械原理平面机构的动力分析(朱理)

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1、3.1机构力分析的目的和方法3.4构件惯性力的确定3.2运动副中摩擦力的确定3.5不考虑摩擦时机构的动态静力分析3.6机械的效率和自锁第三章平面机构的力分析3.3平面机构的静力分析机构力分析的任务、目的和方法1.作用在机械上的力(1)驱动力：(2)阻抗力：即驱使机械运动的力。其与速度方向相同或成锐角；其功为正。即驱动功或输入功。即阻止机械运动的力。其与速度方向相反或成钝角；其功为负。即阻抗功。●有效阻力（工作阻力），其功称为有效功或输出功。●有害功（非生产阻力），其功称为损失功。2.力分析的任务及方法(1)任务■确定运动中的反力■确定平衡力及平衡力矩(2)方法■静力分析■动态静力分析有图解

2、法和解析法运动副中摩擦力的确定3.2.1移动副中摩擦力确定(1)摩擦力的确定当量摩擦系数取值为：平面接触：槽面接触：半圆柱面接触：(2)总反力方向的确定1)与法向力偏一摩擦角φ2)FR21偏斜方向与相对速度v12方向相反。3.2.2转动副中摩擦力确定(1)轴颈的摩擦1)摩擦力矩的计算摩擦圆半径，即例：斜面机构正行程：反行程：拧紧：摩擦圆：用于转动副反力方向的确定螺旋机构放松：运动副中摩擦力的确定(2)轴端的摩擦1)新轴端：(p=常数)2)跑合轴端：(pρ=常数)2)总反力方向的确定例：曲柄滑块机构铰链四杆机构⑴确定连杆是受拉还是受压；⑵确定相对角速度方向；⑶总反力与摩擦圆相切，且对轴心形成

3、的Mf与ω相反。ω1M1例3.1求图示曲柄摇杆机构中转动副B和C中作用力方向的位置。解：不考虑摩擦力时，BC为二力杆FR12FR32考虑摩擦力时，作用力应与摩擦圆相切ω21ω23FR12FR32ω1M1FR12FR32ω21ω23FR12FR32FR21FR41LFR43FR23ω3M3平面机构的静力分析3.3.1构件组的静定条件---指该构件组中所有未知外力都可以用静力学的方法确定的条件。3.3.2不考虑摩擦时机构的静力分析---先将机构分解成杆组，从作用有已知外力的杆组开始，逐一求出各杆组中的运动副反力，直到求出加于原动件上的平衡力或平衡力矩。FrFR65FR34FR65FrFR34=

4、FR45FR12FR63FR43FR43FR63FR63=FR23BAh1FR21=-FR12SFR61Fr+R65+R34=0方向大小√⊥导路∥DE√？？Mb=FR12μLh13.3.3考虑摩擦时机构的静力分析例：曲柄滑块机构铰链四杆机构平面机构的静力分析3.4构件惯性力的确定1.作平面复杂运动的构件(如连杆)其惯性力系可简化为：F2=-m2aS2；M2=-JS2α2也可简化为一个总惯性力F2’(=F2)，偏离质心S2为h2。h2=M2/F2；M2的方向与α2相反；2.作平面移动的构件(如滑块)F3=-m3aS33.绕定轴转动的构件(如曲柄)曲柄轴线不通过质心F1=-m1aS1；M1=J

5、S1α1或简化为一个总惯性力F1’(=F2)曲柄轴线通过质心，则只有M1=JS1α1不考虑摩擦时机构的动态静力分析方法：先确定各构件的惯性力，并虚拟加在相应的构件上，列出平衡方程，最后用矢量方程图解法求解。例：平面六杆机构力分析1.机构力分析的图解法2.机构力分析的解析法矢量方程法复数解析法矩阵法机械的效率和自锁3.6.1机械的效率机械效率反映了输入功在机械中的有效利用的程度，它是机械的一个主要性能指标。机械效率=输出功/输入功=1-损失功/输入功，即机械效率的计算1)用功形式2)用功率形式3)用力或力矩形式复杂机器或机组效率的计算串联：并联：混联：机械的效率和自锁3.6.2机械的自锁移动

6、副：转动副：螺旋副：