《机械原理》课程教学课件（讲稿）第九章 平面机构的力分析

机械原理第九章平面机构的力分析s9-1研究机构力分析的目的和方法89-2构件惯性力的确定S9-3运动副中摩擦力的确定89-4不考虑摩擦力的机构力分析

机械原理 第九章 平面机构的力分析 §9-1 研究机构力分析的目的和方法 §9-2 构件惯性力的确定 §9-3 运动副中摩擦力的确定 §9-4 不考虑摩擦力的机构力分析

机械原理第几章 研究机构力分析的目的和方法s9-1研究机构力分析的目的和方法、作用于机构中力的分类1)驱动力：使机构运动的力。作正功-输入功2)阻力：阻止运动的力。作负功有效阻力（工作阻力）一有效功或输出功有害阻力：损失功3)运动副反力：运动副中产生的反作用法向反力一正压力切向反力一摩擦力4)重力：作用于构件质心上的地球引力5)惯性力：加在变速运动构件上的虚拟力注意：运动副反力一一对整体机构而言是内力，但对于单个构件或杆组分析时则是外力

机械原理 一、作用于机构中力的分类 1）驱动力：使机构运动的力。作正功-输入功 2）阻力：阻止运动的力。作负功 有效阻力（工作阻力）－有效功或输出功 有害阻力：损失功 3）运动副反力：运动副中产生的反作用 法向反力－正压力 切向反力－摩擦力 4）重力：作用于构件质心上的地球引力 5）惯性力：加在变速运动构件上的虚拟力 第九章 研究机构力分析的目的和方法 §9-1 研究机构力分析的目的和方法 注意：运动副反力-对整体机构而言是内力，但对于 单个构件或杆组分析时则是外力

第九章研究机构力分析的目的和方法机械原理平衡力或平衡力矩一一与驱动力或阻力相平衡的未知外力（或力矩）二、研究机构力分析的目的和方法研究机构力分析的目的1）确定机构运动副反力一校核强度、测算效率2）确定机构需加的平衡力或平衡力矩一确定功率研究机构力分析的方法低速：静力计算高速：动力计算--动态静力法（对整个机构或其中构件皆可用静力平衡计算具体解题方法：图解法和解析法

机械原理 二、研究机构力分析的目的和方法 研究机构力分析的目的 1）确定机构运动副反力—校核强度、测算效率 2）确定机构需加的平衡力或平衡力矩—确定功率 研究机构力分析的方法 低速：静力计算 高速：动力计算-动态静力法(对整个机构或 其中构件皆可用静力平衡计算) 具体解题方法：图解法和解析法 第九章 研究机构力分析的目的和方法 平衡力或平衡力矩-与驱动力或阻力相平衡的未知 外力(或力矩)

机械原理第几章 构件供性力的确定89-2构件惯性力的确定、构件惯性力的计算具有质量对称平面的刚体作平面运动时，其惯性力系可简化为一力F和一力偶矩M表9-1构件作平面运动时惯性力和惯性力偶矩算式实F:M例一运动特点-Jsa工正复杂运动平面连杆机构中的连杆-mas曲柄滑块机构中的滑块和直动变速0mas从动件凸轮机构中的从动件等工正移动凸轮从动件在某一特定时间范围等速00内可能实现飞轮及非匀速回转的带轮和转变速0-Jsa子等使重心转动齿轮和勾速回转的已平衡的转子等速00等变速-Jsa未平衡的曲柄、摇杆、导杆等-mas复丰费心转动等速0匀速回转的偏心盘，凸轮等mas

机械原理 一、构件惯性力的计算 具有质量对称平面的刚体作平面运动时，其惯 性力系可简化为一力Fi和一力偶矩Mi 第九章 构件惯性力的确定 §9-2 构件惯性力的确定

机械原理第几章 构件供性力的确定F作平面复杂运动的构件的M:惯性力和惯性力矩的关系aM;M;ash:F!F,b)把惯性力和惯性力矩合成FI一个惯性力，其偏离质心距离为hCc)F

机械原理 作平面复杂运动的构件的 惯性力和惯性力矩的关系 i i i i F M F M h   把惯性力和惯性力矩合成 一个惯性力，其偏离质心 距离为h 第九章 构件惯性力的确定

机械原理第九章 运动副中廖接力的确定s9-3运动副中摩擦力的确定运动副分：低副、高副滑动摩擦低副：移动副、转动副高副：其摩擦力分两种情况1.纯滚动：力学已讨论2.滑动兼滚动：分别求，一般只求滑动部分（滚动摩擦小，忽略），相当于移动副求

机械原理 高副：其摩擦力分两种情况 低副：移动副、转动副 运动副分：低副、高副 1. 纯滚动：力学已讨论. 2. 滑动兼滚动：分别求，一般只求滑动部分 （滚动摩擦小，忽略），相当于移动副求. 第九章 运动副中摩擦力的确定 §9-3 运动副中摩擦力的确定 滑动摩擦

机械原理第九章运动副中廖接力的确定、移动副中的摩擦力RBAN1.平面移动副中的摩擦力CF,F.VAB=tanβtano=JF,NFxFf一摩擦角β一F与Fy夹角baB总反力RBA与Fx方向夹角为90°+pβtangN=FFyFtanβ1)ββ，加速运动(外力F方向在ab面之内)

机械原理 一、移动副中的摩擦力 1. 平面移动副中的摩擦力  tan y x F F f N Ff tan  RBA N VAB Fx Ff a F Fy b B A β  β —F与Fy夹角 总反力RBA与Fx方向夹角为90º+φ 第九章 运动副中摩擦力的确定 N  Fy  tan tan Ff  Fx 1) βφ，加速运动(外力F方向在ab面之内) φ—摩擦角

第九章 运动副中廖接力的确定机械原理外力F方向在ab面之外时EN?FKN?.上BB福AN,Na)b)尖底直动从动件凸轮机构平底直动从动件凸轮机构北0=0

机械原理 外力F方向在ab面之外时 第九章 运动副中摩擦力的确定 尖底直动从动件凸轮机构 平底直动从动件凸轮机构

机械原理第九章 运动副中廖接力的确定2.楔形面移动副中的摩擦力山t yN90°-010N20NFsABB90°-001xQQN+Q+N=0,=fN=LYQXQ=2Nsin0=N:1福fsQ2sin02sin02fF=fQfsine

机械原理 2. 楔形面移动副中的摩擦力 第九章 运动副中摩擦力的确定 θ θ N N A B Q x y z Q 2θ F 90º-θ 90º-θ N Q N B A f 2 F fN   F N  Q  N  0      2sin 2 sin Q Q  N  N  Q f Q f Ff    21 2sin y Ff F  fQ sin f f 

机械原理第九章 运动副中廖接力的确定2.楔形面移动副中的摩擦力fF=fQfh:sine0一当量摩擦系数RBA令f=tanpP一当量摩擦角azQ在z向，RBA与y向夹角总反力RBA与F方向夹角为90+

机械原理 F  fQ sin f f  —当量摩擦系数 f   tan 在z向，RBA与y向夹角  △ f△  △ —当量摩擦角 令 △ Q z F RBA Ff B A  总反力RBA与F方向夹角为90º+φΔ y 第九章 运动副中摩擦力的确定 2. 楔形面移动副中的摩擦力