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1、1第3章 平面机构的动力分析第3章 平面机构的动力分析机械原理机械原理第11讲第11讲主讲教师：王虹主讲教师：王虹Email： Tel: 135172097752010年年10月月19日日ROAD ENERGY学习提要学习提要? 教学基本要求教学基本要求掌握确定机构惯性力的两种方法掌握机械效率的计算掌握确定机构惯性力的两种方法掌握机械效率的计算? 学习重点学习重点? 学习重点学习重点机械效率的计算机械自锁的条件机械效率的计算机械自锁的条件? 参考资料参考资料 机械原理， 郭为忠主编，清华大学出版社，机械原理， 郭为忠主编，清华大学出版社，2010机械原理，朱理主编，高等教育出版社，机械原理，朱
2、理主编，高等教育出版社，2006ROAD ENERGY 3.4 构件惯性力的确定3.4 构件惯性力的确定一、一般力学方法由理论力学知：惯性力可以最终简化为一个加于构件重心S处的惯性力P一、一般力学方法由理论力学知：惯性力可以最终简化为一个加于构件重心S处的惯性力Pi i和一个惯性力矩M和一个惯性力矩Mi i：MihsPiPi=sisi JMamPii PMh =ROAD ENERGY 3.4 构件惯性力的确定3.4 构件惯性力的确定一、一般力学方法1 作平面移动的构件一、一般力学方法1 作平面移动的构件() =0/0ssspiaamaF= 0iM当构件作等速运动时，则惯性力也为0如：曲柄滑块机
3、构的滑块和直动从动件凸轮机构的从动件当构件作等速运动时，则惯性力也为0如：曲柄滑块机构的滑块和直动从动件凸轮机构的从动件PiFROAD ENERGY 3.4 构件惯性力的确定3.4 构件惯性力的确定一、一般力学方法2 绕定轴转动的构件一、一般力学方法2 绕定轴转动的构件回转轴线通过构件质心回转轴线通过构件质心= 0piF ()=0/0siJM如：飞轮及非匀速回转的带轮和转子若构件作等速转动，则惯性力偶矩为0，齿轮和匀速回转的转子如：飞轮及非匀速回转的带轮和转子若构件作等速转动，则惯性力偶矩为0，齿轮和匀速回转的转子iMSROAD ENERGY 3.4 构件惯性力的确定3.4 构件惯性力的确定一
4、、一般力学方法2 绕定轴转动的构件一、一般力学方法2 绕定轴转动的构件回转轴线不通过构件质心回转轴线不通过构件质心PiMiSPi h=PiisisPiFMhJMmaF2ROAD ENERGY 3.4 构件惯性力的确定3.4 构件惯性力的确定一、一般力学方法3 作平面复合运动的构件一、一般力学方法3 作平面复合运动的构件MihsPiPi=PiisisPiFMhJMmaFROAD ENERGYB2 P2P1P1P2 h23.4 构件惯性力的确定3.4 构件惯性力的确定一、一般力学方法一、一般力学方法A1S13M1M2aS2aS1aS3P3曲柄滑块机构的一般力学受力分析曲柄滑块机构的一般力学受力分析
5、ROAD ENERGY 3.4 构件惯性力的确定3.4 构件惯性力的确定二、质量代换法二、质量代换法1 基本概念：1 基本概念：设想把构件的质量，按一定条件用集中于构件设想把构件的质量，按一定条件用集中于构件上某几个选定点的假想集中质量来代替。假想的集中质量称为上某几个选定点的假想集中质量来代替。假想的集中质量称为代换质量代换质量，代换质量所在的位置称为，代换质量所在的位置称为代换点代换点。ROAD ENERGY 3.4 构件惯性力的确定3.4 构件惯性力的确定二、质量代换法二、质量代换法2 质量代换的等效条件2 质量代换的等效条件代换前后构件的质量不变代换前后构件的质量不变mmni=代换前后
6、构件的质量不变代换前后构件的质量不变代换前后构件的质心位置不变代换前后构件对质心轴的转动惯量不变代换前后构件的质心位置不变代换前后构件对质心轴的转动惯量不变ii =1 =0011niiiniiiymxm()0122=+ =niiiiyxmROAD ENERGY 3.4 构件惯性力的确定3.4 构件惯性力的确定二、质量代换法二、质量代换法3 质量代换法3 质量代换法动代换动代换同时满足上述三个代换条件的质量代换，对于连杆来说：同时满足上述三个代换条件的质量代换，对于连杆来说：=+=+2222SKBKBKBJkmbmkmbmmmmROAD ENERGY 3.4 构件惯性力的确定3.4 构件惯性力的
