第3章平面机构力分析重点(zl)

1、作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析按作用分为按作用分为阻抗力阻抗力 驱动力驱动力 有效阻力有效阻力 有害阻力有害阻力 驱动力驱动力驱使机械运动，其方向与力的作用点速驱使机械运动，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。度之间的夹角为锐角，所作功为正功。 阻抗力阻抗力阻碍机械运动，其方向与力的作用点速阻碍机械运动，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。度之间的夹角为钝角，所作功为负功。 有效有效( (工作工作) )阻力阻力机械在生产过程中为了改变工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，克服了阻作物的外形

2、、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。力就完成了有效的工作。如车削阻力、起重力等。有害有害( (工作工作) )阻力阻力机械运转过程受到的非生产阻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。摩擦力、介质阻力等。作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析确定运动副中的反力确定运动副中的反力为进一步研究构件强度、为进一步研究构件强度、运动副中的摩擦、磨损、机械效率、机械动力性能运动副中的摩擦、磨损、机械效率、机械动力性能等作准备。等作准备。3.

3、1.2 机械力分析的目的和方法机械力分析的目的和方法确定机械平衡力（或力偶）确定机械平衡力（或力偶）目的是已知生产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。确定所能克服的最大生产阻力。反力反力运动副元素接触处的正压力与摩擦力的合力运动副元素接触处的正压力与摩擦力的合力 平衡力平衡力机械在已知外力作用下，为了使机械按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。给定的运动规律运动所必需添加的未知外力。 机械力分析的方法机械力分析的方法图解法图解法解析法解析法作者：朱理作者：朱理第三

4、章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析3.2.1 移动副的摩擦移动副的摩擦1. 移动副中摩擦力的确定移动副中摩擦力的确定 由库仑定律得：由库仑定律得： Ff21f FN21FQ铅垂载荷铅垂载荷;FQFPFP水平力，水平力，FN21FN21法向反力法向反力;Ff f21Ff f21摩擦力。摩擦力。摩摩 擦擦 系系 数数摩擦副材料摩擦副材料静静 摩摩 擦擦动动 摩摩 擦擦无润滑剂无润滑剂有润滑剂有润滑剂无润滑剂无润滑剂有润滑剂有润滑剂钢钢钢钢钢铸铁钢铸铁钢青铜钢青铜铸铁铸铁铸铁铸铁铸铁青铜铸铁青铜青铜青铜青铜青铜橡皮铸铁橡皮铸铁0.150.1 0.120.10.05 0.10.2 0.30

5、.16 0.180.05 0.150.1 0.150.15 0.180.070.15 0.160.150.07 0.120.280.160.15 0.210.15 0.200.04 0.10.3 0.50.80.5皮革铸铁或钢皮革铸铁或钢0.07 0.150.12 0.15v1221作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析Ff21f FN21 当材料确定之后，当材料确定之后，Ff21大小取决大小取决于法向反力于法向反力FN21 而而FQ一定时，一定时，FN21 的大小又取的大小又取决于运动副元素的几何形状。决于运动副元素的几何形状。 槽面接触：槽面接触：Ff21

6、= f FN21 + f F”N21平面接触：平面接触：FN21 = F”N21 = FQ / (2sin) FQFN21FN21=FQFf21=f FN21= f FQFf21FN21 +F”N21 +FQ =0= ( f / sin) FQ= fv FQfv称为当量摩擦系数称为当量摩擦系数FN21FQF”N21F”N21FN21v1221FPFQ12作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析结论结论：不论何种运动副元素，有计算通式：不论何种运动副元素，有计算通式：矢量和：矢量和：FN21=FN21理论分析和实验结果有：理论分析和实验结果有： k =1/2 Ff2

7、1 = f FN21 Ff21= f FN21 柱面接触：柱面接触： =-=-FQ代数和：代数和：FN21= |FN21|= f k FQ= fv FQ= fv FQ =kFQ |FN21| |FN21同理，称同理，称 fv为当量摩擦系数。为当量摩擦系数。 非平面接触时非平面接触时 ，摩擦力增大了，为什么？，摩擦力增大了，为什么？是是 f 增大了？增大了？原因：是由于原因：是由于FN21 分布不同而导致的。分布不同而导致的。很显然，反力与载荷成正比。FQ12FN21 作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析FN21Ff21应用：应用：当需要增大滑动摩擦力时，可将接

