械原理平面机构的动力分析(朱理).ppt

3.1 机构力分析的目的和方法,3.4 构件惯性力的确定,3.2 运动副中摩擦力的确定,3.5 不考虑摩擦时机构的动态静力分析,3.6 机械的效率和自锁,第三章 平面机构的力分析,3.3 平面机构的静力分析,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：,即驱使机械运动的力。其与速度方向相同或成锐角；其功为正。即驱动功或输入功。,即阻止机械运动的力。其与速度方向相反或成钝角；其功为负。即阻抗功。,有效阻力（工作阻力），其功称为有效功或输出功。,有害功（非生产阻力），其功称为损失功。,2. 力分析的任务及方法,(1)任务 确定运动中的反力,确定平衡力及平衡力矩,(2)方法,静力分析,动态静力分析,有图解法和解析法,运动副中摩擦力的确定,3.2.1 移动副中摩擦力确定,(1)摩擦力的确定,当量摩擦系数,取值为：,平面接触：,槽面接触：,半圆柱面接触：,(2)总反力方向的确定,1)与法向力偏一摩擦角,2)FR21偏斜方向与相对速度v12方向相反。,3. 2.2 转动副中摩擦力确定,(1)轴颈的摩擦,1)摩擦力矩的计算,摩擦圆半径，即,例：,斜面机构,正行程：,反行程：,拧紧：,螺旋机构,放松：,运动副中摩擦力的确定,(2)轴端的摩擦,1)新轴端：(p=常数),2)跑合轴端：(p=常数),2)总反力方向的确定,例：,曲柄滑块机构,铰链四杆机构,确定连杆是受拉还是受压； 确定相对角速度方向； 总反力与摩擦圆相切，且对轴心形成的Mf与相反。,1,M1,例3.1求图示曲柄摇杆机构中转动副B和C中作用力方向的位置。,解：,不考虑摩擦力时，BC为二力杆,考虑摩擦力时，作用力应与摩擦圆相切,21,23,1,M1,21,23,3,M3,平面机构的静力分析,3.3.1 构件组的静定条件,-指该构件组中所有未知外力都可以用静力学的方法确定的条件。,3.3.2 不考虑摩擦时机构的静力分析,-先将机构分解成杆组，从作用有已知外力的杆组开始，逐一求出各杆组中的运动副反力，直到求出加于原动件上的平衡力或平衡力矩。,Fr,FR65,FR34,FR65,Fr,FR34= FR45,FR12,FR63,FR43,FR43,FR63,FR63=FR23,B,A,h1,FR21=-FR12,S,FR61,Fr + R65 + R34 = 0,方向,大小, 导路 DE, ？ ？,Mb=FR12 Lh1,3.3.3 考虑摩擦时机构的静力分析,例：,曲柄滑块机构,铰链四杆机构,平面机构的静力分析,3.4 构件惯性力的确定,1.作平面复杂运动的构件(如连杆),其惯性力系可简化为：F2=-m2aS2； M2=-JS22,也可简化为一个总惯性力F2(= F2)，偏离质心S2为h2。,h2=M2/F2 ；M2的方向与2相反；,2. 作平面移动的构件(如滑块),F3=-m3aS3,3. 绕定轴转动的构件(如曲柄),曲柄轴线不通过质心,F1=-m1aS1；M1=JS11,或简化为一个总惯性力F1(= F2),曲柄轴线通过质心，则只有M1=JS11,不考虑摩擦时机构的动态静力分析,方法：先确定各构件的惯性力，并虚拟加在相应的构件上，列出平衡方程，最后用矢量方程图解法求解。,例：平面六杆机构力分析,1. 机构力分析的图解法,2. 机构力分析的解析法,矢量方程法 复数解析法 矩阵法,机械的效率和自锁,3.6.1 机械的效率,机械效率反映了输入功在机械中的有效利用的程度，它是机械的一个主要性能指标。,机械效率=输出功/输入功=1-损失功/输入功，即,机械效率的计算,1)用功形式,