、机构力分析的方法 静力分析 低速机械 动态静力分析 高速机械或重型机械要考虑惯性力和惯性力矩 按求得结果的方法有：图解法和解析法 按是否考虑惯性力的影响，力分析分为： 按是否考虑摩擦，有考虑摩擦的力分析和不计摩擦的力分析 移动副中滑块在力F 的作用下右移时, 所受的摩擦力为 Ff21 = f FN21 =f G 式中 f 为 摩擦系数。 FN21 的大小与摩擦面的几何形状有关。 FN21=G/sin?， Ff21= f FN21=f G/sin?= fv G 1．移动副中摩擦力的确定 θ θ G G FN21 F v12 式中， fv为 当量摩擦系数 fv = f / sinθ 2 1 Ff21 FN21/2 FN21/2 一、移动副中总反力方向的确定 §4-2 运动副中总反力的确定 若为半圆柱面接触: FN21= k G，（k = 1~π/2） 摩擦力计算的通式: Ff21 = f FN21 = fvG 其中, fv 称为当量摩擦系数, 其取值为: 平面接触: fv = f ； 槽面接触: fv = f /sinθ ； 半圆柱面接触: fv = k f ，（k = 1~π/2）。 说明 引入当量摩擦系数之后, 使不同接触形状的移动副中 摩擦力的计算和比较大为简化。 因而这也是工程中简化处理问题的一种重要方法。 G 称 为摩擦角， （2）总反力方向的确定 运动副中的法向反力与摩擦力 的合力FR21 称为运动副中的总反力， 总反力与法向力之间的夹角φ， 即 φ ＝ arctan f 移动副中总反力方向的确定方法： 1）FR21偏斜于法向反力FN21一摩擦角φ ； 2） FR21偏斜的方向应与相对速度v12的方向相反。 正行程：F＝ G tan(α +φ) 反行程：F ＝ G tan(α? φ） ′ FR21 Ff 21 FN21 F G v12 1 2 φ 例4-1 斜面机构 二、螺旋副中的摩擦 拧紧：M ＝ Gd2tan(α +φv)/2 放松：M′＝Gd2tan(α ? φv)/2 例 螺旋机构 三、转动副中摩擦力的确定 1 径向轴颈中的摩擦 1）摩擦力矩的确定 转动副中摩擦力Ff21对轴颈的摩 擦力矩为 Mf = Ff21r = fv G r 轴颈2 对轴颈1 的作用力也用 总反力FR21 来表示, 故 Mf = fv G r 式中 ρ = fv r , =FR21ρ 2 转动副中总反力方向的确定方法 （1）根据力的平衡条件，确定总反力的大小； （2）总反力与摩擦圆相切；