1、第四章第四章 平面机构的力分析平面机构的力分析41机构力分析的任务、目的与方法机构力分析的任务、目的与方法42构件惯性力的确定构件惯性力的确定43运动副中摩擦力的确定运动副中摩擦力的确定44机构力分析实例机构力分析实例41机构力分析的任务、目的与方法机构力分析的任务、目的与方法作用在机械上的力是影响机械运动和动力性能作用在机械上的力是影响机械运动和动力性能 的主要因素；的主要因素；是决定构件尺寸和结构形状的重要依据。是决定构件尺寸和结构形状的重要依据。力分析的必要性：力分析的必要性：1.作用在机械上的力作用在机械上的力力的类型力的类型原动力原动力生产阻力生产阻力重力重力摩擦力摩擦力介质阻力介质
2、阻力惯性力惯性力运动副反力运动副反力按作用分为按作用分为阻抗力阻抗力 驱动力驱动力 有效阻力有效阻力 有害阻力有害阻力 驱动力驱动力-驱使机械运动，其方向与力的作用点速驱使机械运动，其方向与力的作用点速 度之间的夹角为度之间的夹角为锐角锐角，所作功为，所作功为正功正功。阻抗力阻抗力-阻碍机械运动，其方向与力的作用点速阻碍机械运动，其方向与力的作用点速 度之间的夹角为度之间的夹角为钝角钝角，所作功为，所作功为负功负功。有效有效(工作工作)阻力阻力-机械在生产过程中为了改变工机械在生产过程中为了改变工作物的外形、位置或状态所受到的阻力，克服了阻作物的外形、位置或状态所受到的阻力，克服了阻力就完成了
3、有效的工作。如车削阻力、起重力等。力就完成了有效的工作。如车削阻力、起重力等。有害有害(工作工作)阻力阻力-机械运转过程受到的非生产阻机械运转过程受到的非生产阻力，克服了这类阻力所作的功纯粹是浪费能量。如力，克服了这类阻力所作的功纯粹是浪费能量。如摩擦力、介质阻力等。摩擦力、介质阻力等。确定运动副中的反力确定运动副中的反力-为进一步研究构件强度、为进一步研究构件强度、运动副中的摩擦、磨损、机械效率、机械动力性能运动副中的摩擦、磨损、机械效率、机械动力性能等作准备。等作准备。2.机构力分析的任务和目的机构力分析的任务和目的确定机械平衡力（或力偶）确定机械平衡力（或力偶）-目的是已知生产负目的是已
4、知生产负荷确定原动机的最小功率；或由原动机的功率来确荷确定原动机的最小功率；或由原动机的功率来确定所能克服的最大生产阻力。定所能克服的最大生产阻力。反力反力-运动副元素接触处的正压力与摩擦力的合力运动副元素接触处的正压力与摩擦力的合力 平衡力平衡力-机械在已知外力作用下，为了使机械按机械在已知外力作用下，为了使机械按给定的运动规律运动所必需添加的未知外力。给定的运动规律运动所必需添加的未知外力。3.机械力分析的方法机械力分析的方法图解法图解法解析法解析法机械力分析的理论依据机械力分析的理论依据：静力分析静力分析-适用于低速机械，惯性力可忽略不计；适用于低速机械，惯性力可忽略不计；动态静力分析动
5、态静力分析-适用于高速重型机械，惯性力往往比适用于高速重型机械，惯性力往往比外力要大，不能忽略。外力要大，不能忽略。一般情况下，需要对机械做动态静力分析时，可一般情况下，需要对机械做动态静力分析时，可忽略重力和摩擦力忽略重力和摩擦力，通常可满足工程要求。，通常可满足工程要求。就是把惯性力当作一般外力作用于构件上，进行就是把惯性力当作一般外力作用于构件上，进行静力分析的方法。静力分析的方法。42 构件惯性力的确定构件惯性力的确定1.一般的力学方法一般的力学方法惯性力：惯性力：FI=FI(mi,Jsi，asi,i)惯性力偶：惯性力偶：MI=MI(mi,Jsi，asi,i)其中：其中：mi-构件质量
