四杆机构构件的受力分析和强度.ppt

《机构设计与制作》 ;; 1.作三活动构件的受力图 2.作曲柄安装轴键连接的键受力图 3.计算各力的大小 4.分析AB杆变形形式;一、柔性约束的特点：;柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体; 具有光滑接触面、线、点的约束（光滑接触约束） 摩擦力可忽略 限制接触点法向运动; 铰链约束—光滑圆柱面连接（轴与孔） 约束力作用在接触处，沿径向指向轴心． 接触点会随外载荷改变，则约束力的大小与方向均有改变． ;1.固定铰链支座;3.活动铰链支座;（2）柔索约束——张力;三、 静力学公理和物体的受力分析; 公理二：二力平衡公理 作用于刚体上的两个力使刚体平衡的 必要和充分条件是：这两个力的大小相等、方向相反、作用线重合。 矢量表示法：F1=－F2；;公理3 加减平衡力系原理;推理2 三力平衡汇交定理;公理4 作用和反作用定律;公理5 刚化原理;力 矩;定义： 两个大小相等，方向相反，且不共线 的平行力组成的力系称为力偶。 力偶的表示法 书面表示（F，F’） 图示 力偶矩 大小 正负规定：逆时针为正 单位量纲：牛米[N.m]或千牛米[kN.m];力偶的基本性质;力和力偶都是力学基本物理量，二者不能等效替代，也不能互相抵消各自的效应。但这并不是说，二者就没有联系，力的平移定理就是用来揭示二者联系的一个定理。; 力的平移定理实质上是将一个力分解在同平面的另一个力和一个力偶。反之，同平面内的一个力和一个力偶也可以合成为一个力。 力的平移定理揭示了力对构件产生移动和转动两种运动效应的实质。比如打乒乓球（图示），若球拍击球的作用力不通过球心，根据力的平移定理，将力F平移至球心，得到平移力F和附加力偶M，力F使球向前运动，力偶M使球绕球心转动，于是打出的是旋转球。;转矩 T=50N.m; 工程中的转矩：; 杆件受力与变形简介;课内练习1：分析曲柄滑块机构的受力，判断连杆的变形形式。;（2）取滑块为研究对象； 画出主动力F 画出杆AB对滑块的作用力FN 画出滑道对滑块的约束反力FB， 完成受力图. （3）取轮为研究对象： 画出主动力距M； 画出杆AB对轮的作用力FA;  画出O点的光滑铰链约束反力FOX,FOY； 完成受力图。;计算受力大小，解决平衡方程及其应用 ;平衡: 机械运动中的一种特殊情况 平衡状态(相对于地球处于静止或匀速运动的状态,如:楼房,桥梁等)。研究这种状态的规律称为静力分析。 对构件的静力分析有着十分重要的工程实际意义，分析的结果对于研究构件的变形、构件的材料选取、尺寸结构形状的设计有直接联系。; 平面任意力系的平衡条件:;课内练习：计算力的大小:;解得;课后作业;任务二：材料（低碳钢、铸铁）的拉压破坏实验;主要内容;F;1）绝对变形： ;拉(压)杆的变形 ;F;Ⅱ、截面法·轴力及轴力图;若用平行于杆轴线的坐标表示横截面的位置，用垂直于杆轴线的坐标表示横截面上轴力的数值，所绘出的图线可以表明轴力与截面位置的关系，称为轴力图。 ;杆件横截面的应力和变形; 根据杆件变形的平面假设和材料均匀连续性假设可推断：轴力在横截面上的分布是均匀的，且方向垂直于横截面。所以，横截面的正应力σ计算公式为： ;轴向拉压杆的强度计算： ;E 为材料的拉(压)弹性模量，单位是Gpa FN、E、A均为常量，否则，应分段计算。 ;3.材料的塑性指标 试件拉断后，弹性变???消失，但塑性变形仍保留下来。工程上用试件拉断后遗留下来的变形表示材料的塑性指标。常用的塑性指标有两个: ;试件在拉伸过程中经历了四个阶段，有两个重要的强度指标。 ;;曲线没有明显的直线部分，应力较小时，近似认为符合虎克定律。曲线没有屈服阶段，变形很小时沿与轴线大约成45°的斜截面发生破裂破坏。曲线最高点的应力值称为抗压强度 。;极限应力：材料丧失正常工作能力时的应力。塑性变形是塑性材料破坏的标志。屈服点 为塑性材料的极限应力。断裂是脆性材料破坏的标志。因此把抗拉强度 和抗压强度 ，作为脆性材料的极限应力。 ;;1) 强度：抵抗破坏的能力。 ;加工细长杆件时加强刚度：中间支架