第四章 平面机构的运动分析 §4-1机构力分析的任务、目的和方法 §4-2构件惯性力的确定 §4-3运动副中摩擦力的确定 §4-4不考虑摩擦时机构的力分析 §4-5考虑摩擦时机构的力分析 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
第四章 平面机构的运动分析 §4-1 机构力分析的任务、目的和方法 §4-2 构件惯性力的确定 §4-3 运动副中摩擦力的确定 §4-4 不考虑摩擦时机构的力分析 §4-5 考虑摩擦时机构的力分析 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
§41机构力分析的任务、目的和方法 1.作用在机械上的力 (1)驱动力驱动机械运动的力。 其特征：与其作用点的速度方向相同或者成锐角； 其功为正功，称为驱动功或输入功。 (2) 阻抗力阻止机械运动的力。 其特征：与其作用点的速度方向相反或成钝角； 其功为负功，称为阻抗功。 1)有效阻力（工作阻力）其功称为有效功或输出功； 2)有害阻力（非生产阻力）其功称为损失功。 ⑧⊙ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
与其作用点的速度方向相同或者成锐角； §4-1 机构力分析的任务、目的和方法 1.作用在机械上的力 （1）驱动力 （2）阻抗力 驱动机械运动的力。 其特征： 其功为正功， 阻止机械运动的力。 其特征：与其作用点的速度方向相反或成钝角； 其功为负功，称为阻抗功。 1）有效阻力 2）有害阻力 其功称为有效功或输出功； 称为驱动功或输入功。 （工作阻力） （非生产阻力）其功称为损失功。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
机构力分析的任多、目的和方法(2/2) 2.机构力分析的任务、且的及方法 (1)任务 ■确定运动副中的反力 ■确定平衡力及平衡力矩 (2)方法 ■静力分析 ■动态静力分析 ■图解法和解析法 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
2．机构力分析的任务、目的及方法 （1）任务 确定运动副中的反力 确定平衡力及平衡力矩 （2）方法 静力分析 动态静力分析 图解法和解析法 机构力分析的任务、目的和方法(2/2) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
§4-2构件惯性力的确定 B 1.一般力学方法 以曲柄滑块机构为例 B S m a, B F h2 (1)作平面复合运动的构件（如连杆2） F2=-m,2 S2 C Mp=-Ja as2 m, J2 可简化为总惯性力F品 In=Mp/F1 M(F)与a,方向相反。 m ⊙ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
§4-2 构件惯性力的确定 1．一般力学方法 以曲柄滑块机构为例 （1）作平面复合运动的构件（如连杆2） FI2 ＝－m2aS2 MI2 ＝－JS2α2 可简化为总惯性力F′ I2 lh2 ＝MI2/FI2 MS2 (FI2 ′)与α2方向相反。 A B C 1 2 3 4 A B 1 S1 m1 JS1 B C 2 S2 m2 JS2 C 3 S3 m3 FI2 MI2 lh2 aS2 α2 FI2 ′ PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
构件惯性力的确定(2/5) (2）作平面移动的构件（如滑块3） 作变速移动时，则 Fi =-m3ass (3)绕定轴转动的构件（如曲柄） 若曲柄轴线不通过质心，则 Fn=-mas M=-Js a 若其轴线通过质心，则 M=-Js a PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
（2）作平面移动的构件（如滑块3） 作变速移动时，则 FI3 ＝－m3aS3 （3）绕定轴转动的构件（如曲柄1） 若曲柄轴线不通过质心，则 FI1 ＝－m1aS1 MI1 ＝－JS1α1 若其轴线通过质心，则 MI1 ＝－JS1α1 FI3 aS3 C 3 A B 1 aS1 S1 α1 FI1 MI1 构件惯性力的确定(2/5) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
构件惯性力的确定(3/5) 2.质量代换法 质量代换法是指设想把构件的质量按一定条件集中于构件上 某儿个选定点上的假象集中质量来代替的方法。这样便只需求各 集中质量的惯性力，而无需求惯性力偶矩，从而使构件惯性力的 确定简化。 假想的集中质量称为代换质量； 代换质量所在的位置称为代换点。 (1)质量代换的参数条件 ■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。 (2)质量动代换 即同时满足上述三个条件的质量代换称为动代换。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