6、构件质量;Jsi-绕质心的转动惯量绕质心的转动惯量;asi-质心的加速度质心的加速度;i-构件的角加速度。构件的角加速度。CBA321S3S1S2as2 as1as321CBA321S3S1S2as2 as1as321构件运动形式不同，惯性力的表达形式不一样。构件运动形式不同，惯性力的表达形式不一样。1)作平面复合运动的构件：作平面复合运动的构件：FI2=-m2 as2 MI2=-Js22 2)作平移运动的构件作平移运动的构件 FI3=-m3 as3 3)绕定轴转动的构件绕定轴转动的构件 合力：合力：FI 2=FI 2 lh 2=MI2/FI 2 一般情况：一般情况：FI1=-m1 as1 M
7、I1=-Js11 合力：合力：FI 1=FI 1 ,lh 1=MI1/FI 1 FI 2M MI 2lh 2lh 1FI 2FI 1FI 3FI 1M MI 1若质心位于回转中心：若质心位于回转中心：MI1=-Js11 CBA321S3S1S2as2 as1as32.质量代换法质量代换法一般力学方法的缺陷：一般力学方法的缺陷：质心位置难以精确测定；质心位置难以精确测定；质量代换法的思路：质量代换法的思路：将各构件的质量，按一定将各构件的质量，按一定条件用集中于某些特定点条件用集中于某些特定点的假想质量来替代，的假想质量来替代，只需求集中质量的惯性力，只需求集中质量的惯性力，而无需求惯性力偶矩。
8、从而无需求惯性力偶矩。从而将问题简化。而将问题简化。质量代换的条件：质量代换的条件：1）代换前后各构件质量不变；）代换前后各构件质量不变；2）质心位置不变；）质心位置不变；3）对质心轴的转动惯量不变。）对质心轴的转动惯量不变。求解各构件质心加速度较繁琐。求解各构件质心加速度较繁琐。BCmBmCS2CBA321m2S3S1S2代换质量的计算：代换质量的计算：若替换质量集中在若替换质量集中在B、K两点，两点，则则 由三个条件分别得：由三个条件分别得：mB+mk=m2四个未知量，四个未知量，只有三个方程，只有三个方程，故故:（b,k,mB,mk）可以先选定一个。例如选定可以先选定一个。例如选定 b，
9、则解得：则解得：bkmB b=mk kmB b2+mk k2=JS2k=JS2/(m2 b)mB=m2 k/(b+k)mk =m2 b/(b+k)满足此三个条件称为满足此三个条件称为动代动代换换，代换前后构件的惯性，代换前后构件的惯性力和惯性力偶矩不变。但力和惯性力偶矩不变。但K点位置不能任选点位置不能任选。BKCmBmkS2CBA321m2S3S1S2为了计算方便，工程上常采用为了计算方便，工程上常采用静代换，只满足前两个条件。静代换，只满足前两个条件。mB+mk=m2此时可同时选定此时可同时选定B、C两点作为质量代换点。两点作为质量代换点。则有：则有：bckBKCmBmkmB b=mk k
10、mB b2+mk k2=JS2mB=m2 c/(b+c)mC =m2 b/(b+c)BCS2S2 因为不满足第三个条件，故构件的惯性力偶会因为不满足第三个条件，故构件的惯性力偶会产生产生一定误差一定误差，但不会超过允许值，所以这种简化，但不会超过允许值，所以这种简化处理方法为工程上所采用。处理方法为工程上所采用。43运动副中摩擦力的确定运动副中摩擦力的确定概述：概述：摩擦产生源运动副元素之间相对滑动。摩擦产生源运动副元素之间相对滑动。摩擦的摩擦的缺点缺点：优点：优点：研究目的：研究目的：发热发热效率效率 磨损磨损 强度强度精度精度寿命寿命利用摩擦完成有用的工作。利用摩擦完成有用的工作。如摩擦传
