《机械机构设计》ppt课件

1、机械设计 Machine design机器机器机构根本概念机构根本概念 第第1讲讲 机械机构机械机构主要专题:机器/机构根本概念运动简图及自在度分析运动链成为机构的条件机构的组成原理(机构的级别)平面机构的运动分析平面机构的力分析机械设计 Machine design课程考核方式课程考核方式 考核方式：采用期末实际考试和过程考核相结合方式进展考核。其中：实际考核占 50%，课外设计实际占 30%，平常考勤和作业完成情况占 20%机械设计 Machine design机器机器机构根本概念机构根本概念机械设计 Machine design4挪动副256导路机械设计 Machine design机械

2、设计 Machine design机器机器机构机构机器：凡同时具备以下机器：凡同时具备以下3 3个特征的实物组合体就称个特征的实物组合体就称为机器：为机器： (1) (1)它们都是一种人为的实物它们都是一种人为的实物( (机件机件) )的组合体。的组合体。 (2) (2)组成它们的各部分之间都具有确定的相对运组成它们的各部分之间都具有确定的相对运动。动。 (3) (3)可以完成有用的机械功或转换机械能。可以完成有用的机械功或转换机械能。 执行机械运动的安装执行机械运动的安装, ,其用途是变换、传送能其用途是变换、传送能量、物量、物 料和信息料和信息 任务机器：完成有用功的机器；包括加工机任务机

3、器：完成有用功的机器；包括加工机器和运输机器；器和运输机器； 动力机器：原动机，将其他能转化为机械能，动力机器：原动机，将其他能转化为机械能，如电动机、内燃机；如电动机、内燃机； 信息机器：完成信息的传送和变化，如照相信息机器：完成信息的传送和变化，如照相机、机、打印机；机、机、打印机；机器分类机器分类机械是机器和机构的总称。机械是机器和机构的总称。机械设计 Machine design机构：传送运动和动力的构件系统，各运动单元之机构：传送运动和动力的构件系统，各运动单元之间具有确定的相对运动。间具有确定的相对运动。构件：独立运动的单元体。构件：独立运动的单元体。零件：制造的单元。零件：制造的

4、单元。机构的概念机构的概念机械设计 Machine design机械运动简图及机构的自在度平面机构的组成平面机构的组成平面机构运动简图平面机构运动简图运动链成为机构的条件运动链成为机构的条件 机械设计 Machine design运动副：两构件直接接触构成的可动衔接为运动副。构件的自在度：构件所具有的独立运动的数目，空间有6个自在度，3个平动，3个转动。平面有3 个自在度，x y 和转动。约束：运动副使构件独立运动受限制称约束，构件自在度减少。平面运动副分类： 转动副 挪动副 高副平面机构的组成机械设计 Machine design运动副的约束特点转动副挪动副高副yxyxyxyx1212121

5、2约束特点 约束数目X,y方向挪动 2Y方向挪动 2z方向转动Y方向挪动 1机械设计 Machine design转动副转动副挪动副挪动副高副高副面接触的运动副称为低副。面接触的运动副称为低副。点、线接触的运动副称为高副。点、线接触的运动副称为高副。运动副符号的型式机械设计 Machine design机构：运动链中将某一构件加以固机构：运动链中将某一构件加以固定，而让另一个定，而让另一个(或几个或几个)构件构件按给定运动规律相对该固定按给定运动规律相对该固定构件运动，假设运动链中其构件运动，假设运动链中其他各构件都能得到确定的相他各构件都能得到确定的相对运动，那么此运动链成为对运动，那么此运

6、动链成为机构。机构。机构中固定不动的构件称为机架，按照结定运动规机构中固定不动的构件称为机架，按照结定运动规律独立运动的构件称为原动件律独立运动的构件称为原动件( (或自动件或自动件) )，而其他活动，而其他活动构件称为从动件。构件称为从动件。组成机构的各构件的相对运动均在同一平面内或在组成机构的各构件的相对运动均在同一平面内或在相互平行的平面内，那么此机构称为平面机构；机构各相互平行的平面内，那么此机构称为平面机构；机构各构件的相对运动不在同一平面或平行平面内，那么此机构件的相对运动不在同一平面或平行平面内，那么此机构称为空间机构。构称为空间机构。运动链运动链 机构机构机械设计 Machin