8、触面设计当需要增大滑动摩擦力时，可将接触面设计成槽面或柱面。如圆形皮带（缝纫机）、成槽面或柱面。如圆形皮带（缝纫机）、V形皮带、形皮带、螺栓联接中采用的三角形螺纹。螺栓联接中采用的三角形螺纹。对于对于V形带：形带：171719192.移动副中总反力的确定移动副中总反力的确定总反力为法向反力与摩擦力的合成：总反力为法向反力与摩擦力的合成： FR21=FN21+Ff21tan= = Ff21 / FN21摩擦角，摩擦角， 方向方向:FR21 V V1212 (90(90+ +) )摩擦锥摩擦锥以以FR21为母线所作圆锥。为母线所作圆锥。结论：移动副中总反力恒切于摩擦锥。结论：移动副中总反力恒切于摩

9、擦锥。fv3.24 3.24 f = f FN21 / FN21= f不论力FP的方向如何改变，FQ与反力FN221两者始终在同一平面内FR21v1221FQFP作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析FN213.2.2 转动副中的摩擦转动副中的摩擦1.轴径摩擦轴径摩擦直接引用前面的结论有：直接引用前面的结论有：产生的摩擦力矩为：产生的摩擦力矩为：轴轴轴径轴径轴承轴承12方向：与方向：与1212相反。相反。Mf根据平衡条件有：根据平衡条件有： FR21- -FQ Md =Mf = FQ= f kFQ= fv FQ Mf = Ff21 r= fv r FQ=f FN

10、21 r Ff21 = f FN21MdFQFR21Ff2121r作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析FQFN21Ff21FR21当当FQ的方向改变时，的方向改变时， FR21的方向也跟着改变，的方向也跟着改变，以以作圆称为摩擦圆，作圆称为摩擦圆，摩擦圆半径。且摩擦圆半径。且FR21恒恒切于摩擦圆。切于摩擦圆。分析：由分析：由= fv r 知，知，rMf对减小摩擦不利。对减小摩擦不利。但但不变。不变。2112MfMdFN2112MfMdFQFR21Ff2121r作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析运动副总反力判定准则运动副总反

11、力判定准则1. 由力平衡条件，初步确定总反力方向（受拉或压）。由力平衡条件，初步确定总反力方向（受拉或压）。2. 对于转动副有：对于转动副有： FR21恒切于摩擦圆。恒切于摩擦圆。3. 对于转动副有：对于转动副有：Mf 的方向与的方向与1212相反相反对于移动副有：对于移动副有： FR21恒切于摩擦锥恒切于摩擦锥对于移动副有：对于移动副有：FR21 V V1212(90(90+ +) )14MrF例例1 ：图示机构中，已知驱动力：图示机构中，已知驱动力F和阻力和阻力Mr和摩擦圆和摩擦圆半径半径，画出各运动副总反力的作用线。画出各运动副总反力的作用线。23FR23FR21FR41v349090+

12、 +FR4321FMr2 13ABC4作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析212r2R取环形面积取环形面积: dsds2d2d2.2. 轴端摩擦轴端摩擦在在FQ的作用下产生摩擦力矩的作用下产生摩擦力矩Mf (1)新轴端，新轴端， p p常数，则：常数，则：摩擦力为：摩擦力为：dF= f dN总摩擦力矩：总摩擦力矩：摩擦力矩：摩擦力矩：dMf =dFdN=p ds 压强与面积fpdsMRrfRrfdpfM22)(/=22QrRFp设设dsds上的压强为上的压强为p,p,正压力为：正压力为：=f dN=f p ds= f p ds)(3233rRfp2233QrR

13、rRfF32)(=Rrdpf22FQMfMdrR作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析)(22rRfp (2)跑合轴端跑合轴端 跑合初期跑合初期: p p常数常数跑合结束：跑合结束：正压力分布规律为正压力分布规律为: p=常数常数 RrfdfpM2RrQpdsF=内圈内圈V 磨损快磨损快 p 磨损变慢磨损变慢 结论：结论： Mf = f FQ(R+r)/2 p=常数常数, 中心压强高，容易压溃，故做成中空状。中心压强高，容易压溃，故做成中空状。 )(2rRp磨损慢磨损慢 p 磨损变快磨损变快 外圈外圈V212r2RFQMfMdrR作者：朱理作者：朱理第三章第三章

