[工学]第八章平面机构的力分析.pptVIP

第八章 平面机构的力分析 本章重点： 注意： (1) 按力的功率的正负：以上力可归为以下两种:驱动力 和阻抗力。 二、机构力分析的任务和目的 1、确定运动副中的约束反力 三、机构动力分析的方法 动态静力分析法： §8－2 构件惯性力的确定 本章只讨论构件作平面运动时，构件惯性力的确定方法。设构件具有与运动平面相平行的对称平面。 2）以楔块1为示力体： 例1：已知各接触面间的摩擦角为φ，求驱动力F 和生产阻力Q 间的关系式。 例2: 在图所示的铰链四杆机构中，设曲柄1为原动件，M1为驱动 力矩，M3为生产阻力矩；不计重力和惯性力。 2）以连架杆3为示力体 三、高副中摩擦力的确定 例3 在图4-12所示的尖顶直动推杆盘形凸轮机构中，设G为作用于推杆上的载荷，已知机构尺寸、推杆与机架接触处的摩擦角j2、推杆与凸轮接触处的摩擦角j1和压力角a；求主动凸轮作用于推杆的推力F和载荷G的关系式。 解: 推杆受F、FR1、FR2和G的作用，他们的方向如图所示。由平衡条件可知： 机构力分析——动态静力分析 本 章 要 点 1）作用于机构上的力，力分析的任务和方法。 2）移动副和平面高副中摩擦力与总反力的确定， 转动副中摩擦力矩和总反力的确定。 3）惯性力和惯性力矩的确定方法。 4）简单机构的动态静力分析方法。 作力多边形(μF)，可得： 作力多边形，可得： 又由构件2的平衡条件: b）求构件1平衡力及反力 ∵ R21=－R12 则： 由力图可求出：Fb和Ｒ41 。 §8-5 速度多边形杠杆法 一、虚位移原理 对整个机构由虚位移原理得： 进行机构力分析时，有时仅需知道应加于其上的平衡力和平衡力矩，而不必求各运动副反力。 或平衡力加在不与机架相连的构件上，需先求平衡力再求运动副反力。 宜用速度多边形杠杆法求解！ 设Fj为已知作用在机构上任一个外力(包括惯性力)，dsj和 vj是 Fj作用点J的微小位移和线速度，θj为Fj与dsj(或vj)之间夹角，dAj和 Pj是力 Fj所作的微小功和功率。 ∴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！ 二、速度多边形杠杆法 从任意极点P，以比例尺μv作线段pj代表vj ，再绕极点旋转90°，将Ｆj平移到点 j， 则力Fj的功率： hj为Fj对极点p的力矩。 外力矩处理方法： hj 转化为构件上两选定点A、B处两个力构成的力偶: j 注意点： １、可以不转速度多边形，将力转90°后，平移到速度多边形上。 例8-7：已知连杆2质心处的惯性力Fi2和惯性力矩Mi2，加于活塞上的外力F3。 求曲柄销上的切向平衡力Fb或平衡力矩Mb 。 ２、力转动或速度转动时方向必须要一致。 解：1) 将Mi2化成作用于B,C两点的一个力偶 F： Mb 2）以比例尺 作转向速度多边形pbcs2 ； p b c s2 c s2 b 转90° 3) 将各力平移到转向速度多边形上对应点 ,对p点取矩,得： 或 例：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） * 本章难点： 运动副中摩擦力的确定，构件惯性力的确定，机构的动态静力分析。 运动副中总反力的确定。 1）驱动力——正功(输入功), 功率P 0 或α为锐角。 2）阻力——负功，功率P 0 或α为钝角。 3）重力 —— 重心下降作正功，重心上升作负功 。 4）运动副反力——对机构为内力，对构件为外力。 5）惯性力—— 由构件加速度引起的虚拟力。 一、作用在机械上的力 P=F·v=Fvcosα0 §8-1 机构力分析的任务、目的和方法 有害阻力：非生产阻力。 有效阻力：生产阻力,有效功 (输出功) 。 切向反力(摩擦力) ：负功。 法向反力(正压力) ：不作功。 (3) 惯性力是一种假想的力；当加速时，惯性力是假想阻力； 当减速时，惯性力是假想驱动力；机构加惯性力后可认 为处于静力平衡状态，可进行动态静力分析。 (4) 摩擦力不一定都是有害阻力；有的情况下，摩擦力成为 驱动力。 (2) 按力的作用位置：以上力可分为内力和外力:驱动力、 阻力、重力对机构和构件都为外力。运动副反力对 机构为内力，对构件都为外力。 运动副约束反力的确定对构件强度计算，确定机械效率及研究机械的动力性能等都是必需的。 2、确定平衡力（或平衡力矩） 平衡力(或平衡力矩)是机构在已知外力作用下，为使机构能按给定