《机械原理 第3版 教学课件 ppt 作者 孔建益 04-力分析》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械原理 第3版 教学课件 ppt 作者 孔建益 04-力分析（186页珍藏版）》请在金锄头文库上搜索。
1、第四章 机构的力分析 (Dynamic Analysis of Planar Mechanisms),第一节 概述,第二节 运动副反力及构件组静定条件,第三节 不考虑摩擦的机构力分析,第五节 机械效率与机械自锁,*第四节 考虑摩擦的机构力分析,本章内容,*机构的静力分析 不计惯性力的机构力分析,*机构的动力分析 考虑惯性力的机构力分析,第一节 概述,第四章 机构的力分析,根据达朗伯原理,机构的动力分析又称为动态静力分析,*如将惯性力视为一般外力加于产生该惯性力的构件上，该机械视为处于静力平衡状态,用静力学方法进行受力分析,第一节 概述 (一、达朗伯原理),破碎力生产阻力,摩擦力 (Fricti
2、on Force) （切向反力）,Mi,惯性力,惯性力矩,原（主）动力矩Md,Pi,运动副反力,重力,第一节 概述 (二、作用在机械上的力),第一节 概述 (二、作用在机械上的力),负功 常称为阻抗功,*驱动力(driving force)凡是驱使机械产生运动的力,*阻抗力凡是阻止机械产生运动的力,有益阻力,有害阻力,克服有益阻力所完成的功称为输出功,克服有害阻力所作的功称为损耗功,正功， 常称为输入功,第一节 概述 (二、作用在机械上的力),输出功,损耗功,输入功,第一节 概述 (二、作用在机械上的力),*平衡力（矩）： 与作用在机械上的已知外力相平衡的未知外力（矩）,包括各构件惯性力,符号
3、：Fb (Mb),第一节 概述 (二、作用在机械上的力),机构力分析的目的： 1）求运动副反力 2）计算平衡力（矩）,机构力分析的法： 1）图解法 2）解析法 （如代数式法和矩阵法等）,第一节 概述 (三、力分析目的和方法),第二节 运动副反力及构件组静定条件,第四章 机构的力分析,机座2,滑块1,R21的大小和作用点位置未知,一、不考虑摩擦时运动副反力及其表示方法,第二节 运动副反力及构件组静止条件,1,2,y,x,R12,第二节 运动副反力 （一、不考虑摩擦）,1,2,y,x,R12,R21,R21 =- R12,2,R12x,R12y,约定：当R12已定，则R21 用- R12表示,第二
4、节 运动副反力 （一、不考虑摩擦）,1,2,y,x,R12,R21,R12 =- R21,2,R12x,R12y,R21,R21,-R12,约定：当R12已定，则R21 用- R12表示,第二节 运动副反力 （一、不考虑摩擦）,1,2,y,x,R12,R12 =- R21,2,R12x,R12y,-R12,两个未知量R12x和R12y,第二节 运动副反力 （一、不考虑摩擦）,1,2,y,x,R12,2,R12x,R12y,-R12,第二节 运动副反力 （一、不考虑摩擦）,1,2,n,n,R21,力的作用点,一个未知量力的大小,第二节 运动副反力 （一、不考虑摩擦）,1,2,y,x,R12,R2
5、1,R12 =- R21,R12x,R12y,两个未知量R12x和R12y,*低副两个未知量,*高副 一个未知量,确定 运动副反力,第二节 运动副反力 （一、不考虑摩擦）,二、考虑摩擦时 运动副反力及其表示方法,1.移动副中的摩擦力(friction force) A.平面滑块 B.楔面滑块,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,2,1,FQ,v12,滑块运动时的受力,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,2,N21,2对1的法向反力,N21 = FQ,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,F21=fN21,滑块1所受的反力,N21,1,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,1,N21,2对1
6、的全反力R21,tan = F21 / N21 = fN21 / N21 =f,F21=fN21=fFQ,F21,*tan =f,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,1,F21=fN21=fFQ,N21,v12, +90,R21,*滑块相对速度与其所受的全反力间的夹角为（90+ ）,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,N21,1,F21,=,滑块1受的反力,力的作用点和大小两个未知量,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,楔形导轨,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,FQ,N21/2,N21/2,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,FQ,N21/2,N21/2,N21=FQ/sin,作
7、出受力图,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,N21=FQ/sin,侧视图,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,N21=FQ/sin,F21 =fN21 =fFQ/sin =(f/sin) FQ,令fv =(f/sin),有： F21 = fv FQ,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,平滑块,楔形滑块,楔形滑块的全反力可用平滑块相当的表示方法。即偏斜一摩擦角(friction angle) v,tan =f, v =arctan(fv) = arctan(f/sin),第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,V12,v, v+90,R21,当=90时， v = ，即平滑块,*不论是否楔形
