1、第四章 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受力分析 4-5 考虑摩擦时机构的受力分析,D,1,Q2,例41： 如图往复运输机，已知各构件的尺寸，连杆2的重量Q2（其质心S2在杆2的中点），连杆2绕质心S2的转动惯量JS2，滑块5的重量Q5（其质心S5在F处），而其它构件的重量和转动惯量都忽略不计，又设原动件以等角速度1回转，作用在滑块5上的生产阻力为Pr。,求：在图示位置时，各运动副中的反力，以及为了维持机构按已知运动规律运转时加在原动件1上G点处沿x-x方向的平衡力Pb。,A,B,C,E,
2、F,2,3,4,5,6,S2,Q5,Pr,1,S5,x,x,G,二、用图解法作机构的动态静力分析,A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,6,Q2,S2,Q5,Pr,1,S5,x,x,G,1、对机构进行运动分析,用选定的长度比例尺l、速度比例尺v和加速度比例尺a，作出机构的速度多边形和加速度多边形。,P(a,d),b,c,e,f,b,n2,c,n3,e,n4,f,P(a,d),A,B,C,D,E,F,1,2,3,4,5,6,Q2,S2,Q5,Pr,W1,S5,x,x,G,2、确定各构件的惯性力和惯性力偶矩,作用在连杆2上的惯性力及惯性力偶矩为：,P(a,d),b,c,e,f,b,n2,c,
3、n3,e,n4,f,P(a,d),将PI2和MI2合成一个总惯性力，其作用线离质心 h=MI2 / PI2 ，方向与a2相反。,h,PI2,作用在滑块5上的惯性力为：,方向与aS5方向相反,PI5,S2,A,B,C,D,E,F,1,2,3,5,6,Q2,S2,Q5,Pr,W1,S5,x,x,G,3、把惯性力加在构件上并拆分基本杆组进行分析,h,PI2,PI5,1,6,级基本杆组,级基本杆组,把机构分成机架、原动件和若干基本杆组,A,B,C,D,E,F,1,2,3,5,6,Q2,S2,Q5,Pr,W1,S5,x,x,G,h,PI2,PI5,对基本杆组进行力分析,R34,R54,Q5,PI5,Pr
4、,R45,R65,观察此基本杆组，构件4是二力杆：,R34= R54=R45,研究滑块5的力平衡：,取力比例尺并作图求解！,Q5,Pr,PI5,R65,R45,a,b,c,d,e,可得：,R43,观察2-3基本杆组， R12可分为BC方向的分力R12n和与BC方向垂直的分力 R12t， R63可分为CD方向的分力R63n和与CD方向垂直的分力 R63t,研究杆组的力平衡：,R12n,R12t,R63n,R63t,2和3构件分别对C点取矩 mc=0可得R12t和R63t,取矩,合力为零力,可得R12 ,R63 ,R23,PI2,a,b,c,d,e,f,Q2,g,h,-R63t,k,R12,R63
5、,R23,R43,对原动件进行力分析，得到平衡力,分析原动件，只受三个力作用：Pb、R21和R61和是典型的三力构件,研究原动件的力平衡：,R21,R63n,可得Pb ,R61,PI2,a,b,c,d,e,f,Q2,g,h,-R63t,k,R12,R63,R23,R43,一个刚体只受平面内三个力作用时，这三个力必然相汇交于一点。,Pb,R61,R61,Pb,R21,例42,在如图所示的牛头刨床机构中,已知：各构件的尺寸、原动件的角速度w1、刨头的重量Q5，机构在图示位置时刨头的惯性力PI5，刀具此时所受的切削阻力(即生产阻力)Pr。 试求：机构各运动副中的反力及需要施于原动件1上的平衡力偶矩(