7、e design机架机架自动件自动件从动件从动件从动件从动件四杆机构四杆机构平面机构实例平面机构实例机械设计 Machine design平面机构运动简图平面机构运动简图1. 机构运动简图：用规定简单符号和线条代表运机构运动简图：用规定简单符号和线条代表运动副和构件，按比例绘制的表达机构运动特性的动副和构件，按比例绘制的表达机构运动特性的简明图形。简明图形。 机构运动简图不思索构件构造外形、尺寸等。机构运动简图不思索构件构造外形、尺寸等。运动简图中常用符号p5机械设计 Machine design机械设计 Machine design机械设计 Machine design机械设计 Machin

8、e design机械设计 Machine design机械设计 Machine design机械设计 Machine design机械设计 Machine design机械设计 Machine design机械设计 Machine design机械设计 Machine design机械设计 Machine design机械设计 Machine design机械设计 Machine design组成：组成：6 6、6 6为一个构为一个构件件1 1、1 1为一个构为一个构件件共有共有9 9个构件个构件9 9为机架为机架1 11 1 原动件原动件88任务部分任务部分其他为传动部分其他为传动部分机械设

9、计 Machine design小型小型压力压力机运机运动简动简图：图：机械设计 Machine design具有两个运动副元素的构件具有两个运动副元素的构件具有三个运动副元素的构件具有三个运动副元素的构件机械设计 Machine design齿轮机构中的齿轮齿轮机构中的齿轮机械设计 Machine design凸轮机构中的凸轮和滚子凸轮机构中的凸轮和滚子机械设计 Machine design(1)分析机械的动作原理、组成情况和运动情况，确定其组成的各构件，何为原动件、机架、执行部分相传动部分。(2)沿着运动传送道路，逐一分析每两个构件间相对运动的性质，以确定运动副的类型和数目。(3)恰当地选

10、择运动简图的视图平面。通常可选择机械中多数构件的运动平面为视图平面。(4)选择适当的比例尺，定出各运动副的相对位置，并用各运动副的代表符号、常用机构的运动简图符号和简单线条，绘制机构运动简图。从原动件开场，按传动顺序标出各构件的编号和运动副的代号。在原动件上标出箭头以表示其运动方向。难点内容难点内容 机构运动简图的绘制方法步骤：机构运动简图的绘制方法步骤：画机构运动简图选择适宜的长度比例尺：)(mmml图示长度实际长度机械设计 Machine design例：绘制液压泵的机构运动简图例：绘制液压泵的机构运动简图机械设计 Machine design例：绘制液压泵的机构运动简图例：绘制液压泵的机

11、构运动简图机械设计 Machine design例：绘制液压泵的机构运动简图例：绘制液压泵的机构运动简图机械设计 Machine design例：绘制液压泵的机构运动简图例：绘制液压泵的机构运动简图机械设计 Machine design例：绘制液压泵的机构运动简图例：绘制液压泵的机构运动简图1ABC234D机械设计 Machine design两个以上的构件经过运动副联接而成的系统称为运动链。两个以上的构件经过运动副联接而成的系统称为运动链。闭式运动链闭链闭式运动链闭链首尾封锁的运动链首尾封锁的运动链开式运动链开链开式运动链开链首尾不封锁的运动链首尾不封锁的运动链运动链的概念运动链的概念机械设

12、计 Machine design原动件数运动链的自在度数原动件数运动链的自在度数0运动链成为机构的条件运动链成为机构的条件原动件数目原动件数目 F, F, 构件运动干涉、破坏；构件运动干涉、破坏；原动件数目原动件数目 F=最简单、不可再分最简单、不可再分F=0F=0运动运动链链=根本杆组简称杆组根本杆组简称杆组杆组中：杆组中：3n-2PL=0 =PL=3n/23n-2PL=0 =PL=3n/2 因因n, PLn, PL均为整数，均为整数，n=2,4,6n=2,4,6偶数偶数 根据根据n n取值不同，杆组可分为取值不同，杆组可分为 n=2, PL=3 n=2, PL=3 双杆组双杆组IIII级杆