11、动（皮带、摩擦轮）、如摩擦传动（皮带、摩擦轮）、离合器离合器(摩托车摩托车)、制动器（刹车）。制动器（刹车）。减少不利影响，发挥其优点。减少不利影响，发挥其优点。润滑恶化润滑恶化 卡死。卡死。低副产生滑动摩擦力低副产生滑动摩擦力 高副滑动兼滚动摩擦力高副滑动兼滚动摩擦力。运动副中摩运动副中摩擦的类型：擦的类型：v2121一、移动副的摩擦一、移动副的摩擦1.移动副中摩擦力的确定移动副中摩擦力的确定 得：得：F21f N21G铅垂载荷铅垂载荷;GFF水平力，水平力，N21N21法向反力法向反力;F21F21摩擦力。摩擦力。摩摩 擦擦 系系 数数摩擦副材料摩擦副材料静静 摩摩 擦擦动动 摩摩 擦擦无
12、润滑剂无润滑剂有润滑剂有润滑剂无润滑剂无润滑剂有润滑剂有润滑剂钢钢钢钢钢铸铁钢铸铁钢青铜钢青铜铸铁铸铁铸铁铸铁铸铁青铜铸铁青铜青铜青铜青铜青铜橡皮铸铁橡皮铸铁0.150.1 0.120.10.05 0.10.2 0.30.16 0.180.05 0.150.1 0.150.15 0.180.070.15 0.160.150.07 0.120.280.160.15 0.210.15 0.200.04 0.10.3 0.50.80.5皮革铸铁或钢皮革铸铁或钢0.07 0.150.12 0.15G12F21f N21 当材料确定之后，当材料确定之后，F21大小取决于大小取决于法向反力法向反力N21
13、而而G一定时，一定时，N21 的大小又取的大小又取决于运动副元素的几何形状。决于运动副元素的几何形状。槽面接触：槽面接触：N”21N21F21=f N21+f N”21平面接触：平面接触：N21=N”21=G/(2sin)GN21N21=GF21=f N21=f GF21N21+N”21=-GN21G=(f/sin)G=fv Gfv称为当量摩擦系数称为当量摩擦系数N”21v2121FG12结论：结论：不论何种运动副元素，有计算通式：不论何种运动副元素，有计算通式：矢量和：矢量和：N21=N21理论分析和实验结果有：理论分析和实验结果有：k=1/2 F21=f N21 F21=f N21 柱面接
14、触：柱面接触：=-=-G代数和：代数和：N21=|N21|=f k G=fv G=fv G =kG|N21|N21 N21同理，称同理，称 fv为当量摩擦系数。为当量摩擦系数。非平面接触时非平面接触时，摩擦力增大了，为什么？，摩擦力增大了，为什么？是是 f 增大了？增大了？原因：原因：是由于是由于N21 分布不同而导致的。分布不同而导致的。v2121GPN21F21应用：应用：当需要增大滑动摩擦力时，可将接触面设计当需要增大滑动摩擦力时，可将接触面设计成槽面或柱面。如圆形皮带（缝纫机）、三角形皮成槽面或柱面。如圆形皮带（缝纫机）、三角形皮带、螺栓联接中采用的三角形螺纹。带、螺栓联接中采用的三角
15、形螺纹。对于三角带：对于三角带：18182.移动副中总反力的确定移动副中总反力的确定总反力为法向反力与摩擦力的合成：总反力为法向反力与摩擦力的合成：FR21=N21+F21tan=F21/N21摩擦角，摩擦角，方向方向:FR21 V V1212 (90(90+)摩擦锥摩擦锥-以以FR21为母线所作圆锥。为母线所作圆锥。结论：结论：移动副中总反力恒切于摩擦锥。移动副中总反力恒切于摩擦锥。fv3.24 3.24 f =f N21/N21=f不论P的方向如何改变，P与R两者始终在同一平面内FR21FFR2112G12Ga)a)求使滑块沿斜面等速上行所需水平力求使滑块沿斜面等速上行所需水平力F Fb)