8、滑块 R21和N21之间的夹角可表示为 V,v =arc tan(fv) = arctan(f/sin),(tan V =fV=f/sin),fv 当量摩擦因数 (Equivalent Coefficient of Friction),v 当量摩擦角,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,F21=fFQ,F21 = fv FQ,*fvf,*楔面接触较平面接触时所产生的摩擦力大,*fv =(f/sin),用V带传动和三角形螺纹联接，以增大摩擦力,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,2.径向轴颈转动副中的摩擦力 (自学),第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,r,轴颈在轴承内不动,轴颈1,轴承2
9、,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,r,FQ与R21反向共线,轴颈1,轴承2,FQ=-R21,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,轴颈1,轴承2,Md,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,轴颈1,轴承2,轴颈在Md的作用下而转动,Md,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,轴颈1,轴承2,Md,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,轴颈1,轴承2,Md,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,Md,FQ,R21,FQ=-R21,Mf= R21 = FQ,=Md,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,Md,FQ,FQ=-R21,Mf= R21 = FQ=Md,r,Mf= F21r =N21
10、fr =FQfvr,=fvr,*Mf=FQ =fvr,当量摩擦因（系）数 fv=（11.57）f,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,Mf=FQ =fvr,FQ,R21,r,Md,12,*摩擦圆(friction circle)以为半径圆,对轴颈的总反力将始终切于摩擦圆,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,Mf=FQ = R21 =fvr,FQ,R21,r,Md,12,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,Mf=FQ = R21 =fvr,FQ,R21,r,Md,12,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,Mf=FQ = R21 =fvr,FQ,R21,r,Md,12,第二节 运动副反力
11、（二、考虑摩擦）,Mf=FQ = R21 =fvr,FQ,R21,r,Md,12,Mf,R21x,R21y,第二节 运动副反力 （二、考虑摩擦）,三、构件组的静定条件,第二节 运动副反力 （三、静止条件）,*静定条件 所有未知外力都可以 用静力学的方法确定出来的条件,第二节 运动副反力 （三、静止条件）,p构件组中的低副数 n构件组中的构件数,反力的未知量数 2p,列出的力平衡方程数 3n,=,*基本杆组的条件:F=3n-2p=0,*构件组的静定条件应为3n=2p,*所有的基本杆组都是静定杆组,第二节 运动副反力 （三、静止条件）,第三节 不考虑摩擦的机构力分析,第四章 机构的力分析,力分析方
12、法： 一、矩阵法 二、等功率法 三、首解运动副法 四、直接求解法,第三节 不考虑摩擦的力分析,x,y,4,1,2,3,L2,r2,L2,r1,L3,r3,1,1,2,3,3,2,F2,F3,F1,2,1,3,M2,M1,M3,A,C,B,D,一、矩阵法,第三节 不考虑摩擦的力分析 （一、矩阵法）,y,x,4,1,1, 1,F1,1,M1,r1,Mb,A,2,3,L2,r2,L3,r3, 2,3,3,2,F2,F3,2,3,M2,M3,C,B,D,RRR级组,平衡构件,第三节 不考虑摩擦的力分析 （一、矩阵法）,第三节 不考虑摩擦的力分析 （一、矩阵法）,A,1,4,x,y,1,1,r1,F1,
13、1,RPR级组,平衡构件,第三节 不考虑摩擦的力分析 （一、矩阵法）,RRR-级组力分析,第三节 不考虑摩擦的力分析 （一、矩阵法）,y,x,D,第三节 不考虑摩擦的力分析 （一、矩阵法）,y,x,已知机构的运动参数：转角，速度v，加速度a等.,各构件上的外力F及外力矩M,第三节 不考虑摩擦的力分析 （一、矩阵法）,y,x,第三节 不考虑摩擦的力分析 （一、矩阵法）,采用R23,将构件组在C运动副处拆开，以运动副反力代替,*力沿坐标轴正向为正， 力矩以逆时针为正,第三节 不考虑摩擦的力分析 （一、矩阵法）,y,x,F2,2,2,B,2,C,l2,求各力对B点的矩MB,M2,F2Sin(2 - 2),F2 r2 sin(2 - 2),2,2,2= 2+ 2,2 - 2,l2sin2,l2cos2,-(-R23x)l2sin 2,+
