机械原理第四章动态静力分析课件.ppt

1、123F4.1 机构力分析的目的和方法机构力分析的目的和方法4.2 机构动态静力分析的基本原理机构动态静力分析的基本原理目录4.3 级机构的动态静力分析级机构的动态静力分析4.1 机构力分析的目的和方法机构力分析的目的和方法作用在机械上的力作用在机械上的力驱动力：动力机施于机构主动件上的力驱动力：动力机施于机构主动件上的力 是作正功的力（输入功）是作正功的力（输入功）有效阻力（生产阻力：机器所完成的工艺动作有效阻力（生产阻力：机器所完成的工艺动作所要克服的力（输出功）所要克服的力（输出功）介质阻力：一般很小，常忽略介质阻力：一般很小，常忽略重力：作用在构件的重心，一个运动循环中重重力：作用在构

2、件的重心，一个运动循环中重力的功为零。力的功为零。惯性力：由于构件的变速运动而产生的。惯性力：由于构件的变速运动而产生的。JTmaFmaFmaFIsyIysxIxsI运动副反力运动副反力对于整个机构，运动副反力是内力，对于整个机构，运动副反力是内力，对于一个构件，运动副反力是外力。对于一个构件，运动副反力是外力。机构动态静力分析的目的和方法机构动态静力分析的目的和方法n目的目的n确定运动副反力确定运动副反力 n求平衡力求平衡力为了维持主动件按给定的运动规律运动时需加于机械上的力为了维持主动件按给定的运动规律运动时需加于机械上的力n假定在主动件等速回转情况下，作用在主动件上的假定在主动件等速回转

3、情况下，作用在主动件上的驱动力或从动件上的生产阻力驱动力或从动件上的生产阻力n方法方法动态静力分析动态静力分析n根据达伦贝尔（达朗伯）原理，将惯性力作为假想的根据达伦贝尔（达朗伯）原理，将惯性力作为假想的外力加在构件上，可用静力学方法进行力分析，称为外力加在构件上，可用静力学方法进行力分析，称为动态静力分析动态静力分析作用在机械上的力：作用在机械上的力：驱动力、生产阻力、重力、驱动力、生产阻力、重力、惯性力、惯性力、运动副反力运动副反力（达朗伯原理）（达朗伯原理）4.2 机构动态静力分析的基本原理机构动态静力分析的基本原理注意两个问题：注意两个问题：1.运动副反力的未知要素与运动副类型有关；运

4、动副反力的未知要素与运动副类型有关；2.运动副反力对整个机构来说是内力。运动副反力对整个机构来说是内力。4.2 机构动态静力分析的基本原理机构动态静力分析的基本原理1.运动副中反力的未知要素运动副中反力的未知要素大小大小方向方向作用点作用点？转动副转动副移动副移动副高副高副结论：一个低副中的反力含有结论：一个低副中的反力含有2个未知要素个未知要素 一个高副中的反力含有一个高副中的反力含有1个未知要素个未知要素每个构件的静力平衡方程有三个每个构件的静力平衡方程有三个n个构件用个构件用Pl个低副和个低副和Ph个个高高副连接，杆组的静定条件副连接，杆组的静定条件基本杆组即为静定杆组基本杆组即为静定杆

5、组000TFFyx32lhnpp32lnp320lnp2.杆组的静定条件杆组的静定条件若若杆组杆组中只有中只有低副低副，则，则静定条件静定条件为：为：机构动态静力分析的步骤机构动态静力分析的步骤1）将机构按主动件、机架及基本杆组进行拆分；）将机构按主动件、机架及基本杆组进行拆分；2）从主动件开始进行运动分析；）从主动件开始进行运动分析；3）计算各构件的惯性力及惯性力矩；）计算各构件的惯性力及惯性力矩；4）从外力已知的杆组开始，依次对各杆组进行动）从外力已知的杆组开始，依次对各杆组进行动态静力分析，求出各运动副反力；态静力分析，求出各运动副反力；5）对平衡力作用的构件进行分析，求出平衡力。）对平