16、b)求使滑块沿斜面等速下滑所需水平力求使滑块沿斜面等速下滑所需水平力FF作图作图作图作图若若，则则FF为阻力为阻力;根据平衡条件根据平衡条件：F+FF+FR21R21+G=0+G=0 大小：？大小：？方向：方向：得：得：F=F=Gtan(tan(+)G-根据平衡条件：根据平衡条件：F+FF+FR21R21+G=0+G=0若若=斜面摩擦。斜面摩擦。拧紧时直接引用斜面摩擦的结论有：拧紧时直接引用斜面摩擦的结论有：假定载荷集中在中径假定载荷集中在中径d2 圆柱面内，展开圆柱面内，展开d2斜面其升角为：斜面其升角为：tan螺纹的拧松螺纹的拧松螺母在螺母在F和和G的联合作的联合作用下，顺着用下，顺着G等
17、速向下运动。等速向下运动。v螺纹的拧紧螺纹的拧紧螺母在螺母在F和和G的联合作的联合作用下，逆着用下，逆着G等速向上运动。等速向上运动。v=l/d2=zp/d2 )tan(GF从端面看d2Gd3d1lGFF螺纹拧紧时必须施加在中径处的圆周力，所产生的螺纹拧紧时必须施加在中径处的圆周力，所产生的 拧紧所需力矩拧紧所需力矩M为：为：拧松时直接引用斜面摩擦的结论有拧松时直接引用斜面摩擦的结论有：)tan(2222GddFMF螺纹拧松时必须施加在中径处的圆周力，所产生螺纹拧松时必须施加在中径处的圆周力，所产生 的拧松所需力矩的拧松所需力矩M为：为：)tan(GF)tan(2222GddFM若若，则则MM
18、为正值，其方向与螺母运动方向相反，为正值，其方向与螺母运动方向相反，是阻力；是阻力；若若，则则MM为负值，方向相反，其方向与预先假为负值，方向相反，其方向与预先假定定 的方向相反，而与螺母运动方向相同，成为的方向相反，而与螺母运动方向相同，成为 放松螺母所需外加的驱动力矩。放松螺母所需外加的驱动力矩。Mfd2F作者：潘存云教授2.三角形螺纹螺旋中的摩擦三角形螺纹螺旋中的摩擦矩形螺纹矩形螺纹忽略升角影响时，忽略升角影响时，N近似垂直向上近似垂直向上,可得：可得：引入当量摩擦系数引入当量摩擦系数:fv=f /cos三角形螺纹三角形螺纹 NcosG，牙形半角牙形半角 NG当量摩擦角当量摩擦角:v a
19、rctanarctan fvNG G/cosGNNGNN摩擦力摩擦力:f=N.f f.G/cos21rN21)tan(22vGdM拧紧：拧紧：)tan(22vGdM拧松：拧松：可直接引用矩形螺纹的结论：可直接引用矩形螺纹的结论：三、转动副中的摩擦三、转动副中的摩擦1.轴径摩擦轴径摩擦直接引用前面的结论有：直接引用前面的结论有：产生的摩擦力矩为：产生的摩擦力矩为：轴轴轴径轴径轴承轴承12方向：与方向：与1212相反。相反。Mf根据平衡条件有：根据平衡条件有：FR21-G,Md=Mf =f kG=fv G Mf=F21 r=fv r G=G=f N21 r F21=f N21MdGFR21F212
20、112MfMd21rN2112MfMdGFR21F21GN21F21FR21当当G的方向改变时，的方向改变时，FR21的方向也跟着改变，的方向也跟着改变，以以作圆称为摩擦圆，作圆称为摩擦圆，摩擦圆半径。且摩擦圆半径。且FR21恒切恒切于摩擦圆。于摩擦圆。分析：分析：由由=fv r 知，知，rMf对减小摩擦不利。对减小摩擦不利。但但不变。不变。2 13ABC4FMr运动副总反力判定准则运动副总反力判定准则1.由力平衡条件，初步确定总反力方向（不考虑摩擦时）。由力平衡条件，初步确定总反力方向（不考虑摩擦时）。2.对于转动副有：对于转动副有：FR21恒切于摩擦圆。恒切于摩擦圆。3.对于转动副有：对于