6、其他构件的重力和惯性力等忽略不计)。,解：,1、将该机构分解为构件5与4及构件3与2所组成的两个静定杆组，和平衡力作用的构件1。,2、按上述次序进行分析。,对E点取矩R65的作用线的位置,1）构件组5、4的受力分析,大小： ？ ？,方向： ,2）构件组3、2的受力分析,取构件3为研究对象，,R23的大小和方向：,2为二力构件 R23= R32 = R12 R23作用于点C，且与导杆3垂直,构件3对点B取矩,由图解法,大小： 可求出 ？,方向： ,3）原动件1的受力分析,对点A取矩：,根据构件1的力平衡条件机架对该构件的反力：,R21= R12 = R32,解题步骤小结：,从二力杆入手，初步判断
7、杆2受拉。,由、增大或变小来判断各构件的相对角速度。,依据总反力判定准则得出R12和R32切于摩擦圆的内公切线。,由力偶平衡条件确定构件1的总反力。,由三力平衡条件（交于一点）得出构件3的总反力。,R23 = Q(cb/ab),大小：？ ？ 方向： ,从图上量得： MdQ(cb/ab)l,解：,返回,例44 ：图示机构中，已知驱动力P和阻力Mr和摩擦圆半径，画出各运动副总反力的作用线。,返回,解：,例45:,如图所示为一四杆机构。曲柄1为主动件，在力矩M1的作用下沿w1方向转动，试求转动副 B及 C中作用力的方向线的位置。（图中虚线小圆为摩擦圆。解题时不考虑构件的自重及惯性力。 ）,解：,1）
8、在不计摩擦时，各转动副中的作用力应通过轴颈中心,构件 2为二力杆此二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，作用线与轴颈B、C 的中心连线重合。,分析：,由机构的运动情况连杆2 受拉力。,B,2）当计及摩擦时，作用力应切于摩擦圆。,分析：,转动副B处：构件2、1之间的夹角g 逐渐减少w21为顺时针方向,2受拉力,作用力R12切于摩擦圆上方。,在转动副C处：构件2、3之间的夹角b逐渐增大w23为顺时针方向。,R32切于摩擦圆下方。,构件2在R12、R32二力个作用下平衡 R32 和R12共线 R32 和R12的作用线切于B 处摩擦圆上方和C 处摩擦圆的下方。,返回,w14为逆时针方向,例46:
9、,在上例所研究的四杆机构中, 若驱动力矩M1的值为已知, 试求在图示位置时各运动副中的作用力及构件3上所能承受的阻抗力矩(即平衡力矩)M3。（解题时仍不考虑构件的重量及惯性力）,解：,1）取曲柄1为分离体,曲柄1在R21、R41及力矩M1的作用下平衡R41= -R21,R21,R41,R21= -R12,R41与R21的力偶矩与力矩M1平衡,R41与R21平行且切于A处摩擦圆下方。, M1=R21L,2）取构件3为分离体,根据力平衡条件,R23= -R43,R23= -R32,w34（即w3）为逆时针方向,R43切于D处摩擦圆上方,R23,R43,构件3上所能承受的阻抗力矩M3为：,M3=R2
10、3 L,L为R23与R43之间的力臂。,返回,例47,如图所示为一曲柄滑块机构，设各构件的尺寸(包括转动副的半径)已知，各运动副中的摩擦系数均为f，作用在滑块上的水平阻力为Q，试对该机构在图示位置时进行力分析(设各构件的重力及惯性力均略而不计)，并确定加于点B与曲柄AB垂直的平衡力Pb的大小。,解 :,1）根据已知条件作出各转动副处的摩擦圆(如图中虚线小圆所示)。,2）取二力杆连杆3为研究对象,构件3在B、C两运动副处分别受到R23及R43的作用,R23和R43分别切于该两处的摩擦圆外，且R23=-R43。,R23,R43,滑块4 在Q、R34及R14三个力的作用下平衡,3）根据R23及R43的方向，定出R23及R43的方向。,4）取滑块4为分离体,R32,R43,且三力应汇于一点F,j,R14,5）取曲柄2为分离体,曲柄2在Pb 、 R32和R12作用下平衡, PbR32R120,R12,E,6）用图解法求出各运动副的反力R14、R34(= -R43)、R32(= -R23= R43)、R12、及平衡力Pb的大小。,QR34R140,返回,