13、组级杆组 n=4 PL=6 n=4 PL=6 多杆组多杆组IIIIII级杆组级杆组新的机构新的机构= 绕其重合点绕其重合点 转动转动速度瞬心的概念速度瞬心的概念机械设计 Machine design对速度瞬心的几点认识对速度瞬心的几点认识(4(4点点) )1. 1. 构件与构件的运动平面：构件是有限大的，构件与构件的运动平面：构件是有限大的，是用简图表示的。构件的运动平面是无限是用简图表示的。构件的运动平面是无限大的。两构件的速度瞬心是在构件运动平大的。两构件的速度瞬心是在构件运动平面上的某一点。面上的某一点。2. 2. 在速度瞬心处，两构件的速度相等，即速在速度瞬心处，两构件的速度相等，即速

14、度的大小相等，方向一样。可以运用这一度的大小相等，方向一样。可以运用这一性质进展机构的速度分析。性质进展机构的速度分析。3. 3. 假设知两构件上的两个点的相对速度，那假设知两构件上的两个点的相对速度，那么可求出这两构件的相对速度瞬心。么可求出这两构件的相对速度瞬心。4.4.假设两构件作相对挪动，运动平面上的各点假设两构件作相对挪动，运动平面上的各点的相对速度方向相互平行，从而速度瞬心的相对速度方向相互平行，从而速度瞬心在无穷远处在无穷远处机械设计 Machine design2)1(nnNN瞬心数n构件数瞬心数目瞬心数目机械设计 Machine design机构中瞬心的位置确定机构中瞬心的位

15、置确定机构中各瞬心的位置机构中各瞬心的位置 1以运动副直接相联的两构件的瞬心位置以运动副直接相联的两构件的瞬心位置 以转动副相联：瞬心在转动中心以转动副相联：瞬心在转动中心 以挪动副相联：瞬心在垂直于导路的无穷远处以挪动副相联：瞬心在垂直于导路的无穷远处 以纯滚动的高副相联：瞬心在高副接触点处以纯滚动的高副相联：瞬心在高副接触点处 以普通高副相联：瞬心在高副接触点的公法线以普通高副相联：瞬心在高副接触点的公法线 (2) 不以运动副直接相联的两构件的瞬心位置不以运动副直接相联的两构件的瞬心位置 用三心定理证明确定用三心定理证明确定 常需借助於瞬心多常需借助於瞬心多边形。边形。机械设计 Machi

16、ne design作平面运动的三个构作平面运动的三个构件共有三个瞬心，它件共有三个瞬心，它们位于同不断线上。们位于同不断线上。反证法：先设反证法：先设12不不在直线在直线1323上，上，而是位于构件而是位于构件1与与2其其他的任一重合点处。他的任一重合点处。这时在这时在K处两构件的处两构件的速度方向不能够一样，速度方向不能够一样，从而从而K不能够成为构不能够成为构件件1与与2的速度瞬心。的速度瞬心。KVk1Vk212三心定理三心定理机械设计 Machine designP143214P34P13P24P121234P23瞬心的运用瞬心的运用机械设计 Machine design1234P13P

17、241314133431133431314113ppppppppvp瞬心的运用瞬心的运用机械设计 Machine design123P12p13p231213122321122321213112ppppppppvp瞬心的运用瞬心的运用机械设计 Machine design12p13P23在无穷远p1212131212ppvvp3瞬心的运用瞬心的运用机械设计 Machine design矢量方程图解法矢量方程图解法1 根据运动合成原理列出机构运动的矢量方程，然后按方程作图求解，详细分两种情况1利用同一构件上两点间的运动矢量方程作机构的速度及加速度的图解分析2利用两构件重合点间的运动矢量方程作机构