21、转动副有：Mf 的方向与的方向与1212相反相反于移动副有：于移动副有：FR21恒切于摩擦锥恒切于摩擦锥对于移动副有：对于移动副有：FR21 V V1212(90(90+)14MrF21例例1：图示机构中，已知驱动力：图示机构中，已知驱动力F和阻力和阻力Mr和摩擦圆和摩擦圆半径半径，画出各运动副总反力的作用线。画出各运动副总反力的作用线。23FR23FR21FR41v349090+FR43R12R32212r2RrR取环形面积取环形面积:dsds2d2d2.2.轴端摩擦轴端摩擦在在G的作用下产生摩擦力矩的作用下产生摩擦力矩Mf (1)新轴端，新轴端，p p常数，则：常数，则：摩擦力为：摩擦力为
22、：dF=f dN总摩擦力矩：总摩擦力矩：摩擦力矩：摩擦力矩：dMf =dFdN=p ds fpdsMRrfRrfdpfM22)(/22rRGp设设dsds上的压强为上的压强为p,p,正压力为：正压力为：=f dN=f p ds=f p ds)(3233rRfp2233)(32rRrRfGRrdpf22GdMMf(2)磨合轴端磨合轴端 磨合初期磨合初期:p p常数常数磨合结束：磨合结束：正压力分布规律为正压力分布规律为:p=常数常数 RrfdfpM2RrpdsG内圈内圈V 磨损快磨损快 p 磨损变慢磨损变慢 结论：结论：Mf =f G(R+r)/2 p=常数常数,中心压强高，容易压溃，故做成中空
23、状。中心压强高，容易压溃，故做成中空状。)(22rRfp)(2rRp磨损慢磨损慢 p 磨损变快磨损变快 外圈外圈V212r2RrRGdMMf21四、平面高副中的摩擦力的确定四、平面高副中的摩擦力的确定相对运动相对运动:滑动滑动+滚动滚动 v12摩擦力摩擦力:滑动摩擦力滑动摩擦力+滚动摩擦力滚动摩擦力 滚动摩擦力滚动摩擦力滑动摩擦力滑动摩擦力 可忽略可忽略滚动摩擦力滚动摩擦力总反力为法向反力与滑动摩擦力的合成：总反力为法向反力与滑动摩擦力的合成：F FR R21=N21+F21F21FR21N21总反力的方向：总反力的方向：R21V V1212(90(90+)9090+如图：曲柄滑块机构三个位置
24、，如图：曲柄滑块机构三个位置，F为作用在滑块上的力，确定为作用在滑块上的力，确定A、B处作用处作用力的真实方向力的真实方向、判断受拉还是受压、判断受拉还是受压2、判断、判断A和和B的方向的方向3、大小相等、方向相反、大小相等、方向相反ABABABR31R32R21R124-4 4-4 不考虑摩擦时机构的受力分析不考虑摩擦时机构的受力分析不考虑摩擦时，机构动态静力分析的步骤为：不考虑摩擦时，机构动态静力分析的步骤为：1）求出各构件的惯性力，并把其视为外力加于产生该惯）求出各构件的惯性力，并把其视为外力加于产生该惯性力的构件上；性力的构件上；2）根据静定条件将机构分解为若干个构件组和平衡力作）根据
25、静定条件将机构分解为若干个构件组和平衡力作用的构件；用的构件；3）由距平衡力作用最远的构件组开始，对各构件组进行）由距平衡力作用最远的构件组开始，对各构件组进行力分析；力分析；4）对平衡力作用的构件作力分析。）对平衡力作用的构件作力分析。W、Mdv123456FrR（不计摩擦）（不计摩擦）RnnCOR（构件组的静定条件构件组的静定条件未知量的数目未知量的数目 =平衡方程的数目平衡方程的数目可见：低副可见：低副两个未知要素；高副两个未知要素；高副一个未知要素一个未知要素若构件组中：若构件组中：n 个构件，个构件，Pl个低副，个低副，Ph个高副个高副仅有低副时：仅有低副时：3n=2Pl 结论：所有
