P_05机械原理

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1、第五章平面机构的力分析内容简介1.平面机构的力分析:确定各运动副中的约束反力和平衡力（或平衡力矩）;动态静力分析法中的解析法；平衡力和平衡力矩的概念及其直接解析确定法；构件惯性力的确定。2.运动副中的摩擦和机械效率及自锁:移动副和转动副中的摩擦;机构的自锁。学习要求会确定惯性力和惯性力偶并将其合成为总惯性力；掌握平衡力和平衡力矩、平面机构动态静力分析和机械效率的概念及其计算；会确定考虑摩擦时平面机构中各总反力作用线的方向和位置;掌握机构自锁的概念及其判断。本章重点平衡力（包括平衡力矩）的概念及其直接确定的方法；用解析法作平面机构力分析的方法；机械效率的

2、概念及其计算；机构自锁的概念及其判断。本章的难点是：考虑摩擦时平面机构中各总反力作用线的方向和位置如何确定。主要内容第一节概述第二节作用在机械上的力第三节不考虑摩擦时平面机构的动态静力分析第四节平衡力和平衡力矩的直接解析确定第五节机械的效率和运动副中的摩擦及自锁第一节概述学习要求本节要求了解机构力分析的任务、原理和方法主要内容机构力分析的任务；机构力分析的原理和方法。机构力分析的任务1.机构力分析的任务(1)确定各运动副中的约束反力，用于强度设计、估算机械效率、研究运动副中的摩擦和润滑;(2)确定需加于机构上的平衡力或平衡力矩。2.平衡力和平衡力矩的概

3、念所谓平衡力（矩）是与作用在机械上的已知外力（包括外力矩）以及当该机械按给定规律运动时各构件的惯性力（包括惯性力矩）相平衡的未知力（矩）。3.说明在对机构进行力分析的过程中，不考虑运动副中的间隙，且只涉及由刚性构件构成的平面机构力分析的有关问题。概述机构力分析的原理和方法1.机构力分析的原理根据达伦伯尔原理，将惯性力和惯性力矩看作外力加在相应的构件上,动态的机构就可以被看作处于静力平衡状态，从而用静力学的方法进行分析计算，称为机构的动态静力分析法。2.机构力分析的方法(1)图解法:形象、直观；但精度低，不便于进行机构在一个运动循环中的力分析。(2)解析法:不但

4、精度高，而且便于进行机构在一个运动循环中的力分析，便于画出运动线图；但直观性差。这里只介绍后者。概述第二节作用在机械上的力学习要求熟悉作用在机械上的各力的名称及其概念，掌握作转动、移动和一般平面运动的构件惯性力和惯性力偶的确定方法。主要内容作用在机械上的力；构件惯性力和惯性力偶的确定；本节例题。作用在机械上的力惯性力（矩）:由于构件的变速运动而产生的。当构件加速运动时，是阻力（矩）；当构件减速运动时，是驱动力(矩)。1．给定力驱动力和驱动力矩输入功外加力工作阻力（矩）输出功或有益功阻力和阻力矩有害阻力（矩）损失功法向反力2．约束反力切向反力,即摩擦力约

5、束反力对机构而言是内力，对构件而言是外力。单独由惯性力（矩）引起的约束反力称为附加动压力。作用在机械上的力构件惯性力和惯性力偶的确定1．作一般平面运动且具有平行于运动平面的对称面的构件构件2作一般平面运动;S2—质心;as2—质心加速度;Js2—转动惯量，α2—角加速度;其惯性力系可简化为一个通过质心的惯性力FI2和一个惯性力偶MI2；m2是构件2的质量，负号表示FI2的方向与as2的方向相反以及MI2的方向与α2的方向相反。通常可将FI2和MI2合成一个总惯性力，与FI2间的距离2．作平面移动的构件因角加速度α为零，故只可能有惯性力，如图示曲柄滑块机

6、构中的滑块3，若其质量为m3、加速度为a3，则其惯性力若加速度也为零，则惯性力也为零。作用在机械上的力3．绕通过质心轴转动的构件因质心的加速度as=0，故只可能有惯性力偶。如曲柄滑块机构中的曲柄1；上式中α1是角加速度，Js1是过质心轴的转动惯量，若α1=0，则MI1=0。4．质心与转轴不重合的转动件如图所示，转动件的质心S与转轴不重合。其运动可以看作随质心的移动和绕该质心的转动的合成，可以用式（5-1）和（5-2）求惯心力和惯性力偶。即若角加速度α2=0则，而惯性力为离心惯性力。（5-2）（5-1）作用在机械上的力本节例题已知：求：活塞的惯性力以及连杆的

7、总惯性力。解：活塞3：连杆2：总惯性力：作用在机械上的力lAB=0.1,lBC=0.33,n1=1500r/min=常数，G3=21N，G2=25NJS2=0.0425kg/m2，lBS2=lBC/3aC=1800m/s2aS2=2122.5m/s2，α2=5000rad/s2（逆时针方向）第三节不考虑摩擦时平面机构的动态静力分析学习要求掌握不考虑摩擦时平面机构动态静力分析的解析法和平衡力及平衡力矩的直接解析确定法。二者包括建立数学模型、编制框图和程序以及上计算机调试通过得出正确结果。尤其要注意编程注意事项。主要内容解析法作机构动态静力分析的步骤解析法

8、作机构动态静力分析的注意事项铰链四杆