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、机构力分析的任务和目的1
2、. 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、移动副受力分析实例,F= G ta
3、n（+）,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= G tan（-）,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1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：,=fvr,由于忽略质量,重力和惯性力为零，杆2为二力杆。,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。,杆1转动，变大、变小。,FR12,FR32, 21、 23逆时针。,4.4 不
4、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,1,Mb,Fr,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 角速度1、角速度1，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 。,S2,1,(S1),(S3),解：,一、运动分析,求aSi、 i。,二、计算惯性力,将FI2、 MI2简化为总惯性力,，距离h2= MI2/ FI2,FI2,FI3,G2,G3,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。,Fr,FI2,FI3,G2,G3,2. 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。,Fr,G3,FI3,G2,FI2,h,用图解法作机构的动态静力分析实例,3. 取滑块3为对象,Fr,FI3,G3,4. 取曲柄1为对象,Mb,MI1,