6、衡力作用的构件进行分析，求出平衡力。43 级机构的动态静力分析级机构的动态静力分析xykiFixFiyixikyiyikxikikkyiyikykxixikxFPFPTkiTPPPPPP（逆时针为正）点之矩点作用力对约定RRR杆组xyyxFPFPT44144141xyyxFPFPT55155151xyyxFPFPT55355353求求1、2、3点的运动副反力点的运动副反力规定内运动副反力为构件规定内运动副反力为构件1对构件对构件2的作用力的作用力1234512F4xR5yF5xR2yR2xR3yR3xR1yR1xF4yT1T2整个杆组平衡，对一点取矩：构件2平衡对3点取矩：ATTTTRPRPx

7、yyx)(215141221221BTTRPRPxyyx)(253223223xyyxPPPPC21232123令CBPAPRCBPAPRyyyxxx/)(/)(2123221232解得整个杆组力平衡)()(54215421yyyyxxxxFFRRFFRR2构件力平衡)()(523523yyyxxxFRRFRR程序中各符号的表示方法外力作用点:NN1,NN2,NEXF质心点：NS1,NS2惯性力：FI()外力：F()运动副反力：FR()12345F4xF5yF5xR2yR2xR3yR3xR1yR1xF4yT1T2RRP杆组ATTRPRPxyyx)(143113113BFFFFRRyyxxxys

8、in)(cos)(cossin545411构件1平衡对3点取矩：整个杆组平衡，力在导路方向投影1234512F4xR5yF5xRkyRkxR3yR3xR1yR1xF4yT1T2kbarf(n1,ns1,nn1,k1,p,ap,e,fr,tb)n1ns1nn1fi(ns1,1)fi(ns1,2)ti(k1)f(n1,1)f(n1,2)fr(n1,1)fr(n1,2)tb运动副点号构件质心点号外力作用点号构件号不赋值不赋值rrrf(n1,n2,n3,ns1,ns2,nn1,nn2,nexf,k1,k2,p,vp,ap,e,fr)n1n2n3nn1ns1nn2ns2k1k2f(nn1,1)f(nn1

9、,2)fi(ns1,1)fi(ns1,2)ti(k1)f(nn2,1)f(nn2,2)fi(ns2,1)fi(ns2,2)ti(k2)fr(n1,1)fr(n1,2)fr(n2,2)fr(n3,1)fr(n3,2)fr(n2,1)运动副点号构件质心点号外力作用点号工艺阻力作用点号构件号不赋值不赋值rrpf(n1,n2,n3,ns1,ns2,nn1,nn2,nexf,k1,k2,p,vp,ap,t,e,fr)k1k2n1n2n3f(nn1,1)f(nn1,2)f(ns1,1)f(ns2,2)ti(k1)nn1ns1nn2ns2f(nn2,1)fnn2,2)fi(ns2,1)fi(ns2,2)fr

10、(n1,1)fr(n1,2)fr(n2,1)ti(k2)fr(n2,2)fr(n3,1)fr(n3,2)运动副点号构件质心点号外力作用点号工艺阻力作用点号构件号不赋值不赋值移动副理作用点号导路上参考点六杆机构动态静力分析例构件号12345质心位置点号17896质量(kg)50143539120转动惯量(kg-m2)1.30.550.710.5工艺阻力为水平方向，作用于6点，滑块向右移动时其值为5000N，相左移动时其值为零。12xy12需调用的子程序1调用rrpf子程序求5点，6点和移动副的运动副反力3 调用bark子程序求1点的运动副反力及平衡力矩2调用rrrf子程序求2点、3点及4点的运动

11、副反力1324278539652n从外力已知的杆组开始，依次对各杆组进行动态静力分析，求出各运动副反力n对平衡力作用的构件进行分析，求出平衡力实虚 n1n2 n3ns1 ns2nn1nn2nexfk1k2pvpaptefr5106 9 60 664 5p vp ap t e fr9652虚n1n2n3ns1ns2nn1nn2nexfk1k2pvpaptefr实3 2 47 80502 3p vp ap t e fr24278531131p ap e fr tb虚 n1 ns1 nn1 k1 p ap e fr tb 实 主程序及结果13平衡力的简易求法根据虚位移原理dtddtdsviiii0)(iiiidTdsF)(1)(1iiiyiyixixiiiibTvFvFTvFT0)(iiiiTvF