本章内容简介 维四章工面瓶海的力分析 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 XINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室拿
机原 理械 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
1,机构力分析的任务目的和方法 力分析的必要性： >作用在机械上的力是影响机械运动和动力性 能的主要因素； >是决定构件尺寸和结构形状的重要依据。 干面瓶枪的力分精 1.作用在机械上的力 力的类型 原动力 生产阻 力 重力 摩擦力 介质阻 运动副 力 反力 惯性力 世大 KINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室
机原 理械 力分析的必要性： ➢作用在机械上的力是影响机械运动和动力性 能的主要因素； ➢是决定构件尺寸和结构形状的重要依据。 1.作用在机械上的力 力的类型 原动力 生产阻 力 重力 摩擦力 介质阻 力 运动副 反力 惯性力
1,机构力分析的任务目的和方法 驱动力(driving force)-驱使机械运 动，其方向与力的作用点速度之间的 夹角为锐角，所作功为正功。 按作用分为 阻抗力(resistance)-一阻碍机械运动， 其方向与力的作用点速度之间的夹角 为钝角，所作功为负功。 有效阻力(effective resistance) 驱动 阻抗 机械在生产过程中为了改变工作物的 面的为分精 外形、位置或状态所受到的阻力，克 力 力 服了阻力就完成了有效的工作。如军 削阻力、起重力等。 有害阻力(detrimental resistance)- 机械运转过程受到的非生产阻力，克 服了这类阻力所作的功纯粹是浪费能 有效阻力 有害阻力 量。如摩擦力、介质阻 世大 INJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室
机原 理械 驱动力(driving force)-驱使机械运 动，其方向与力的作用点速度之间的 夹角为锐角，所作功为正功。 阻抗力(resistance)-阻碍机械运动， 其方向与力的作用点速度之间的夹角 为钝角，所作功为负功。 有效阻力(effective resistance)- 机械在生产过程中为了改变工作物的 外形、位置或状态所受到的阻力，克 服了阻力就完成了有效的工作。如车 削阻力、起重力等。 有害阻力(detrimental resistance)- -机械运转过程受到的非生产阻力，克 服了这类阻力所作的功纯粹是浪费能 量。如摩擦力、介质阻力等。 按作用分为 驱动 力 阻抗 力 有 效 阻 力 有 害 阻 力
,机构力分析的任务目的和方法 2.机械力分析的任务和目的 >确定运动副中的反力(reaction of kinematic pair)-为进一步研究构件强度、运动副中的摩擦、 磨损、机械效率、机械动力性能等作准备。 反力一运动副元素接触处的正压力与摩擦力的合力 >确定机械平衡力（或力偶）-一目的是已知生产负 荷确定原动机的最小功率；或由原动机的功率来确定 所能克服的最大生产阻力。 平衡力(equilibrant force)-机械在已知外力作用 下，为了使机械按给定的运动规律运动所必需添加的 未知外力。 INJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室
机原 理械 2.机械力分析的任务和目的 ➢确定运动副中的反力(reaction of kinematic pair)-为进一步研究构件强度、运动副中的摩擦、 磨损、机械效率、机械动力性能等作准备。 反力—运动副元素接触处的正压力与摩擦力的合力 ➢确定机械平衡力（或力偶）-目的是已知生产负 荷确定原动机的最小功率；或由原动机的功率来确定 所能克服的最大生产阻力。 平衡力(equilibrant force)-机械在已知外力作用 下，为了使机械按给定的运动规律运动所必需添加的 未知外力
1,机构力分析的任务目的和方法 3.机械力分析的方法 图解法 >解析法 机械力分析的理论依据 干面构的为分析 静力分析-适用于低速机械，惯性力可忽略 不计； 动态静力分析-一适用于高速重型机械，惯性 力往往比外力要大，不能忽略。 般情祝下，需要对机械做动态静力分 析时，可忽略重力和摩擦动，通常可带足 程要求。 新世大学 KINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室拿】
机原 理械 3.机械力分析的方法 ➢图解法 ➢解析法 机械力分析的理论依据 ： 静力分析-适用于低速机械，惯性力可忽略 不计； 动态静力分析-适用于高速重型机械，惯性 力往往比外力要大，不能忽略。 一般情况下，需要对机械做动态静力分 析时，可忽略重力和摩擦力，通常可满足工 程要求
2,构件惯性力的确定 1.一般的力学方法 维履年干称构的为分析 惯性力： FFFI(mi,Jsi'asp ai) 惯性力偶：MM1(,J,ana) 其中：m,-构件质量； J,一绕质心的转动惯量； -质心的加速度； a,-构件的角加速度。 此大学 XINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室