14、 平面机构的动力分析平面机构的动力分析 可忽略可忽略滚动摩擦力滚动摩擦力213.2.3 平面高副中的摩擦力的确定平面高副中的摩擦力的确定相对运动相对运动: 滑动滑动+滚动滚动 v21摩擦力摩擦力: 滑动摩擦力滑动摩擦力+滚动摩擦力滚动摩擦力 滚动摩擦力滚动摩擦力滑动摩擦力滑动摩擦力总反力为法向反力与滑动摩擦力的合成：总反力为法向反力与滑动摩擦力的合成： F FR R21=FN21+Ff21Ff21FR21FN21总反力的方向：总反力的方向：FR21V V1212(90(90+ +) )9090+ +作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析12nnC3.3 平面机构

15、的静力分析平面机构的静力分析3.3.1 构件组的静定条件构件组的静定条件运动副反力运动副反力机构的力分析的机构的力分析的任务任务:平衡力矩平衡力矩已知外力已知外力运动副反力为内力运动副反力为内力拆杆拆杆构件组的静定条件构件组的静定条件构件组的静定条件构件组的静定条件:构件组所有外力可以构件组所有外力可以 用静力学方法求解用静力学方法求解1. 转动副：转动副：FRFRF FR R2.移动副：移动副：FR作用点通过转动副中心作用点通过转动副中心FR作用方向垂直移动副导路作用方向垂直移动副导路3.高副：高副： FR作用方向和作用点沿高副接作用方向和作用点沿高副接触点的法线方向触点的法线方向反力作用点

16、已知、方向和大小未知反力作用点已知、方向和大小未知反力方向已知、作用点和大小未知反力方向已知、作用点和大小未知反力作用点已知和方向、大小未知反力作用点已知和方向、大小未知1212xx作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析设机构有设机构有PL个低副、个低副、PH个高副、个高副、构件组的静定条件：构件组的静定条件：3nn个活动构件个活动构件2PLPH=+若进行高副低代，则构件组的静定条件：若进行高副低代，则构件组的静定条件： 3n=PL为杆组的条件，所以求运动副反力按杆组进行。为杆组的条件，所以求运动副反力按杆组进行。3.3.2 不考虑摩擦时机构的静力分析不考虑摩擦

17、时机构的静力分析步骤：步骤： 拆杆拆杆从已知外力杆组开始求从已知外力杆组开始求运动副反力运动副反力求作用在原动件上的平衡力或求作用在原动件上的平衡力或平衡力矩平衡力矩例例2 ：图示机构中，已知各构件尺寸，原动件位置角：图示机构中，已知各构件尺寸，原动件位置角1、角速度、角速度1的方向、工作的方向、工作阻力阻力Fr，试求试求各运动副各运动副反力和加在原动件反力和加在原动件1上的平衡力矩。上的平衡力矩。3n=PL作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析FrFrFR65FR34G5S6hGh65hrh5c)2）求杆组）求杆组各运动副反力各运动副反力大小大小方向方向 ？

18、垂直垂直 ？DEh65( Fr hr G5 hG ) / FR65 abG5cdFR65 = cd FFR34 = da FFr + G5 + FR65 + FR34 = 0解：解：1）机构杆组分解）机构杆组分解 绘制机构运动简图，绘制机构运动简图，将机构分解为杆组将机构分解为杆组（由构件（由构件4、5组成）组成）和杆组和杆组（由构件（由构件2、3组成）。组成）。a)FE65DBA4321CG5FR65FrFR34DFE465b)S6作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析FrFrFR65FR34G5S6hGh65hrh5c)abG5cda)FE65DBA4321

19、CG5FR65FrFR34DFE465b)S63）求杆组）求杆组各运动副反力各运动副反力大小大小方向方向 ？ ？ FR63FR23(FR12)FR43FR63FR43FR21FR61h21FR23eMb = FR21 h21 lFR23 = de FFR63 = eaF4）求平衡力矩）求平衡力矩 FR43 + FR23 + FR63 = 0d)ABe)作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析d dFbc cF FR R233.3.3 考虑摩擦时机构的静力分析考虑摩擦时机构的静力分析14Fr21例例3 ：图示机构中，已知构件尺寸、材料、运动副：图示机构中，已知构件尺

20、寸、材料、运动副半径，水平阻力半径，水平阻力Fr，求平衡力，求平衡力Fb的大小。的大小。23Fbv349090+ +F FR R21F FR R41F FR R43F FR R23F FR R21F FR R41EF FR R43FF FR R43 + F FR R23 +Fr = 0 大小：大小：？ ？ 方向：方向： 解：解：1)根据已知条件求作摩擦圆根据已知条件求作摩擦圆 2)求作二力杆运动副反力的作用线求作二力杆运动副反力的作用线 3)列出力平衡向量方程列出力平衡向量方程F FR R41 + F FR R21 +Fb = 0 大小：大小：？ ？方向：方向： 从图上量得：从图上量得： Fb