是指设想把构件的质量按一定条件集中于构件上 某几个选定点上的假象集中质量来代替的方法。 2．质量代换法 质量代换法 假想的集中质量称为代换质量； 代换质量所在的位置称为代换点。 （1）质量代换的参数条件 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。 这样便只需求各 集中质量的惯性力，而无需求惯性力偶矩， 从而使构件惯性力的 确定简化。 （2）质量动代换 即同时满足上述三个条件的质量代换称为动代换。 构件惯性力的确定(3/5) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
构件惯性力的确定(4/5) 如连杆BC的分布质量可用集中在B、K两点的集中质量me m来代换。 me+mx=m mgb=mgk mgb2+mgk=Js2 mB S2 在工程中，一般选定 1m2 B 代换点B的位置，则 m2 k=Js2/(m2b) m.=m,k/(b+) S2 mx=m2bl(b+k) 动代换： 优点：代换后构件惯性力及惯性力偶矩不改变。 缺点：代换点及位置不能随意选择，给工程计算带来不俑 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
如连杆BC的分布质量可用集中在B、K两点的集中质量mB、 mK来代换。 mB+ mK ＝ m2 mB b＝ mK k mB b 2＋mK k 2＝JS 2 在工程中，一般选定 代换点B的位置，则 k＝ JS 2 /(m2b) mB ＝ m2k/(b+k) A B C 1 2 S1 3 S2 S3 m2 K b c k mk mB mK ＝ m2b/(b+k) 代换后构件惯性力及惯性力偶矩不改变。 代换点及位置不能随意选择，给工程计算带来不便。 动代换： 优点： 缺点： 构件惯性力的确定(4/5) B C S2 m2 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
构件惯性力的喷定(5/5) (3)质量静代换 只满足前两个条件的质量代换称为静代换。 如连杆BC的分布质量可用B、C两点集中质量me、mc代换，则 mg=m2cl(b+c) S2 mc=mbl(b+c) m2 B m S, 静代换： 优缺点：构件的惯性力偶会产生一定的误差，但一般工程是 可接受的。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
构件的惯性力偶会产生一定的误差，但一般工程是 可接受的。 （3）质量静代换 只满足前两个条件的质量代换称为静代换。 如连杆BC的分布质量可用B、C两点集中质量mB、mC代换，则 mB ＝m2c/(b+c) mC ＝m2b/(b+c) 静代换： 优缺点： A B C 1 2 S1 3 S2 S3 m2 B C S2 m2 mB mC 构件惯性力的确定(5/5) PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
§4-3运动副中摩擦力的确定 1.移动副中摩擦力的确定 (1)摩擦力的确定 移动副中滑块在力F的作用下右移时， 所受的摩擦力为 F2I=fFN21 式中f为摩擦系数。 F21的大小与摩擦面的几何形状有关： 1)平面接触：FN21=G,2)槽面接触：FN21=G/sin6 N PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
（1）摩擦力的确定 移动副中滑块在力F 的作用下右移时, 所受的摩擦力为 Ff21 = f FN21 式中 f 为 摩擦系数。 FN21的大小与摩擦面的几何形状有关： 1）平面接触: FN21 = G， 2）槽面接触: FN21 = G / sinθ §4-3 运动副中摩擦力的确定 1．移动副中摩擦力的确定 θ θ G FN21 2 FN21 2 G FN21 1 2 G FN21 F v12 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
递动副中摩擦力的骑定(2/8) 3)半圆柱面接触： FN21=kG,(k=1~元/2) 摩擦力计算的通式： FN21=fNNN21=AG 其中，f称为当量摩擦系数，其取值为： 平面接触：f=f; 槽面接触：天=fsinθ； 半圆柱面接触：f=kf,(k=1~π/2)。 说明引入当量摩擦系数后，使不同接触形状的移动副中的 摩擦力计算的大小比较大为简化。因而也是工程中简化处理问 题的一种重要方法。 PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com
3）半圆柱面接触: FN21 = k G，（k = 1~π/2） 摩擦力计算的通式: FN21 = f NNN21 = fvG 其中, fv 称为当量摩擦系数, 其取值为: 平面接触: fv = f ； 槽面接触: fv = f /sinθ ； 半圆柱面接触: fv = k f ，（k = 1~π/2）。 说明 引入当量摩擦系数后, 使不同接触形状的移动副中的 摩擦力计算的大小比较大为简化。因而也是工程中简化处理问 题的一种重要方法。 运动副中摩擦力的确定(2/8) G PDF created with pdfFactory Pro trial version www.pdffactory.com