机原 理械 1.一般的力学方法 惯性力： FI =FI (mi , Jsi，asi, αi ) 惯性力偶：MI=MI (mi , Jsi，asi, αi ) 其中：mi -构件质量; Jsi -绕质心的转动惯量; asi -质心的加速度; αi -构件的角加速度。 C B A 3 2 1 S3 S1 S2 as1 as2 as3 α2 α1
2构件惯性力的确定 构件运动形式不同，惯性力的表达形式不一样。 1)作平面运动的构件： F2=-m2s2 MR=-Js202 合力：F’212 42=M2/E 2)作平移运动的构件 F1=-m4 3)作平定轴转动的构件 般情况：F1=-ma Mn=-Jya 合力：F”F1,hMm/F 若质心位于回转中心：M1=-J,a 新进大姜 KINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室拿】
机原 理械 构件运动形式不同，惯性力的表达形式不一样。 1) 作平面运动的构件： FI2 =-m2 as2 MI2 =- Js2α2 合力：F’I 2=FI 2 lh 2= MI2 / FI 2 2) 作平移运动的构件 FI =-mi asi 3) 作平定轴转动的构件 一般情况： FI1 =-m1 as1 MI1 =- Js1α1 合力：F’I 1=FI 1 , lh 1= MI1 / FI 1 若质心位于回转中心： MI1 =- Js1α1 C B A 3 2 1 S3 S1 S2 as1 as2 as3 α2 α1 FI 2 MI 2 lh 2 lh 1 F’I 2 F’I 1 FI 3 FI 1 MI 1
2,构件惯性力的确定 2.质量代换法 般力学方法的缺陷： >质心位置难以精确测定； >求解各构件质心加速度较繁琐。 质量代换法的思路： 将各构件的质量，按一定条 件用集中于某些特定点的假 象质量来替代，只需求集中 质量的惯性力，而无需求惯 性力偶矩。从而将问题简化。 质量代换的条件： >代换前后各构件质量不变： >质心位置不变： >对质心轴的转动惯量不便。 所量大 KINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室拿
机原 理械 2.质量代换法 一般力学方法的缺陷： ➢质心位置难以精确测定； ➢求解各构件质心加速度较繁琐。 质量代换法的思路： 将各构件的质量，按一定条 件用集中于某些特定点的假 象质量来替代，只需求集中 质量的惯性力，而无需求惯 性力偶矩。从而将问题简化。 质量代换的条件： ➢代换前后各构件质量不变； ➢质心位置不变； ➢对质心轴的转动惯量不便。 C B A 3 2 1 S3 S1 S2 as1 as2 as3 B C mB mC S2
2,构件惯性力的确定 代换质量的计算： 若替换质量集中在B、K两 点，则由三个条件分别得： mg mk =m2 mg b=my k 面 mg b2+mg k2 =Js2 只有三个方程，故 四个未知量： (b,k mg,mk 可以先选定一个。例如选定b,】 则解得： k=Js2/mb动 满足此三个条件称为烈 =m2 k/(b+k) 类，代换前后构件的偶性 mk m2 b/(b+k) 力和惯性力偶矩不变：恒 世大 KINJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室拿
机原 理械 代换质量的计算： 若替换质量集中在B、K两 点，则 由三个条件分别得： mB + mk =m2 mB b = mk k mB b 2+ mk k 2 =JS2 只有三个方程，故 四个未知量: （b, k, mB , mk ） 可以先选定一个。例如选定 b，则解得： k = JS2 /(m2 b) 满足此三个条件称为动代 mB = m2 k /(b+k) 换，代换前后构件的惯性 mk = m2 b /(b+k) 力和惯性力偶矩不变。但 C B A 3 2 1 m2 S3 S1 S2 b B k K C mB mk S2
2,构件惯性力的确定 四章 mB mk =m2 mg b=mk k mg b2+mg k2 =Js2 为了计算方便，工程上常 采用静代换，只满足前两 个条件。 此时可同时选定B、C两点 作为质量代换点。) 则有： mg m2 c/b+c) mc =m2 b/(b+c) 因为不满足第三个条件，故构件的惯性力偶会产生 定误差，但不会超过允许值，所以这种简化处理方法 为工程上所采用。 所量大浮 INJIANG UNIVERSITY 机械设计教研室
机原 理械 mB + mk =m2 mB b = mk k mB b 2+ mk k 2 =JS2 为了计算方便，工程上常 采用静代换，只满足前两 个条件。 此时可同时选定B、C两点 作为质量代换点。则有： mB = m2 c /(b+c) mC = m2 b /(b+c) 因为不满足第三个条件，故构件的惯性力偶会产生一 定误差，但不会超过允许值，所以这种简化处理方法 为工程上所采用。 C B A 3 2 1 m2 S3 S1 S2 b c B k K C mB mk B C S2 S2