《力分析QXD幻灯片》由会员分享，可在线阅读，更多相关《力分析QXD幻灯片（35页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 平面机构的力分析效率与自锁,4-1 机构力分析的任务和方法,4-2 机械的效率,4-4 运动副中摩擦力的确定,4-3 机械的自锁,4-5 考虑摩擦时机构的力分析, 4-1 机构力分析的目的和方法 一、作用在机械上的力 作用在机械构件上的力常见到的有：驱动力、生产阻力、重力、惯性力、摩擦力、介质阻力和运动副中的反力。 从做功的角度可分为： 驱动力：驱使机构产生运动的力特点：与作用点的速度方向相同、,或成锐角作正功驱动功、输入功。 包括：原动力、重力（重心下降）、惯性力（减速）等。, 阻抗力：阻碍机构产生运动的力 特点：与作用点的速度方向相反、或成钝角作负功阻抗功。 包括：生产阻力、摩擦力
2、、重力(重心上升)、惯性力(加速)等。可分为两种： 有效阻力(生产阻力)：执行构件面对的、机械的目的实现。克服此阻力所做的功称为有效功或输出功。,有害阻力：机械运动过程中的无用阻力。克服此阻力所做的功称为损耗功。,二、任务与目的 1. 确定运动副中的反力,2. 确定机械上的平衡力(或平衡力偶) 三、方法 静力分析和动态静力分析。 图解法和解析法。,输入功率,4-2 机械的效率(Erricency of Machineries)一、机械效率,有效功输出,有害功输出,Wd =Wr + Wf,Wd输入功；Wr输出功(有用功)；Wf有害功。,定义： = Wr / Wd,瞬时效率 平均效率(简称效率)一
3、个运动周期中所有瞬时效率的平均值。,2. 性质 1,(= 1理想机器永动机),3. 表示方法a. 功表示 = Wr / Wd,= 1- Wf/ Wd,(Wf),b. 功率表示 = (Wr/t) /(Wd/t) = Nr / Nd = 1- Nf/ Nd t 一个运动循环时间,c. 力(矩)表示,设想机器中无有害阻力理想机器。设F0为对应(克服)同一生产阻力Q时的理想驱动力。对于理想机器，有 0= QVQ/F0VF = 1即： QVQ = F0VF = F0/ F,= Nr / Nd = QVQ/FVF,同理有：0= Q0VQ/FVF = 1 Q0VQ = FVF = Q/ Q 0,驱动力的效率
4、表示,生产阻力的效率表示,设MF、MF0为实际和理想的驱动力矩，MQ、MQ0为实际和理想的生产阻力，则同样有 = MF0/ MF = MQ/ MQ0,驱动力矩的效率表示,生产阻力矩的效率表示,二、应用,带传动(三角带) 1= 0.96 8级圆柱齿轮 2= 0.97联轴器 3= 0.99工作机 4= 0.92,滑动轴承：5= 0.94(润滑不良) ；0.97(润滑正常) ；0.99(滚体润滑),=12232534,于是有：1=N r 1/Nd1、2=N r 2/Nd2、K=N r K/NdK总效率为：= Nr K/Nd = (Nr 1/Nd1) (Nr 2/Nd2)(Nr K/NdK) 所以：=
5、12K结论：(1) 串联机器(组)的总效率等于组成该机器(组)各机械部分效率的连乘积；(2) imini总效率小于组成该机器任一机械部分的效率，当某一部分效率太低时，将直接影响到机器总效率；(3) K用尽可能短的传递路线。,依据机构的组成、运动的传递情况，计算整个机器的效率。1. 串联,总输入功率为： Nd = Nd1 + Nd2 + + NdK总输出功率为： Nr = Nr1 + Nr2 + + NrKi= Nri/Ndi 而 Nr = Nd11 + Nd22 + + NdKK= (Nd11 + Nd22 + + NdKK) / (Nd1 + Nd2 + + NdK) = (Nd11 + N
6、d22 + + NdKK) / Nd结论：(1) 并联机组的效率，不仅与各个机构的效率有关，而且与效率的分配有关；(2) 设min =Min(1、2、K) max =Max(1、2、K)有：min f动 c. 摩擦系数的值与两物体间的接触表面材料和形状有关，与接触面积的大小及两物体间的相对速度的关系很小。,一、移动副中摩擦力的确定,摩擦力F21： Ff21 = f FN21,在外载荷一定时，法向反力FN21的其大小与运动副表面的几何形状有关。,1平面： FN21 = G Ff21 = f G,2槽面： FN21 = G / sin Ff21 = f FN21 = f G / sin ,令当量摩
7、擦系数：fv = f / sin ,Ff21 = f vG,结束,一、移动副中摩擦力的确定,摩擦力F21： Ff21 = f FN21,在外载荷一定时，法向反力FN21的其大小与运动副表面的几何形状有关。,3半圆柱面 FN21 = k G Ff21 = f FN21 = f k G,若圆柱面为点、线接触： k 1若为均匀圆柱面接触： k = /2 其余则介于两者之间。,令当量摩擦系数：fv = f k,Ff21 = f vG,结束,移动副中总反力的确定,FR21 = FN21+ Ff 21,Ff21 = FN21tan , 摩擦角 =arctan f,总反力方向的确定： (1)总反力与支反力之
8、间夹角为摩擦角 =arctgf； (2) 总反力永远与运动方向成90+ 角。,结束,4. 斜面摩擦,a. 等速上升,所以有： P = Q tg (a+j),b. 等速下降,所以有： P = Q tg (a-j),驱动力F,水平有效分力 : Ft= F sin ,垂直正压力 : Fn= F cos ,摩擦力 F f = Fn f = Fn tg = F cos tg, Ft F f 滑块加速运动 = Ft = F f 滑块静止或匀速运动 Ft 时，构件加速回转。当h =时，构件维持原运动。,四、移动副自锁条件,3. 当h 时， 自锁。,结论：自锁条件为： h ，即表现为驱动合力与摩擦圆相割或相切
9、。,摩擦力矩 Mf = FR = F ,力平衡关系 F = FR,驱动力矩 Md = F h F=G+Md,解题步骤：(1) 判定连杆是受拉或受压； (2) 判定构件间的相对转向；(3) 判定作用力在摩擦圆上切点位置；(4) 依据力平衡条件求解。,例：如图所示为一曲柄滑块机构。已知1转向，Q为作用于滑块上的阻力，驱动力F作用点位置、方向已知。不计各构件质量、惯性力。求各支反力及F的大小。,(3) 判定作用力在摩擦圆上切点位置；,(2) 判定构件间的相对转向；,14,(4) 依据力平衡条件求解。,R12,例3：图示为一斜面压榨机。求在去掉水平力P后的机构自锁条件。,解：分析相对运动情况，标出运动
10、上总反里之方向线。,对受力体2和3，分别列出平衡方程式为： Q + R42 +R32 = 0 P + R43 + R23 = 0,Q + R42 +R32 = 0 P + R43 + R23 = 0,自锁条件,有: Q = R32 *sin(a-2j) /cosjP = R23 *cos(a-2j) /cosj即：Q = P *ctg(a-2j)且： Q0 = P *ctga因而：=Q0 / Q =tg(a-2j)/tga所以： a2j,例：图示为一偏心夹具，分析保证其自锁的条件。,附加：构件惯性力的确定一、一般力学方法 由理论力学知：惯性力可以最终简化为一个加于构件重心S处的惯性力Pi和一个惯性力矩Mi；即,1. 作平面移动的构件,
