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 返回
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 返回
S41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
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
机构力分析的任务、目的和方法(2/2) 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
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)
§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 OC B (1)作平面复合运动的构件(如连杆2) n22 C loa 可简化为总惯性力F2 lh2=M/F M(F2)与a2方向相反
§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FI2′ lh2=MI2/FI2 MS2(F′ I2)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 ′
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 =-n3u (3)绕定轴转动的构件(如曲柄l) 若曲柄轴线不通过质心,则 F=-miasi B 若其轴线通过质心,则 a a
(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)
构件惯性力的确定(35 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 某几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
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)
构件惯性力的确定(45 如连杆BC的分布质量可用集中在B、K两点的集中质量 m来代换。 mB t mk=m b mrb=mk B mBb+mkk=Js2 在工程中,一般选定 代换点B的位置,则 k=Js2/(m2b) mB=m2k/(b+k) mr=m2b/(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
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 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
柏件惯性力的确变(5④ (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mn、m代换,则 B mB=m2c/(b+c) mc=m2b/(b+c) 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
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)
§4-3运动副中摩擦力的确定 1.移动副中摩擦力的确定 N21 (1)摩擦力的确定 移动副中滑块在力F的作用下右移时 12 所受的摩擦力为 f21 N 式中∫为摩擦系数。 G FN21的大小与摩擦面的几何形状有关: 1)平面接触:FN2=G,2)槽面接触:Fx21=G/sn0 N21 21 G
(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: FN2 = 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
动副中摩嬸力的确定(28) 3)半圆柱面接触: n21=kG, (k 2) 摩擦力计算的通式 N21 final=fG 其中,人称为当量摩擦系数,其取值为 平面接触:f=f; 槽面接触:f=∫/sinO; 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
3)半圆柱面接触: FN21= k G,(k = 1~π/2) 摩擦力计算的通式: FN21 = f NN21 = 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