1-机构的动态静力分析

1、Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding 平面机构的动态静力分析平面机构的动态静力分析 Kinetostatic Analysis of Planar Mechanism Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding 几个相关的概念几个相关的概念 平面连杆机构的动态静力分析平面连杆机构的动态静力分析 平面凸轮机构的动态静力分析平面凸轮机构的动态静力分析 小结小结 Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding 机器在运转过程中，受到其各部件机器在运转过程中，受到其各部件本身

2、所具有本身所具有的的 质量和转动惯量质量和转动惯量在运动状态下产生的惯性作用。在运动状态下产生的惯性作用。 周期性变化的惯性作用是产生机器周期性变化的惯性作用是产生机器振动振动、噪音噪音和和 疲劳疲劳等现象的主要原因等现象的主要原因机构的运动和动力性能。机构的运动和动力性能。 动力平衡就是为解决这一问题所进行的研究，动力平衡就是为解决这一问题所进行的研究， 它是机构学领域，特别是机构动力学重要的前沿课它是机构学领域，特别是机构动力学重要的前沿课 题题之一。 Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding Several Basic Definitions

3、机构机构 mechanism 结构结构 structure 构件构件 part；element；components 运动副运动副 kinematic pair 自由度自由度 DOF Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding 作用在机械上的力作用在机械上的力 u动力动力 输入功输入功 u抗力抗力 阻抗功阻抗功 生产阻力生产阻力 F=F(x)， F=F(t)， F=F(v)， F=C 重力重力 摩擦力摩擦力 其它介质阻力其它介质阻力 Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding Inertia Force & I

4、nertia Moment 惯性力和惯性矩惯性力和惯性矩 u大小：固有性质大小：固有性质+运动状态运动状态 u方向：反动方向：反动 u广义力：效果形式广义力：效果形式 u两个特例：平动；绕质心转动两个特例：平动；绕质心转动 iii smF iii JM Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding 平面连杆机构的动态静力分析平面连杆机构的动态静力分析 Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding 平面连杆机构的动态静力分析平面连杆机构的动态静力分析 equations of equilibrium 原动构件平衡力矩

5、 Md iiiRiRi smFFF 1 iiiRiiRii JMFqFp 1 Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding 平面连杆机构的动态静力分析平面连杆机构的动态静力分析 平衡力矩平衡力矩为维持原动构为维持原动构 件按假定的理想运动规律件按假定的理想运动规律 运动，所需施加于原动构运动，所需施加于原动构 件上的驱动力矩。件上的驱动力矩。 Md Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding vector equation & scalar equation 平面连杆机构的动态静力分析平面连杆机构的动态静力分析

6、iiiRiiRii JMFqFp 1 iiiRiRi smFFF 1 Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding 00000 010100000 001010000 00000 000101000 000010100 10000 000001010 000000101 4444 3333 2222 xyxy xyxy xyxy ppqq ppqq ppqq A 444 444 444 333 333 333 222 222 222 MJ Fym Fxm MJ Fym Fxm MJ Fym Fxm B ys xs ys xs ys xs d yR xR

7、yR xR yR xR yR xR M F F F F F F F F R 4 4 3 3 2 2 1 1 BAR Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding 摆动力和摆动力矩摆动力和摆动力矩 shaking of the base u周期性波动周期性波动 u惯性载荷惯性载荷 贡献度贡献度 u激励激励振动振动 惯性载荷引起的附加动反力惯性载荷引起的附加动反力 Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding 平面凸轮机构的动态静力分析平面凸轮机构的动态静力分析 d M Prob. 图为一图为一对心对心直动直动从动件圆

8、从动件圆 盘凸轮机构，假定凸轮作等速回转盘凸轮机构，假定凸轮作等速回转 运动，忽略凸轮轴可能存在的速度运动，忽略凸轮轴可能存在的速度 波动。求作用于凸轮上维持其等速波动。求作用于凸轮上维持其等速 回转的平衡力矩。回转的平衡力矩。 ？ 看成上述分析方法的看成上述分析方法的 一个应用例子一个应用例子 Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding Equation s Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding 02 ()cos0 PR xR GFksfFmsF 0sin 2 RxR FF 0sin)( 220 MHF

9、srF xRR 0cos 1 RyR FF 0sin 1 RxR FF 0sin)( 0 srFM Rd sincos 0 f smksFG F P R tan1 tan)( 0 0 f smksFG srM P d Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding tan1 tan)( 0 0 f smksFG srM P d 平面凸轮机构的动态静力分析平面凸轮机构的动态静力分析 Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding Any questions？ Machinery Dynamics 机械动力学机械动力学 Raymond Ding Summary u静力分析是基础静力分析是基础 加入惯性力，成为动态静力分析加入惯性力，成为动态静力分析 u力平衡是根本力平衡是根本 矢量形式和标量形式是统一的；矢量形式和标量形式是统一的； 力平衡和力矩平衡是独立的。力平衡和力矩平衡是独立的。 u重视对机架的附加反动重视对机架的附加反动 摆动力和摆动力矩对机器的影响摆动力和摆动力矩对