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文檔簡介
第九章平面機(jī)構(gòu)的力分析§9-1研究機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法1一、作用于機(jī)構(gòu)中力的分類1)驅(qū)動力:使機(jī)構(gòu)運(yùn)動的力。作正功-輸入功2)阻力:阻止運(yùn)動的力。作負(fù)功有效阻力(工作阻力)-有效功或輸出功有害阻力:損失功3)運(yùn)動副反力:運(yùn)動副中產(chǎn)生的反作用法向反力-正壓力切向反力-摩擦力4)重力:作用于構(gòu)件質(zhì)心上的地球引力5)慣性力:加在變速運(yùn)動構(gòu)件上的虛擬力2注意:運(yùn)動副反力---對整體機(jī)構(gòu)而言是內(nèi)力,但對于單個(gè)構(gòu)件或桿組分析時(shí)則是外力。平衡力或平衡力矩---與驅(qū)動力或阻力相平衡的未知外力(或力矩)
3二、研究機(jī)構(gòu)力分析的目的和方法
研究機(jī)構(gòu)力分析的目的1)確定機(jī)構(gòu)運(yùn)動副反力2)確定機(jī)構(gòu)需加的平衡力或平衡力矩研究機(jī)構(gòu)力分析方法低速:靜力計(jì)算高速:動力計(jì)算--動態(tài)靜力法(對整個(gè)機(jī)構(gòu)或其中構(gòu)件皆可用靜力平衡計(jì)算)
具體解題方法:圖解法和解析法4§9-2構(gòu)件慣性力的確定一、構(gòu)件慣性力的計(jì)算具有質(zhì)量對稱平面的剛體作平面運(yùn)動時(shí),其慣性力系可簡化一力和一力偶矩56作平面復(fù)雜運(yùn)動的構(gòu)件的慣性力和慣性力矩的關(guān)系把慣性力和慣性力矩合成一個(gè)慣性力,其偏離質(zhì)心距離為h71.質(zhì)量代換法:按一定條件將構(gòu)件的分布質(zhì)量用集中在若干選定點(diǎn)的假想質(zhì)量來代換的方法.2.代換質(zhì)量:假想的集中質(zhì)量;3.代換點(diǎn):代換質(zhì)量所集中的點(diǎn);4.代換條件:
1)集中在代換點(diǎn)的質(zhì)量總和應(yīng)等于原構(gòu)件質(zhì)量,即代換前后質(zhì)量不變;
2)集中在各代換點(diǎn)的質(zhì)量的總質(zhì)心與原構(gòu)件的質(zhì)心重合,即代換前后質(zhì)心位置不變;
3)集中在各代換點(diǎn)的質(zhì)量對質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量總和應(yīng)等于原構(gòu)件對該軸的轉(zhuǎn)動慣量,即代換前后對質(zhì)心軸的轉(zhuǎn)動慣量不變;二、質(zhì)量代換法85.靜代換與動代換
1)滿足前兩個(gè)條件的代換為靜代換,特點(diǎn)是代換前后慣性力不變;靜力效應(yīng)相同;
2)滿足三個(gè)條件的代換為動代換,特點(diǎn)是代換前后慣性力和慣性力偶矩都不變,動力效應(yīng)相同。注意:代換質(zhì)量常用兩個(gè)或三個(gè),多用兩個(gè)9§9-3
運(yùn)動副中摩擦力的確定10一、移動副中的摩擦力1.平面移動副中的摩擦力1)β<,減速或不動-自鎖2)β=,保持狀態(tài)不變3)b>j,加速運(yùn)動(外力F方向在ab面之內(nèi))RBANVABFxFfaFyFbBAβ11外力F方向在ab面之外時(shí)12θθΦ△NNABQxyzQFRBAFf2θ90°-θ90°-θNQNBA2.楔形面移動副中的摩擦力當(dāng)量摩擦系數(shù)和當(dāng)量摩擦角在z向,RBA與y向夾角△13例9-1在G作用下,不下滑其質(zhì)心S與軸線的距離h力平衡
平衡力矩又,不下滑14解題步驟
1)求摩擦角或摩擦圓半徑
2)受力分析
3)列矢量方程
4)取比例尺,畫力多邊形
5)據(jù)正弦定理列等式,求解未知量注意:已知條件是數(shù)據(jù)的計(jì)算可以直接按比例尺作圖求解;是字母時(shí)則用正弦定理求解。15二、轉(zhuǎn)動副中的摩擦力徑向軸頸止推軸頸161.徑向軸頸轉(zhuǎn)動副中的摩擦力rQABωAB
MRBA
Ff
N
O
ρ17Q與M
合并1)h<r,自鎖2)h=r,保持3)h>r,加速轉(zhuǎn)動副中總反力確定1)據(jù)靜力平衡確定基本受力方向2)與摩擦圓相切3)阻礙相對轉(zhuǎn)向18例9-2
軸頸的摩擦圓偏心圓盤與工件摩擦角自鎖條件:反力R12與摩擦圓相切或相割1920例9-3計(jì)算各轉(zhuǎn)動副摩擦圓的半徑確定連桿兩轉(zhuǎn)動副的摩擦力作用線確定轉(zhuǎn)動副A的反力確定轉(zhuǎn)動副D的反力(注:1.二力桿
2.三力匯交平衡)21DCBA3412Eω12
ω32
CB2ω32
ω12
FR21R23R23R21M3R43ω34
R41ω14
h22DCBA3412Eω12
ω32
FR23R21M3R43ω34
R41ω14
232.止推軸頸轉(zhuǎn)動副中的摩擦力非跑合跑合注意:當(dāng)量摩擦半徑與壓力強(qiáng)度的分布規(guī)律相關(guān)24例9-425§9-4不考慮摩擦力的機(jī)構(gòu)力分析26一、動態(tài)靜力法的應(yīng)用及靜定條件分析步驟:運(yùn)動分析-確定慣性力和慣性力矩從已知外力的構(gòu)件開始計(jì)算運(yùn)動副反力計(jì)算平衡力及其所作用構(gòu)件的運(yùn)動副反力對每一個(gè)構(gòu)件存在2個(gè)力平衡方程和一個(gè)力矩平衡方程整個(gè)機(jī)構(gòu)可列出3n個(gè)方程,據(jù)靜定條件有:
3n=227281324CBADS2S3xx(a)二、實(shí)例例9-5
作用在E點(diǎn)沿已知方向xx的平衡力Fb以及各運(yùn)動副中的反力EG2G3291324CBADS2S3xxFr解:(1)運(yùn)動分析(a)取μL、μv、μa作運(yùn)動簡圖、速度多邊形、加速度多邊形G2G330(2)求各構(gòu)件的慣性力及慣性力矩①對于構(gòu)件2②對于構(gòu)件31324CBADS2S3xxFr(a)Ehi2hi3Fi2′Fi3′G2G331(3)確定各運(yùn)動副反力及平衡力從已知量開始1)求桿組2、3各運(yùn)動副反力32CBDS2S3Frhi2hi3Fi2′Fi3′G2G3h1h3h2hrh4323332CBDS2S3Frhi2hi3Fi2′Fi3′G2G3h1h3h2hrh4agfecdbjiG3G2R43R32R4134agfecdbjiG3G2R43R32R41kR41FbxxOABER2135agfecdbjiG3G2R43R32R41kR41FbxxOABER21363732CBDS2S3Frhi2hi3Fi2′Fi3′G2G3(3)確定各運(yùn)動副反力及平衡力從已知量開始1)求桿組2、3各運(yùn)動副反力3839例9-640例9-741§9-5速度多邊形杠桿法42根據(jù)
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