《机械原理教程》课程教学资源（PPT课件）第四章 平面机构的运动分析

第四章平面机构的运动分析 §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 返回

第四章 平面机构的运动分析 §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 返回

S41机构力分析的任务、目的和方法 1.作用在机械上的力 (1)驱动力驱动机械运动的力 其特征:与其作用点的速度方向相同或者成锐角; 其功为正功,称为驱动功或输入功。 (2)阻抗力阻止机械运动的力。 其特征:与其作用点的速度方向相反或成钝角 其功为负功,称为阻抗功 1)有效阻力(工作阻力)其功称为有效功或输出功; 2)有害阻力(非生产阻力)其功称为损失功

与其作用点的速度方向相同或者成锐角； §4-1 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 驱动机械运动的力。 其特征： 其功为正功， 阻止机械运动的力。 其特征：与其作用点的速度方向相反或成钝角； 其功为负功，称为阻抗功。 1）有效阻力 2）有害阻力 其功称为有效功或输出功； 称为驱动功或输入功。 （工作阻力） （非生产阻力）其功称为损失功

机构力分析的任务、目的和方法(2/2) 2.机构力分析的任务、目的及方法 (1)任务 确定运动副中的反力 ■确定平衡力及平衡力矩 (2)方法 静力分析 动态静力分析 图解法和解析法

2．机构力分析的任务、目的及方法 （1）任务 确定运动副中的反力 确定平衡力及平衡力矩 （2）方法 静力分析 动态静力分析 图解法和解析法 机构力分析的任务、目的和方法(2/2)

§4-2构件惯性力的确定 B 1.一般力学方法 以曲柄滑块机构为例 B OC B (1)作平面复合运动的构件(如连杆2) n22 C loa 可简化为总惯性力F2 lh2=M/F M(F2)与a2方向相反

§4-2 构件惯性力的确定 1．一般力学方法 以曲柄滑块机构为例 （1）作平面复合运动的构件（如连杆2） FI2＝－m2aS2 MI2＝－JS2α2 可简化为总惯性力FI2′ lh2＝MI2/FI2 MS2(F′ I2)与α2方向相反。 A B C 1 2 3 4 A B 1 S1 m1 JS1 B C 2 S2 m2 JS2 C 3 S3 m3 FI2 MI2 lh2 aS2 α2 FI2 ′

构件惯性力的确定(2/5 (2)作平面移动的构件(如滑块3) 作变速移动时,则 =-n3u (3)绕定轴转动的构件(如曲柄l) 若曲柄轴线不通过质心,则 F=-miasi B 若其轴线通过质心,则 a a

（2）作平面移动的构件（如滑块3） 作变速移动时，则 FI3 ＝－m3aS3 （3）绕定轴转动的构件（如曲柄1） 若曲柄轴线不通过质心，则 FI1＝－m1aS1 MI1＝－JS1α1 若其轴线通过质心，则 MI1＝－JS1α1 FI3 aS3 C 3 A B 1 aS1 S1 α1 FI1 MI1 构件惯性力的确定(2/5)

构件惯性力的确定(35 2.质量代换法 质量代换法是指设想把构件的质量按一定条件集中于构件上 某几个选定点上的假象集中质量来代替的方法。这样便只需求各 集中质量的惯性力,而无需求惯性力偶矩,从而使构件惯性力的 确定简化。 假想的集中质量称为代换质量; 代换质量所在的位置称为代换点。 (1)质量代换的参数条件 ■代换前后构件的质量不变; ■代换前后构件的质心位置不变 ■代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。 (2)质量动代换 即同时满足上述三个条件的质量代换称为动代换

是指设想把构件的质量按一定条件集中于构件上 某几个选定点上的假象集中质量来代替的方法。 2．质量代换法 质量代换法 假想的集中质量称为代换质量； 代换质量所在的位置称为代换点。 （1）质量代换的参数条件 代换前后构件的质量不变； 代换前后构件的质心位置不变； 代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。 这样便只需求各 集中质量的惯性力，而无需求惯性力偶矩， 从而使构件惯性力的 确定简化。 （2）质量动代换 即同时满足上述三个条件的质量代换称为动代换。 构件惯性力的确定(3/5)