21、Fr (ad/ab)选比例尺作图选比例尺作图 Frb ba受压受压213ABC4F FR R12F FR R32作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析F FR R23cF FR R43例例4 ：图示四铰链机构中，已知工作阻力：图示四铰链机构中，已知工作阻力Fr、运动副、运动副 的材料和半径的材料和半径r， 求所需驱动力矩求所需驱动力矩Md 。Md142123Fr F FR R21F FR R41F FR R23F FR R4314F FR R43 + F FR R23 + Fr = 0 F FR R23 = Fr(cb/ab)大小：？大小：？ ？ 方向：方向：

22、从图上量得：从图上量得： MdFr(cb/ab)(cb/ab)llF FR R21= -F-FR R23 4343Frba解：解：1)根据已知条件求作摩擦圆根据已知条件求作摩擦圆 受拉受拉2)求作二力杆反力的作用线求作二力杆反力的作用线 3)列出力平衡向量方程列出力平衡向量方程选比例尺作图选比例尺作图 ABCD1234F FR R12F FR R32FrMd作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析ABCD1234FrMd14213ABC4Fb力分析解题步骤小结：力分析解题步骤小结： 从二力杆入手，初步判断二力杆受压或受拉。从二力杆入手，初步判断二力杆受压或受拉。

23、由由、增大或变小来判断各构件的相对角速度。增大或变小来判断各构件的相对角速度。 依据依据总反力判定准则总反力判定准则得出得出F FR12R12和和F FR32R32切于摩擦圆的切于摩擦圆的 公切线方向。公切线方向。 由力偶平衡条件确定构件由力偶平衡条件确定构件1 1的总反力。的总反力。 由三力平衡条件（交于一点）得出构件由三力平衡条件（交于一点）得出构件3 3的总反力。的总反力。 作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析CBA3213.43.4 构件惯性力的确定构件惯性力的确定1.一般的力学方法一般的力学方法惯性力：惯性力： Fi=Fi (mi , Jsi，asi

24、, i )已知：已知：mi 构件质量构件质量; S3S1S2as2 as1as321惯性力偶：惯性力偶： Mi=Mi (mi , Jsi，asi, i )Jsi 绕质心的转动惯量绕质心的转动惯量; asi 质心的加速度质心的加速度;i 构件的角加速度。构件的角加速度。作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析CBA321S3S1S2as2 as1as321构件运动形式不同，惯性力的表达形式不一样。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：作平面运动的构件： Fi2 =m2 as2 Mi2 = Js22 2) 作平移运动的构件作平移运动的构件

25、Fi =mi asi 3) 作定轴转动的构件作定轴转动的构件 合力：合力：Fi 2=Fi 2 一般情况：一般情况： Fi1 =m1 as1 Mi1 = Js11 合力：合力：Fi 1=Fi 1 , lh1= Mi1 / Fi 1 Fi 2M Mi 2lh2lh1Fi 2Fi 3若质心位于回转中心：若质心位于回转中心： Mi1 = Js11 lh2= Mi2 / Fi 2 M Mi 1Fi 1Fi 1作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析CBA321S3S1S2as2 as1as32.质量代换法质量代换法一般力学方法的缺陷：一般力学方法的缺陷：质心位置难以精确测定

26、；质心位置难以精确测定； 质量代换法的思路：质量代换法的思路：将各构件的质量，按一定将各构件的质量，按一定条件用集中于某些特定点条件用集中于某些特定点的假想质量来替代，的假想质量来替代，只需求集中质量的惯性力，只需求集中质量的惯性力，而无需求惯性力偶矩。从而无需求惯性力偶矩。从而将问题简化。而将问题简化。质量代换的条件质量代换的条件：1）代换前后各构件质量不变；代换前后各构件质量不变；2）质心位置不变；质心位置不变；3）对质心轴的转动惯量不变。对质心轴的转动惯量不变。求解各构件质心加速度较繁琐。求解各构件质心加速度较繁琐。 BCmBmCS2作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平