26、基本杆组都满足静定条件，即所有基本杆组都是静定杆组。结论：所有基本杆组都满足静定条件，即所有基本杆组都是静定杆组。运动副中支反力的未知数（不计摩擦）运动副中支反力的未知数（不计摩擦）力的三要素力的三要素大小大小方向方向作用点作用点转动副转动副？过轴心过轴心移动副移动副？导路导路？高高 副副？公法线公法线接触点接触点平衡方程数：平衡方程数：n个构件可以列个构件可以列3n个平衡方程个平衡方程未知数：未知数：2Pl+Ph静定条件：静定条件：2Pl+Ph=3n 绘制机构简图二、用图解法作机构的动态静力分析二、用图解法作机构的动态静力分析运动分析把外力（包括惯性力）加在机构上把机构看成为静力平衡系统加以
27、研究从外力已知构件开始，取杆组为受力体分析求运动副反力、平衡力（力矩）求运动副反力、平衡力（力矩）例例 已知各构件尺寸、曲柄已知各构件尺寸、曲柄1绕其中心绕其中心A的的JA(S1与与A重合重合)，连杆，连杆2的的 G2、S2、JS2（在杆（在杆BC的的1/3处），滑块处），滑块3的质心在的质心在C点重量为点重量为G3，原动件，原动件1的角速度的角速度1和和角加速度角加速度1，作用在，作用在3上的生产阻力上的生产阻力Fr,求图示位置时各运动副反力和加在求图示位置时各运动副反力和加在1上的上的平衡力矩平衡力矩Mb。解：解：1、运动分析、运动分析 选比例尺作运动简图、速度、选比例尺作运动简图、速度、
28、加速度图加速度图vc=vb+vcbac=ab+acbn+acbtPbncs22、确定各构件上的惯性力和惯性力偶矩、确定各构件上的惯性力和惯性力偶矩(1)作用在曲柄作用在曲柄1上的惯性力偶上的惯性力偶矩矩MI1=JA 1(逆时针逆时针)MI1(2)作用在连杆作用在连杆2上的惯性力上的惯性力FI2=m2as2=(G2/g)as2和惯性力和惯性力偶矩偶矩MI2=Js2 2(顺时针顺时针)F12M12I3FI2h2总惯性力总惯性力FI2=FI2和和S2的距离的距离h2=MI2/FI2(顺时针顺时针)(3)作用在滑块作用在滑块3上的惯性力上的惯性力FI3=m3ac=(G3/g)ac(和和ac方向相反方向
29、相反)3、作动态静力分析、作动态静力分析将机构分解成为一个基本杆组将机构分解成为一个基本杆组2、3和作用有未知平衡力的构件和作用有未知平衡力的构件1,并从并从2、3开始分析开始分析3、作动态静力分析、作动态静力分析将机构分解成为一个基本杆组将机构分解成为一个基本杆组2、3和作用有未知平衡力的构件和作用有未知平衡力的构件1,并从并从2、3开始分析开始分析FR12tFR12nFR43将构件将构件2对取矩对取矩MC=02222212hGhFLFItRh2”01212223343nRtRIIrRFFFGFGFF根据整个构件组的力平衡条件：根据整个构件组的力平衡条件：方向方向 大小大小?cFrG3FI3
30、G2FI2FRI2tFRI2nFR43FRI2h20233343RIrRFFGFF求求R23可单独对构件分析可单独对构件分析：FR23求求R和和b可单独对构件可单独对构件1分析分析：对取矩对取矩FR21FR41FR41=R21,b=MI1+FR21h1：h13 用解析法作机构的动态静力分析用解析法作机构的动态静力分析图解法的缺点：图解法的缺点：分析结果精度低；分析结果精度低；随着计算机应用的普及，解析法得到了广泛的应用。随着计算机应用的普及，解析法得到了广泛的应用。作图繁琐、费时，不适用于一个运动周期的分析。作图繁琐、费时，不适用于一个运动周期的分析。解析法：解析法：复数矢量法、矩阵法等。复数