18、的速度及加速度图解分析机械设计 Machine design解析法作机构的运动分析解析法作机构的运动分析1 1 机构的封锁矢量位置方程式机构的封锁矢量位置方程式2 2 复数矢量法复数矢量法平面机构的力分析目的：确定运动副中的反力；确定机械上的平衡力目的：确定运动副中的反力；确定机械上的平衡力方法：动态静力分析方法：动态静力分析内容：根本概念内容：根本概念; ; 构件惯性力确定；构件惯性力确定； 运动副中摩擦力确实定；运动副中摩擦力确实定； 不思索摩擦时机构的力分析；不思索摩擦时机构的力分析； 思索摩擦时机构的受力分析思索摩擦时机构的受力分析机械设计 Machine design作用在机械上的力

19、作用在机械上的力作用在机械构件上的力常见到的有：驱动力、消费阻力、重力、惯性力、摩作用在机械构件上的力常见到的有：驱动力、消费阻力、重力、惯性力、摩擦力、介质阻力和运动副中的反力。擦力、介质阻力和运动副中的反力。从做功的角度可分为：从做功的角度可分为：驱动力：驱使机构产生运动的力特点：与作用点的速度方向一样、或成锐驱动力：驱使机构产生运动的力特点：与作用点的速度方向一样、或成锐角角作正功作正功驱动功、输入功。驱动功、输入功。 包括：原动力、重力重心下降、惯性力减速等。包括：原动力、重力重心下降、惯性力减速等。阻抗力：妨碍机构产生运动的力阻抗力：妨碍机构产生运动的力 特点：与作用点的速度方向相反

20、、或成钝角特点：与作用点的速度方向相反、或成钝角作负功作负功阻抗功。阻抗功。 包括：消费阻力、摩擦力、重力包括：消费阻力、摩擦力、重力(重心上升重心上升)、惯性力、惯性力(加速加速)等。可分为两等。可分为两种：种： (1) 有效阻力有效阻力(消费阻力消费阻力)：执行构件面对的、机械的目的实现。抑制此阻力：执行构件面对的、机械的目的实现。抑制此阻力所做的功称为有效功或输出功。所做的功称为有效功或输出功。 (2) 有害阻力：机械运动过程中的无用阻力。抑制此阻力所做的功称为损有害阻力：机械运动过程中的无用阻力。抑制此阻力所做的功称为损耗功。耗功。机械设计 Machine design机构力分析的义务

21、与目的、方法机构力分析的义务与目的、方法 1. 确定运动副中的反力确定运动副中的反力 特点：对整个机械来说是内力；对构件来说那么是外力。特点：对整个机械来说是内力；对构件来说那么是外力。 目的：计算构件的强度、运动副中的摩擦、磨损；确定机械的效率；目的：计算构件的强度、运动副中的摩擦、磨损；确定机械的效率；研讨机械的动力性能。研讨机械的动力性能。 2. 确定机械上的平衡力确定机械上的平衡力(或平衡力偶或平衡力偶) 定义：指与作用在机械上的知外力，以及当该机械按给定的运动规定义：指与作用在机械上的知外力，以及当该机械按给定的运动规律运动时其构件的惯性力相平衡的未知外力律运动时其构件的惯性力相平衡

22、的未知外力(或外力矩或外力矩)。 目的：减小机械运动中构件惯性力对机械性能的影响。目的：减小机械运动中构件惯性力对机械性能的影响。 三、方法三、方法 静力分析和动态静力分析。静力分析和动态静力分析。 图解法和解析法。图解法和解析法。机械设计 Machine design构件惯性力确实定构件惯性力确实定一、普通力学方法一、普通力学方法 由实际力学知：惯性力可以最终简化为一个由实际力学知：惯性力可以最终简化为一个加于构件重心加于构件重心S S处的惯性力处的惯性力PiPi和一个惯性力矩和一个惯性力矩MiMi；即即而这惯性力而这惯性力PiPi和和MiMi又可用一个大小等于又可用一个大小等于PiPi的总

23、惯性的总惯性力力Pi Pi 替代；其偏离间隔为替代；其偏离间隔为h= Mi/ Pi h= Mi/ Pi 。1. 1. 作平面挪动的构件作平面挪动的构件 MdPrGF惯惯NF摩摩G Mi = - Js Pi = -mas Mi = 0 Pi = -mas (as=0或或as0 ) 机械设计 Machine design构件惯性力确实定构件惯性力确实定2. 绕定轴转动的构件绕定轴转动的构件 a. 回转轴线经过构件质心。回转轴线经过构件质心。 b. 回转轴线不经过质心。回转轴线不经过质心。3. 作平面复合运动的构件作平面复合运动的构件 Mi = -Js (=0或或0 ) Pi = 0 Mi = -