27、面机构的动力分析CBA321S3S1S2m2代换质量的计算：代换质量的计算：若替换质量集中在若替换质量集中在B、K两点，两点，则则 由三个条件分别得：由三个条件分别得：mB + mk =m2三个方程中有四个三个方程中有四个未知量未知量:（b, k, mB , mk ）bkmB b = mk kmB b2+ mk k2 =JS2k = JS2 /(m2 b)mB = m2 k /(b+k)mk = m2 b /(b+k)满足此三个条件称为动代满足此三个条件称为动代换，代换前后构件的惯性换，代换前后构件的惯性力和惯性力偶矩不变。但力和惯性力偶矩不变。但K点位置不能任选。点位置不能任选。BKCmBm

28、kS2故可先选定一个。例如选定故可先选定一个。例如选定 b，则解得：，则解得：由1、2解得mB、mk，代入3解得k作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析为了计算方便，工程上常采用为了计算方便，工程上常采用静代换，只满足前两个条件。静代换，只满足前两个条件。mB + mk =m2此时可同时选定此时可同时选定B、C两点作为质量代换点。两点作为质量代换点。则有：则有：mB b = mk kmB b2+ mk k2 =JS2mB = 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因为不满足第三个条件，故构件的惯性力偶会产

29、生一定误差，但不会超过允许值，所以这种简化产生一定误差，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。处理方法为工程上所采用。CBA321S3S1S2m2bkBKCmBmkS2bcBCS2作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析3.5 不考虑摩擦时机构的动态静力分析不考虑摩擦时机构的动态静力分析 3. 最后求作用在原动件上的平衡力或平衡力矩。最后求作用在原动件上的平衡力或平衡力矩。 步骤：步骤：1. 在运动分析的基础上，求出机构各构件在给定位置在运动分析的基础上，求出机构各构件在给定位置的惯性力和惯性力矩，并把它们和己知外力一起加在的惯性力和惯性力矩，并把

30、它们和己知外力一起加在相应的构件上；相应的构件上； 2. 将机构分成若干个杆组，从己知外力作用的杆组开将机构分成若干个杆组，从己知外力作用的杆组开始，写出各杆组的力平衡方程，依次作力多边形求解始，写出各杆组的力平衡方程，依次作力多边形求解未知反力；未知反力； 例例5 如图己知各构件长度，机构位置，构件如图己知各构件长度，机构位置，构件2、3的重的重力力G2、G3及对其本身质心的转动惯量及对其本身质心的转动惯量JS2、JS3，工作载，工作载荷荷Fr，设构件，设构件1以等角速度以等角速度1转动，其重力可以忽略不转动，其重力可以忽略不计，求各运动副的反力及作用在构件计，求各运动副的反力及作用在构件1

31、上的平衡力矩。上的平衡力矩。 作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析p pc cb bc cvBvCBvCpb b)b baBn naCBn nn n2n n3aCBt taCt ts s3s s2aS2aCaS3c c)解：解：1. 机构运动分析机构运动分析1）选长度比例尺选长度比例尺l 作机构位置图作机构位置图大小大小方向方向 ABAB ? CDCD ? CDCD2）选速度和加速度比例尺选速度和加速度比例尺v、a作机构速度和加速度图作机构速度和加速度图大小大小方向方向 CDCD ? CDCD ? CDCD CDCD ABABaCn n3）求构件）求构件2、3

32、的角加速度的角加速度及及质心的加速度质心的加速度vC = vB + vCBaCn naCaCt taBn naCBn naCBt t=+=11B1ACD423a)作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析as sa=22a33ssa=BCaBCtCBL c nLa=22CDaCDtCL cnLa=33（逆）（逆）（顺）（顺） 2.确定各构件的惯性力和惯性力矩确定各构件的惯性力和惯性力矩gaGamF2s22s22i=gaGamF3s33s33i=2S2S2iJM=222iiiFMh=（顺）（顺）3S3S3iJM=333iiiFMh=（逆）（逆）Fi2Fi3FrG3G2

33、Mi2Fi2h hi2Mi3Fi3h hi3p pc cb bc cvBvCBvCpb b)b baBn naCBn nn n2n n3aCBt taCt ts s3s s2aS2aCaS3c c)aCn n11B1ACD423a)作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析 3.动态静力分析动态静力分析1）求构件求构件2、3各运动副各运动副 的反力的反力 FR43n nFR43t tFR12n nFR12t t对构件对构件2 2：CDlirrtRLhGhhFF)(433343=02=CMBClitRLhFhGF)(222212=h hrh h1h h2h h3h h