31、矢量法、矩阵法等。思路：思路：由机构的力的平衡条件，建立各力之间的矢量平衡由机构的力的平衡条件，建立各力之间的矢量平衡方程，再求解。方程，再求解。(一一)、力矢量分析基本知识力矢量分析基本知识 1）平面力矩的表达方法）平面力矩的表达方法 矢量表示式矢量表示式:MB=rFA e=cos +i sin r=r e i =r (cos +i sin )MB:对平面上任一点对平面上任一点B取矩取矩 Fa:作用在平面上任意点作用在平面上任意点A的力的力MB=rFA=rFAsin而而=rtFA=rFAcos(900-)=rFAsinMB=rtFA平面力矩的直角坐标形式平面力矩的直角坐标形式:MB=(yA-
32、yB)FAx+(xA-xB)FAyrt=r e i(+900)=r (cos(+900)+i sin(+900)=r(-sin +icos )ACBED3214 1 2xy 3 1(二二)、铰链四杆机构的力分析、铰链四杆机构的力分析 已知图示机构已知图示机构尺寸、原动件的等角尺寸、原动件的等角速度速度 1,F为作用在为作用在2构件构件E点的已知外点的已知外力力,Mr为作用在为作用在3上的已知生产阻力矩上的已知生产阻力矩。确定各运动副反力和需加在主动确定各运动副反力和需加在主动件件1上的平衡力矩上的平衡力矩Mbl1l2l3l41 1）建立直角坐标系及标出杆矢）建立直角坐标系及标出杆矢量及方位角量
33、及方位角2 2）列出力方程求解）列出力方程求解,各运动副各运动副反力用反力用F FRijRij表示表示,FRji=-FRij 3 3）将各反力沿两坐标轴分解得）将各反力沿两坐标轴分解得:FMrab FyRxRRRRAiFFFFF14144114yRxRRRRBiFFFFF12122112yRxRRRRCiFFFFF23233223yRxRRRRDiFFFFF34344334FR14yFR14xFR12yFR12xFR23yFR23xFR43yFR43x4 4）用复数矢量法进行分析）用复数矢量法进行分析先求出运动副反力先求出运动副反力,再求平衡力矩再求平衡力矩先计算首解运动副反力先计算首解运动副
34、反力:组成该组成该运动副的两个构件上所作用的运动副的两个构件上所作用的外力和外力矩均为已知外力和外力矩均为已知.(1(1）求）求F FRCRC(F(FR23R23)取构件取构件3 3为分离体为分离体,对对D D点取矩点取矩,则则:0)(2323)90(323330ryRxRirRtMiFFelMFl0)()90sin()90(cos(232330303ryRxRMiFFil如图机构的如图机构的C C处为首解副处为首解副.由由ei=cos+isin0cossin32333233ryRxRMFlFl展开实部等于展开实部等于0:取构件取构件2 2为分离体为分离体,对对B B点取矩点取矩,则则:0)(
35、)(232FbaFlttRt2334RRFF由以上两式解得由以上两式解得:FR23x和和FR23y0)cos()sin(cossin2222322232FFyRxRbFaFFlFl展开实部等于展开实部等于0:0)()180()90(2323)90(2202020fiiiyRxRiFebeaeiFFel(2)求求FRD,构件构件3诸力平衡得诸力平衡得:)sincos(cossin()()(112112112112112121121)1090(yRxRyRxRyRxRRtbFFiFFliFFelFlMi0)(2312FFFRR1214RRFF展开实部、虚部等于展开实部、虚部等于0，可解，可解FR1
