第4章+平面机构的力分析

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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*4.1机构力分析的任务、目的和方法一、作用在机构上的力1.驱动力：驱动机构运动的力。驱动力与作用点处速度方向相同或成锐角，做正功、输入功。2.阻抗力：阻止机构运动的力。阻抗力与作用点处速度方向相反或成钝角，做负功、阻抗功。(1)有效阻力：工作阻力，改变工作物外形、位置、状态的阻力。有效功。(2)有害阻力：摩擦力、介质阻力。有害功。4.1机构力分析的任务、目的和方法二、机构力

2、分析的任务和目的1.运动副中的反力：法向力和摩擦力。2.机械上的平衡力（平衡力偶）：机械在已知外力作用下，为了使机械按预定的规律运动，还必须施加的未知外力（力偶）。三、方法1.按是否考虑惯性力，分为静力分析、动态静力分析。2.按手段，分为图解法和解析法。4.2构件惯性力的确定1.例：曲柄滑块机构。2.特点：要计算质心处加速度和构件角加速度一、一般力学方法4.2构件惯性力的确定二、质量代换法4.3运动副中摩擦力的确定一、移动副二、转动副三、平面高副四、实例1移动副受力分析实例2转动副受力分析实例4.3运动副中摩擦力的确定一、移动副受力分

3、析实例F=Gtan（α+φ）1.重量为G的滑块在水平力F作用下沿斜面匀速上升。2.重量为G的滑块在水平力F作用下沿斜面匀速下降。F=Gtan（α-φ）4.3运动副中摩擦力的确定一、转动副受力分析实例已知各构件尺寸(包括转动副半径r)，各运动副摩擦系数f，曲柄1为主动件，在力矩M1的作用下沿ω1方向转动。在滑块上作用有工作阻力Fr。忽略各杆质量，试求转动副B、C中的反作用力的方向线的位置。解：ρ=fvr由于忽略质量,重力和惯性力为零，杆2为二力杆。CBAω1M1Fr1234不考虑摩擦时，总反力和沿BC方向，根据M1和Fr方向确定为压力。

4、杆1转动，γ变大、β变小。γβω21ω23FR12FR32ω21、ω23逆时针。4.4不考虑摩擦时机构的力分析一、构件组的静定条件二、用图解法作机构的动态静力分析步骤：对机构进行运动分析；计算惯性力，并加于构件上；分解机构为静定杆组和平衡力作用构件；从外力均已知的杆组开始，对杆组进行静力分析，至平衡力作用构件结束。实例：曲柄滑块机构用图解法作机构的动态静力分析实例ω1MbFrCBA1234已知各构件尺寸，曲柄1绕A的转动惯量为JA(质心S1与A重合)，连杆2质心在杆的1/3处、重量G2、转动惯量为JS2，滑块重量G3、质心C点，曲柄1

5、角速度ω1、角速度α1，生产阻力为Fr。求图示位置时机构各运动副的反力以及平衡力矩Mb。S2α1(S1)(S3)解：一、运动分析求aSi、αi。二、计算惯性力MI1将FI2、MI2简化为总惯性力，距离h2=MI2/FI2F’I2h2FI3G2G3用图解法作机构的动态静力分析实例三、作动态静力分析1.分解为：杆组2、3和作用有平衡力的杆1。FrCB23S2(S3)F’I2h2FI3G2G32.取杆组2、3为对象将杆组上所有力对C点求矩。为各力力臂。各力平衡。abFrcG3dFI3h2eG2fF’I2gh用图解法作机构的动态静力分析实例3

6、.取滑块3为对象FrC3FI3G34.取曲柄1为对象MbBA1MI1