34、4对构件对构件3 3：03=CMFi2Fi3FrG3G2Mi2Fi2h hi2Mi3Fi3h hi311B1ACD423a)BCD23FrG3G2Fi2Fi3e)作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析F12RjbF F43RhjF 方向方向 大小大小 ？ ？haFi2FR12t tbFi3cdefijG3FrFR43tG2FR43FR12nFR12f)F32RdjF F320434333221212=+nRtRiritRnRFFGFFGFFFFR43n nFR43t tFR12n nFR12t th hrh h1h h2h h3h h4BCD23FrG3G2Fi

35、2Fi3e)FR43n作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析FR21FR41BAg)2）求构件）求构件1的平衡力矩和运动副反力的平衡力矩和运动副反力h hb12R21R41RFFFlb21RbhFM （顺）（顺）haFi2FR12t tbFi3cdefijG3FrFR43tG2FR43FR12nFR12f)F32FR43n nFR43t tFR12n nFR12t th hrh h1h h2h h3h h4BCD23FrG3G2Fi2Fi3e)FR43n作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析3.6.2 机械的效率机械的效率机械在稳

36、定运转阶段恒有机械在稳定运转阶段恒有:比值比值Wr / Wd反映了驱动功的有效利用程度，反映了驱动功的有效利用程度，称为称为机械效率机械效率。Wr / Wd用功率表示：用功率表示：Pr / Pd分析分析：总是小于总是小于 1，当，当Wf 增加时将导致增加时将导致下降。下降。设计机械时，尽量减少摩擦损失，措施有：设计机械时，尽量减少摩擦损失，措施有：Wd= Wr+Wfb)b)考虑润滑考虑润滑c)c)合理选材合理选材 1Wf /Wd (WdWf) /Wd(PdPf) /Pd1Pf /Pd a a)用滚动代替滑动用滚动代替滑动作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析用力

37、的比值表示：用力的比值表示：FQ vQ/FP vPPr / Pd对理想机械，对理想机械，当工作阻力当工作阻力FQ一定时，一定时，有理想驱动力有理想驱动力FP00Pr / Pd = FQ vQ /FP0 vP代入得代入得 FQ FP0 / FP FQFP0 / FP用力矩来表示有用力矩来表示有 Md0 / Md1同理：当驱动力同理：当驱动力FP一定时，理一定时，理想工作阻力为想工作阻力为FQ 0： 得：得： FQ FP /FP FQ0FQ / FQ0用力矩来表示有：用力矩来表示有：M FQ/ MFQ0FQ0 vQ / FP vP1重要结论：重要结论：实际驱动力理想驱动力实际驱动力矩理想驱动力矩理

38、想工作阻力实际工作阻力理想工作阻力矩实际工作阻力矩vP PvQ QFQFP机械机械FP0理想理想机械机械vP PvQ QFQvP PvQ Q理想理想机械机械FPFQ0作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析复杂机械的机械效率计算方法：复杂机械的机械效率计算方法：1.)1.)串联串联2.)2.)并联并联总效率不仅与各机器的效率i有关，而且与传递的功率Pi有关。设各机器中效率最高最低者分别为设各机器中效率最高最低者分别为maxmax和和minmin 则有：则有：dkPP =1kidPP =1kirPP =drPP =123121kkdPPPPPPPP=k .21=kP

39、PP+21kkkPPPPPP+212211PdPkkPPP+=21kkPPP+=2211PdPrminminmaxmax123kP1P2Pk-112kP1P2PkP1P2Pk12k作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析PdPk3.)3.)混联混联先分别计算，合成后按串联或并联计算。先分别计算，合成后按串联或并联计算。并联计算并联计算串联计算串联计算串联计算串联计算P1P2Pd2 Pd2Pd3Pd3PrPr123344PdPkP1P2Pd2 Pd2Pd3Pd3PrPr123344PrPrPdPkP1P212PrPrPr作者：朱理作者：朱理第三章第三章 平面机构的动力分析平面机构的动力分析摩擦锥摩擦锥无论无论FP多大，滑块在多大，滑块在FP的作用下不可能运动的作用下不可能运动发生自锁。发生自锁。当驱动力的作用线落在摩擦锥内时，当驱动力的作用线落在摩擦锥内时，则机械发生自锁。则机械发生自锁。法向分力：法向分力： Fn=FPcos 3.6.23.6.2 机械的自锁机械的自锁水平分力：水平分力： Ft=FPsin正压力：正压力： FN21=Fn 最大摩