7、确定二、质量代换法二、质量代换法3 质量代换法3 质量代换法静代换静代换只满足前两个代换条件的质量代换，忽略惯性力矩的影响只满足前两个代换条件的质量代换，忽略惯性力矩的影响()()+=+=cbbmmcbcmmCB223ROAD ENERGY 3.5 不考虑摩擦时机构的动态静力分析3.5 不考虑摩擦时机构的动态静力分析分析步骤：分析步骤：1. 作机构的运动简图2. 对机构作运动分析，利用矢量方程图解法计算其各构1. 作机构的运动简图2. 对机构作运动分析，利用矢量方程图解法计算其各构件的速度和加速度件的速度和加速度为惯性力的确定作准备为惯性力的确定作准备件的速度和加速度件的速度和加速度，为惯性力
8、的确定作准备为惯性力的确定作准备3. 分析各构件的惯性力，并把它们视为外为加于产生这些惯性力的构件上4. 根据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，进行力的分析3. 分析各构件的惯性力，并把它们视为外为加于产生这些惯性力的构件上4. 根据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，进行力的分析注：一般由外力全部已知的构件组开始，逐步推算到平衡力 （为未知力）作用的构件注：一般由外力全部已知的构件组开始，逐步推算到平衡力 （为未知力）作用的构件ROAD ENERGY 3.6 机械的效率和自锁3.6 机械的效率和自锁一、机械效率一、机械效率在机械运转时，设作用在机械上的在机械
9、运转时，设作用在机械上的驱动功（输入功）驱动功（输入功）为为 W Wd d，有效功（输出功）有效功（输出功）为为W Wr r，损耗功损耗功为为W Wf f。则在机械变。则在机械变 速稳定运动的速稳定运动的一一个运动循环或匀速稳定运动的任个运动循环或匀速稳定运动的任一一时间时间输入功率有效功输出有害功输出120 = 100+20110 = 100+10速稳定运动的个运动循环或匀速稳定运动的任时间速稳定运动的个运动循环或匀速稳定运动的任时间间隔内，输入功等于输出功和损耗功之和间隔内，输入功等于输出功和损耗功之和frdWWW+=ROAD ENERGY 3.6 机械的效率和自锁3.6 机械的效率和自锁
10、一、机械效率一、机械效率1、定义：输出功与输入功的比值，反映了输入功在机械 中的有效利用程度，称为机械效率1、定义：输出功与输入功的比值，反映了输入功在机械 中的有效利用程度，称为机械效率Wdr WW=dfdfddr WWWWWWW=1瞬时效率平均效率(效率)：一个运动周期中所有瞬时效率的平均值。ROAD ENERGY 3.6 机械的效率和自锁3.6 机械的效率和自锁一、机械效率一、机械效率2、性质：机械效率总是小于1，因为损耗功2、性质：机械效率总是小于1，因为损耗功W Wf f不可能为0不可能为0ffdWWWW11+=kkkkk WWWWWW WWWWWWmax 21max2max1max
11、212211 . .(1) 主动力P的作用线在摩擦角之 外。P(1) 主动力P的作用线在摩擦角之 外。Px x F，即滑块加速。无法使 受力对象产生运动的现象称为 机械的自锁。 F，即滑块加速。无法使 受力对象产生运动的现象称为 机械的自锁。ROAD ENERGY 3.6 机械的效率和自锁3.6 机械的效率和自锁二、机械的自锁二、机械的自锁平面自锁条件平面自锁条件FPx tantan=(2) P与R共线。Px = F a. 滑块等速运动原本运动； b. 原不动静止不动；具有运动 趋势。(2) P与R共线。Px = F a. 滑块等速运动原本运动； b. 原不动静止不动；具有运动 趋势。7ROAD ENERGY 3.6 机械的效率和自锁3.6 机械的效率和自锁二、机械的自锁二、机械的自锁平面自锁条件平面自锁条件FPx tantan=(3) P作用线在之内，Px F。 a. 减速至静止原本运动； b. 原不动滑块保持静止不 论P力有多大。(3) P作用线在之内，Px F。 a. 减速至静止原本运动； b. 原不动滑块保持静止不 论P力有多大。ROAD ENERGY 3.6 机械的效率和自锁3.6 机械的效率和自锁二、机械的自锁二、机械的自锁平面自锁条件平面自锁条件原静止不动的滑块不会发生运动即 为自锁。原静止不动的滑块不会发生运动即 为自锁。ROAD ENERGY谢谢大家！谢谢大家！