36、2x和和FR12y023231212fiyRxRyRxRFeiFFiFF(4)求求FR,构件构件1诸力平衡得诸力平衡得:(3)求求FRB,构件构件2诸力平衡得诸力平衡得:(5)求求b,对构件对构件1点取矩得点取矩得:实部等于实部等于,得得:)cossin()(1121121121yRxRRtbFFlFlM)cos()sin(coscos)sin(12223323223FFrXRbalFlMF)cos()sin(sinsin)sin(12223323223FFryRbalFlMF（）矩阵法对机构动态静力分析（）矩阵法对机构动态静力分析（1）求出各构件的惯性力，并当作外力分别加到产生惯性力）求出各
37、构件的惯性力，并当作外力分别加到产生惯性力 的的 构构 件上；件上；（2）所有外力、力矩均加到机构示力图上）所有外力、力矩均加到机构示力图上（3）根据静定条件将机构分解成若干个构件组和作用平衡力）根据静定条件将机构分解成若干个构件组和作用平衡力 的构件，画分离体的示力图；的构件，画分离体的示力图；（4）根据平衡条件列出一组力的平衡方程）根据平衡条件列出一组力的平衡方程 （一个构件组三个，（一个构件组三个，x向、向、y向和对一点取矩）向和对一点取矩）（5）整理方程组：）整理方程组：Rij=-Rji；已知项在等式右边，含未知项在等式左边已知项在等式右边，含未知项在等式左边 得一组线性方程组得一组线
38、性方程组（6）矩阵表示（构件）矩阵表示（构件1、2、3、4顺序）顺序）一、填空：一、填空：1所谓静力分析是指所谓静力分析是指_的一种力分析方法，它一般适用于的一种力分析方法，它一般适用于_情况。情况。2所谓动态静力分析是所谓动态静力分析是_的一种力分析方法，它一般适用的一种力分析方法，它一般适用于于 情况。情况。3绕通过质心并垂直于运动平面的轴线作等速转动的平面运动绕通过质心并垂直于运动平面的轴线作等速转动的平面运动构件，其惯性力构件，其惯性力，在运动平面中的惯性力偶矩，在运动平面中的惯性力偶矩=。4在滑动摩擦系数相同条件下，槽面摩擦力比平面摩擦力大，在滑动摩擦系数相同条件下，槽面摩擦力比平面
39、摩擦力大，其原因是其原因是 。5机械中三角带传动比平型带传动用得更为广泛机械中三角带传动比平型带传动用得更为广泛,从摩擦角度来从摩擦角度来看看,其主要原因其主要原因 。6 在机械中驱动力与其作用点的速度方向在机械中驱动力与其作用点的速度方向。7构件组的静定条件是构件组的静定条件是。、在带传动中，三角胶带作用于从动带轮上的摩擦力是属于、在带传动中，三角胶带作用于从动带轮上的摩擦力是属于。二、选择：二、选择：1在机械中阻力与其作用点速度方向在机械中阻力与其作用点速度方向。A).相同相同;B).一定相反一定相反;C).成锐角成锐角;D).相反或成钝角。相反或成钝角。2在车床刀架驱动机构中，丝杠的转动
40、使与刀架固联的螺母作在车床刀架驱动机构中，丝杠的转动使与刀架固联的螺母作移动，则丝杠与螺母之间的摩擦力矩属于移动，则丝杠与螺母之间的摩擦力矩属于。A)驱动力；驱动力；B)生产阻力；生产阻力；C)有害阻力；有害阻力；D)惯性力。惯性力。4风力发电机中的叶轮受到流动空气的作用力，此力在机械中风力发电机中的叶轮受到流动空气的作用力，此力在机械中属于属于。A)驱动力；驱动力；B)生产阻力；生产阻力；C)有害阻力；有害阻力；D)惯性力。惯性力。5在空气压缩机工作过程中，气缸中往复运动的活塞受到压缩在空气压缩机工作过程中，气缸中往复运动的活塞受到压缩空气的压力，此压力属于空气的压力，此压力属于。A)驱动力；驱动力；B)生产阻力；生产阻力；C)有害阻力；有害阻力；D)惯性力。惯性力。6在外圆磨床中，砂轮磨削工件时它们之间的磨削力是属于在外圆磨床中，砂轮磨削工件时它们之间的磨削力是属于。A)驱动力；驱动力；B)有害阻力；有害阻力；C)生产阻力；生产阻力；D)惯性力。惯性力。此课件下载可自行编辑修改，供参考！感谢您的支持，我们努力做得更好！
