平面机构的力分析1

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1、第4章平面机构的力分析§4-1机构力分析的任务、目的和方法§4-2构件惯性力的确定§4-3运动副中摩擦力的确定§4-4不考虑摩擦时机构的力分析§4-5考虑摩擦时机构的力分析Md作用在机械构件上的力常见到的有：驱动力、阻力、运动副中的反力、重力和惯性力。PrGF惯NF摩G′§4-1机构力分析的任务、目的和方法1、作用在机械上的力按力对运动的影响分类（1）驱动力—驱使机械运动，力作用线与构件运动速度方向夹角为锐角。与构件角速度方向一致的力矩称为驱动力矩。驱动功、输入功————正值（W>0)。（2）阻抗力—阻碍机械运动，力作用线与构件运动速度方向夹角为钝角。与构件角速度方向相反的力矩称为阻

2、力矩。阻抗功——负值（W<0)阻力类型有效(工作)阻力—机械在运转过程中为完成有益工作而必须克服的生产阻力。克服此阻力所做的功称为有效功或输出功。有害阻力—机械在运转过程中所受到的非生产性无用阻力。克服此阻力所做的功称为损耗功。作用在运动副中的力（3）运动副反力（反力）—当机构受到外力作用时，在运动副中产生的反作用力称为运动副反力（反力）。对机构而言，约束反力是内力；对构件而言，约束反力是外力。约束反力类型法向力（正压力）—与运动副两元素的相对运动方向垂直，所以该力不作功。切向力（摩擦力）—切于运动副元素表面的摩擦力。（4）重力重力通常比其他力小得多，在很多情况下可忽略不计。（5）惯

3、性力：一种虚拟加在有变速运动构件上的力。当构件加速运动时，它的惯性力是阻力；当构件减速运动时，它的惯性力是驱动力。目的：（1）.确定运动副中的反力特点：对整个机械来说是内力；对构件来说则是外力。目的：计算构件的强度、运动副中的摩擦、磨损；确定机械的效率；研究机械的动力性能。（2）.确定机械上的平衡力(或平衡力矩)定义：指与作用在机械上的已知外力，以及当该机械按给定的运动规律运动时其构件的惯性力相平衡的未知外力(或外力矩)。目的：确定机械工作时所需的驱动功率或能承受的最大载荷等必要的数据。或由原动机的功率来确定机械所能克服的最大生产阻力。2、机构力分析的任务和目的3.机构力分析的方法静

4、力分析：凡不计惯性力而只考虑静载荷的条件下对机械进行的力分析称为静力分析。或：凡不计动载荷而只考虑静载荷的条件下对机械进行的力分析称为静力分析。惯性力可忽略不计，适用于低速机械。动力分析：凡同时考虑惯性、惯性力和静载荷而对机械进行的力分析称为动力分析。或：凡同时考虑动载荷和静载荷的条件下对机械进行的力分析称为动力分析。动态静力分析：根据理论力学中的达朗伯原理，假想地将惯性力加在产生该惯性力的构件上，则在惯性力和所有的其他外力作用下，该机构或其中构件都可以认为是处于静力平衡状态，因此可以用静力学的方法进行计算，这种动力计算称为动态静力分析。惯性力不能忽略，适用于高速、重型机械。机械力分

5、析的方法：图解法和解析法。图解法：概念清楚、直观，也有一定精度。解析法：精度高，但不直观。Mi=-JsαsFi=-mas而这惯性力Fi和Mi又可用一个大小等于Fi的总惯性力Fi′代替；其偏离距离为lh=Mi/Fi。MihsFiFi′1、一般力学方法(1)作平面复合运动的构件§4-2构件惯性力的确定由理论力学知：惯性力可以最终简化为一个加于构件重心S处的惯性力Fi和一个惯性力矩Mi；（3）绕定轴转动的构件a.回转轴线通过构件质心。b.回转轴线不通过质心。SMi=-Jsαs(αs=0或αs≠0)Fi=0αMiSFihFi＇Mi=-JsαsFi=-mas其中：h=Mi/FiMi=0Fi=-

6、mas(as=0或as≠0)（2）作平面移动的构件h1AB21S13M1M2Fi2Fi1F′i1′F′i2′aS2aS1h2aS3Fi3曲柄滑块机构的一般力学受力分析补：作机构的动态静力分析时用到的力学知识（1）二力构件平衡的条件：构件在两个力作用下平衡的条件：是此两力在两作用点的连线上，并且大小相等，方向相反。（2）三力构件平衡条件：构件在同一平面内三个不平行力作用下平衡的条件：是此三力的作用线必定汇交于一点，且此三力组成封闭的矢量三角形。2、质量代换法（略）平面低副：移动副和转动副由于元素间的相对运动通常是滑动，所以只有滑动摩擦。平面高副：点、线由于高副元素间的相对运动是滚动或者

7、滚动和滑动，所以可能产生滚动摩擦或滑动摩擦，或两者同时存在，一般滚动摩擦比滑动摩擦小，通常只考虑滑动摩擦。§4-3运动副中摩擦力的确定F12----表示构件1对构件2的力F21-----表示构件2对构件1的力。速度、角速度等类似。1、移动副中的摩擦力的确定平面摩擦12V12GFFN21FR21jFf212.楔形面摩擦Gθθ12总支反力FR：法向反力与摩擦力的矢量和。摩擦角j：总反力与法向反力之间的夹角。j=arctgf；结论：(1)总反力与法向反力偏斜一摩