机械原理第4章机构力分析课件.ppt

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1、第四章平面机构力分析§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不考虑摩擦力时机构力分析§4-5考虑摩擦力时机构力分析（简介）本讲内容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重点是：运动副中摩擦力的确定学习提示：难点是：不考虑摩擦时机构的力分析一、作用在机械上的力1）驱动力：力F方向与运动速度V方向夹角为锐角，作正功原动力由原动机提供，它是驱动力，那么驱动力只来自原动力吗？2）阻抗力：F与V夹角为钝角，作负功生产阻力（有效阻力）

2、有害阻力常见的力：原动力、摩擦力、运动副反力、重力、惯性力…一提到摩擦力，会认为是有害阻力。对搅拌机、带传动、自行车呢？运动副反力（法向、切向）是内力还是外力？它做功吗？什么时候应考虑重力？做功如何？惯性力是一种什么性质的力，大小如何求？它作正功还是负功？什么时候会用到它？可以忽略吗？§4-1机构力分析的任务、目的和方法二、机构力分析的任务和目的§4-1机构力分析的任务、目的和方法1）确定运动副中的反力用于计算强度、机械效率、摩擦磨损、决定轴承结构等2）确定机械上的平衡力（或平衡力偶）根据作用在机构上的已知外力（或力偶）

3、，确定要维持给定运动规律时所需的未知外力（或力偶）三、机构力分析的方法1）静力学方法不考虑惯性力因素（低速机械）2）动态静力学方法将惯性力视为外力，加于相应构件上，按静力方法分析图解法、解析法§4-2构件惯性力的确定确定惯性力：设已知构件的质量、转动惯量及运动学参数。实际上在设计新机械时，力分析还未进行时，根本不能作强度计算，构件的质量、转动惯量是未知的。常用方法：类比和经验公式，或按纯静力学方法对机构在某一特定位置时大体估算出构件的尺寸、材料。粗略地得到质量、转动惯量，将它作为初值代入进行力分析。待第一次力分析完成后，

4、作强度计算，对其进行修正。这个过程反复循环进行。直至满足要求为止。§4-2构件惯性力的确定SasαFIMIFIlh一、一般力学方法1）作平面运动的构件惯性力FI=-mas惯性力矩MI=-Js把FI按图示平移lh，将两者合二为一。2）作平动的构件3）绕定轴转动的构件惯性力FI=-mas惯性力矩MI=-Js绕质心轴转动绕非质心轴转动惯性力FI=-mas惯性力矩MI=-JsasFIMIαasαss§4-2构件惯性力的确定二、质量代换法确定惯性力和惯性力矩→a、→复杂将构件的质量等效简化成几个集中质量→只有惯性力→方便

5、质量代换法代换条件代换前后的总质量保持不变代换前后的总质心位置保持不变代换前后的总转动惯量保持不变1、动代换问题（两点动代换）三个方程，四个未知量（b、k、mB、mK），如确定b§4-2构件惯性力的确定二、质量代换法确定惯性力和惯性力矩→a、→复杂将构件的质量等效简化成几个集中质量→只有惯性力→方便质量代换法代换条件代换前后的总质量保持不变代换前后的总质心位置保持不变代换前后的总转动惯量保持不变SBCmBmCmkmBmcbk2、静代换问题（两点静代换）同时选定b、c，只满足前两个条件§4-2构件惯性力的确定二、质量代

6、换法确定惯性力和惯性力矩→a、→复杂将构件的质量等效简化成几个集中质量→只有惯性力→方便质量代换法代换条件代换前后的总质量保持不变代换前后的总质心位置保持不变代换前后的总转动惯量保持不变SBCmBmCmkmBmcbk2、静代换问题（两点代换）同时选定b、c，只满足前两个条件结论：1）两代换点连线必然通过质心。2）静代换简单方便，代换点B、C可随意选定。对于一般要求机构，采用静代换较多。3）动代换满足了质量代换的全部条件。其代换点只能随意选定一点，而另外一个代换点则由代换条件确定。4）使用静代换，其惯性力偶矩将产生误差

7、§4-3运动副中摩擦力的确定一、移动副中摩擦力的确定摩擦力F21：Ff21=fFN21在外载荷一定时，法向反力FN21的其大小与运动副表面的几何形状有关。G12v12Ff21F1）平面：FN21=GFf21=fG2）槽面：FN21=G/sinFf21=fFN21=fG/sin令当量摩擦系数：fv=f/sinFf21=fvGGFN212FN212212FN21§4-3运动副中摩擦力的确定一、移动副中摩擦力的确定摩擦力F21：Ff21=fFN21在外载荷一定时，法向反力FN21的其大小与运动副表面的几何形状有关。G1

8、2v12FN21Ff21F3）半圆柱面FN21=kGFf21=fFN21=fkG若圆柱面为点、线接触：k≈1若为均匀圆柱面接触：k=/2其余则介于两者之间。Gv2121令当量摩擦系数：fv=fkFf21=fvG§4-3运动副中摩擦力的确定二、移动副中总反力的确定G12v12FN21Ff21FFR211、平面移动F