文档介绍：了解作用在机构上的力及机构力分析的目的和方法;
掌握构件惯性力的确定方法和机构动态静力分析的方法;
能对几种最常见的运动副中的摩擦力进行分析和计算。
本章教学目的
第四章平面机构力分析
机构力分析的目的和方法
构件惯性力的确定
运动副中的摩擦
不考虑摩擦和考虑摩擦时机构的受力分析
本章教学内容
本章重点:
构件惯性力的确定及质量代换法
图解法作平面机构动态静力分析
考虑摩擦时平面机构的力分析
本章难点:
机构的平衡力(或平衡力矩)及构件的质量代换两个概念。
一、作用在机械上的力
1. 按作用在机械系统的内外分:
1) 外力:如原动力、生产阻力、介质阻力和重力;
2) 内力:运动副中的反力(也包括运动副中的摩擦力和惯性力引起的附加动压力)
2、按作功的正负分:
1) 驱动力:驱使机械产生运动的力。
2) 阻抗力:阻止机械产生运动的力。
特征:
(M,同向),作正功。称驱动功或输入功。
特征:
(M,反向),作负功。
§4-1 机构力分析的目的和方法
阻抗力又可分为有益阻力和有害阻力。
(1)有益阻力——生产阻力(工作阻力),如切削力。
(2)有害阻力——非生产阻力,如摩擦力、介质阻力。
注意
摩擦力和重力既可作为作正功的驱动力,也可成为作负功的阻力。
有效功(输出功):克服有效阻力所作的功。
损耗功(输出功):克服有害阻力所作的功。
1. 机构力分析的任务
1)确定运动副中的反力及各构件的受力;
2) 确定为了使机构原动件按给定规律运动时需加于机械上的平衡力。
——设计构件的尺寸、形状、强度及整机效率等。
驱动力
阻抗力
确定机构所能克服的最大阻力(即机器的工作能力)。
驱动力
阻抗力
确定原动机的功率。
二、机构力分析的目的和方法
2. 机构力分析的方法
具体方法:利用达朗伯原理。有图解法和解析法。
静力分析(static force analysis)——用于低速,惯性力的影响不大。
动态静力分析(dynamic force analysis)——用于高速,重载,惯性力很大。
§4-2 构件惯性力的确定
一、一般力学方法
1. 作平面复合运动的构件
作平面复合运动的构件上的惯性力系可简化为:加于构件质心上S的惯性力FI和一个惯性力偶MI。
S
lh
绕质心的转动惯量
用一个力简化之
2. 作平面移动的构件
变速运动:
等速运动:
B
C
S
as
FI
MI
1)绕通过质心的定轴转动的构件
3. 绕定轴转动的构件
2)绕不通过质心的定轴转动
等速转动:
等速转动:产生离心惯性力
变速转动:
可以用总惯性力FI’来代替FI和MI ,FI’= FI,作用线由质心S 偏移 lh
变速运动:只有惯性力偶
二、质量代换法
1. 质量代换法
按一定条件,把构件的质量假想地用集中于某几个选定的点上的集中质量来代替的方法。
2. 代换点和代换质量
代换点:上述的选定点。
代换质量:集中于代换点上的假想质量。
在确定构件惯性力时,如用一般的力学方法,就需先求出构件质心的加速度和角加速度,如对一系列位置分析非常繁琐,为简化,可采用质量代换法。
2)代换前后构件的质心位置不变;
3)代换前后构件对质心的转动惯量不变。
以原构件的质心为坐标原点时,应满足:
3. 质量代换条件
1)代换前后构件的质量不变;
静代换
动代换