《机械原理》课程教学课件（PPT讲稿）第九章 平面机构的力分析

第九章平面机构的力分析

第九章 平面机构的力分析

S9一1研究机构力分析的目的和方法

§９－１研究机构力分析的目的 和方法

一、作用于机构中力的分类1）驱动力：使机构运动的力。作正功2）阻力：阻止运动的力。作负功有效阻力（工作阻力）一有效功或输出功有害阻力：所做的功对生产有害3）运动副反力：运动副中产生的反作用通常分解为：法向反力一正压力，不做功切向反力一摩擦力4）重力：作用于质心上地球引力5）惯性力：加速运动物体上的虚拟力

一、作用于机构中力的分类 １）驱动力：使机构运动的力。作正功 ２）阻力：阻止运动的力。作负功 有效阻力（工作阻力）－有效功或输出功 有害阻力：所做的功对生产有害 ３）运动副反力：运动副中产生的反作用 通常分解为：法向反力－正压力，不做功 切向反力－摩擦力 ４）重力：作用于质心上地球引力 ５）惯性力：加速运动物体上的虚拟力

·外力：对于整个机构一除运动副反力外·内力：运动副反力对整体机构而言是内力，但对于单个构件或杆组分析时则是外力。·平衡力或平衡力矩：待求的外力或外力矩为了保证机构作持续的预期运动，根据运动条件和作用在机构上的已知外力，求解与之平衡的未知外力（驱动力或阻力）

• 外力：对于整个机构－除运动副反力外 • 内力：运动副反力对整体机构而言是内 力，但对于单个构件或杆组分析时则是 外力。 • 平衡力或平衡力矩：待求的外力或外力矩 为了保证机构作持续的预期运动，根据运 动条件和作用在机构上的已知外力，求解 与之平衡的未知外力（驱动力或阻力）

二、研究机构力分析的目的和方法·研究机构力分析的目的：1）确定机构运动副反力2）确定机构需加的平衡力或平衡力矩·研究机构力分析的方法：静力计算，用于分析低速运动机构的分析动力计算：动态静力法，考虑动载荷·具体解法：图解法和解析法

二、研究机构力分析的目的和方法 • 研究机构力分析的目的： １）确定机构运动副反力 ２）确定机构需加的平衡力或平衡力矩 • 研究机构力分析的方法： 静力计算，用于分析低速运动机构的分析 动力计算：动态静力法，考虑动载荷 • 具体解法：图解法和解析法

89一2构件惯性力的确定

§９－2 构件惯性力的确定

一、构件惯性力的计算具有质量对称平面的刚体作平面运动时，其惯性力系可简化一力和一力偶矩 F=一ma,M, =-J,α表9-1构件作平面运动时惯性力和惯性力偶矩算式FiM;构件运动特点实例平面复杂运动-Jsa-mas平面连杆机构中的连杆曲柄滑块机构中的滑块和直动变速0-mas从动件凸轮机构中的从动件等平面移动凸轮从动件在某一特定时间范围等速00内可能实现飞轮及非速回转的带轮和转变速0-Jsa子等绕质心转动齿轮和匀速回转的已平衡的转子0等速0等未平衡的曲柄、摇杆、导杆等-Jsa变速-mas绕非质心转动匀速回转的偏心盘，凸轮等0等速-mas

Fi = −mas Mi = −Js  • 一、构件惯性力的计算 具有质量对称平面的刚体作平面运动时,其惯性力系 可简化一力和一力偶矩

个·一、构件惯性力的计算Mia)作平面复杂运动的构件的惯性力和惯性力偶矩：asF, =-masM, =-J,αb)将其惯性力和惯性力偶矩合成：-F!asM,M,Mash=F'FFR把惯性力和惯性力偶矩合成一个惯性力，其偏离质心距离为h

将其惯性力和惯性力偶矩 合成： i i i i F M F M h =  = 把惯性力和惯性力偶矩合成一个 惯性力，其偏离质心距离为h 作平面复杂运动的构件的惯性 力和惯性力偶矩： Fi = −mas Mi = −Js  • 一、构件惯性力的计算

·二、质量代换法为了简化计算，用集中在某些选定点的假想质量的惯性力来代替原构件的惯性力系，这种方法称之为质量代换法CS质量代换法必须满足的条件：B1.代换前后构件的总质量不变;S2.代换前后构件的质心位置不变； mg(-b)+mk= 03.代换前后对质心轴的转动惯量不变。SRm(-b)+mk2 = Jsmem特点是代换前后惯性力和惯性力偶矩不变

质量代换法必须满足的条件： 1.代换前后构件的总质量不 变； 2.代换前后构件的质心位置 不变； 3.代换前后对质心轴的转动 惯量不变。 为了简化计算，用集中在某些选定点的假想质量的 惯性力来代替原构件的惯性力系，这种方法称之为 质量代换法 • 二、质量代换法 0 m ( b) m k B K − + = m m m B K + = 2 2 m ( ) k B K S − + = b m J 特点是代换前后惯性力和惯性力偶矩不变

21．满足三个条件的代C换称为动代换。a)SB特点：惯性力、惯性O力矩不变Kb)SB2．满足前两个条件的mk代换称为静代换；kmB特点：代换前后惯性力不变，惯性力偶矩C有误差c)SBmcmB

1. 满足三个条件的代 换称为动代换。 特点：惯性力、惯性 力矩不变 2. 满足前两个条件的 代换称为静代换； 特点：代换前后惯性 力不变，惯性力偶矩 有误差