构件惯性力的确定(45 如连杆BC的分布质量可用集中在B、K两点的集中质量 m来代换。 mB t mk=m b mrb=mk B mBb+mkk=Js2 在工程中,一般选定 代换点B的位置,则 k=Js2/(m2b) mB=m2k/(b+k) mr=m2b/(b+k) 动代换 优点:代换后构件惯性力及惯性力偶矩不改变。 缺点:代换点及位置不能随意选择,给工程计算带来不

如连杆BC的分布质量可用集中在B、K两点的集中质量mB、 mK来代换。 mB + mK＝ m2 mB b＝ mK k mB b 2＋mK k 2＝JS 2 在工程中，一般选定 代换点B的位置，则 k＝ JS 2 /(m2b) mB＝ m2k/(b+k) A B C 1 2 S1 3 S2 S3 m2 K mk mB mK＝ m2b/(b+k) 代换后构件惯性力及惯性力偶矩不改变。 代换点及位置不能随意选择，给工程计算带来不便。 动代换： 优点： 缺点： 构件惯性力的确定(4/5) B C S2 m2

柏件惯性力的确变(5④ (3)质量静代换 只满足前两个条件的质量代换称为静代换。 如连杆BC的分布质量可用B、C两点集中质量mn、m代换,则 B mB=m2c/(b+c) mc=m2b/(b+c) 静代换 优缺点:构件的惯性力偶会产生一定的误差,但一般工程是 可接受的

构件的惯性力偶会产生一定的误差，但一般工程是 可接受的。 （3）质量静代换 只满足前两个条件的质量代换称为静代换。 如连杆BC的分布质量可用B、C两点集中质量mB、mC代换，则 mB＝m2c/(b+c) mC＝m2b/(b+c) 静代换： 优缺点： A B C 1 2 S1 3 S2 S3 m2 B C S2 m2 mB mC 构件惯性力的确定(5/5)

§4-3运动副中摩擦力的确定 1.移动副中摩擦力的确定 N21 (1)摩擦力的确定 移动副中滑块在力F的作用下右移时 12 所受的摩擦力为 f21 N 式中∫为摩擦系数。 G FN21的大小与摩擦面的几何形状有关: 1)平面接触:FN2=G,2)槽面接触:Fx21=G/sn0 N21 21 G

（1）摩擦力的确定 移动副中滑块在力F 的作用下右移时, 所受的摩擦力为 Ff21 = f FN21 式中 f 为 摩擦系数。 FN21 的大小与摩擦面的几何形状有关： 1）平面接触: FN2 = G， 2）槽面接触: FN21= G / sinθ §4-3 运动副中摩擦力的确定 1．移动副中摩擦力的确定 θ θ G FN21 2 FN21 2 G FN21 1 2 G FN21 F v12

动副中摩嬸力的确定(28) 3)半圆柱面接触: n21=kG, (k 2) 摩擦力计算的通式 N21 final=fG 其中,人称为当量摩擦系数,其取值为 平面接触:f=f; 槽面接触:f=∫/sinO; 半圆柱面接触:f=kf,(k=1~π/2)。 说明引入当量摩擦系数后,使不同接触形状的移动副中的 摩擦力计算的大小比较大为简化。因而也是工程中简化处理问 题的一种重要方法

3）半圆柱面接触: FN21= k G，（k = 1~π/2） 摩擦力计算的通式: FN21 = f NN21 = fvG 其中, fv 称为当量摩擦系数, 其取值为: 平面接触: fv = f ； 槽面接触: fv = f /sinθ ； 半圆柱面接触: fv = k f ，（k = 1~π/2）。 说明 引入当量摩擦系数后, 使不同接触形状的移动副中的 摩擦力计算的大小比较大为简化。因而也是工程中简化处理问 题的一种重要方法。 运动副中摩擦力的确定(2/8) G