24、Js Pi = -mas 其中：其中：h=Mi/PiSMiSPihPi Mi = - Js Pi = -mas 其中：其中：h=Mi/PiMihsPiPi机械设计 Machine design构件惯性力确实定构件惯性力确实定h1A2 1S13M1M2P2 P1 P1 P2 aS2aS1h2aS3P3 曲柄滑块机构的普通力学受力分析曲柄滑块机构的普通力学受力分析机械设计 Machine design构件惯性力确实定构件惯性力确实定二、质量代换法二、质量代换法1. 1. 根本概念根本概念 想象把构件的质量，按一定条件用集中于构件上想象把构件的质量，按一定条件用集中于构件上某几个选定点的假想集中质量

25、来替代。某几个选定点的假想集中质量来替代。假想的集中质量称为代换质量，代换质量所在的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。位置称为代换点。 2. 2. 质量代换的等效条件质量代换的等效条件a.a.代换前后构件的质量不变；代换前后构件的质量不变；b. b. 代换前后构件的质心位置不变；代换前后构件的质心位置不变；c. c. 换前后构件对质心轴的转动惯量不变。换前后构件对质心轴的转动惯量不变。mi= m i=1 nmi xi = 0 i=1 nmi yi = 0 i=1 nmi ( x2i + y2i ) = 0i=1 n机械设计 Machine design构件惯性力确实定构

26、件惯性力确实定3. 质量代换法质量代换法a. 动代换。同时满足上述三个代换动代换。同时满足上述三个代换条件的质量代换。对连杆有：条件的质量代换。对连杆有： mB+mK=m2 mBb=mKk mBb2+mKk2=Js2 机械设计 Machine design构件惯性力确实定构件惯性力确实定b. 静代换。只满足上述前两静代换。只满足上述前两个代换条件的质量代换。个代换条件的质量代换。(忽略惯性力矩的影响忽略惯性力矩的影响) mB=m2c/(b+c) mC=m2b/(b+c)机械设计 Machine design运动副中摩擦运动副中摩擦(Friction)力分析力分析附加：附加： 1. 1. 摩擦的

27、分类摩擦的分类 a. a. 干摩擦干摩擦 b. b. 液体摩擦液体摩擦 c. c. 半液体摩擦半液体摩擦 2. 2. 库仑定律库仑定律( (摩擦定律摩擦定律) ) 简要内容：简要内容： a. F= f Na. F= f N b. f b. f静静 f f动动 c. c. 摩擦系数的值与两物体摩擦系数的值与两物体间的接触外表资料和外形有关，与间的接触外表资料和外形有关，与接触面积的大小及两物体间的相对接触面积的大小及两物体间的相对速度的关系很小。速度的关系很小。 F21F12QNV21V1212机械设计 Machine design运动副中摩擦运动副中摩擦(Friction)力分析力分析一、运动

28、副中的摩擦一、运动副中的摩擦 1. 1. 挪动副挪动副平面摩擦平面摩擦于是有：于是有：tg=Px/Pytg=Px/Py Px Px有效分力有效分力 Py Py有害分力有害分力 而：而： N= -Py N= -Py F= f N F= f N R R总支反力，正压力与摩擦力的矢量和；总支反力，正压力与摩擦力的矢量和；R R与与N N之间夹角用之间夹角用j j表表示，称作摩擦角示，称作摩擦角(Frictional Angle)(Frictional Angle)。 结论：结论： (1) (1) 摩擦角与摩擦系数一一对应，摩擦角与摩擦系数一一对应， j =arctgf j =arctgf； (2)

29、(2) 总支反力永远与运动方向成总支反力永远与运动方向成9090+ j + j 角。角。12PPxPya aFNR21j j机械设计 Machine design运动副中摩擦运动副中摩擦(Friction)力分析力分析1.挪动副挪动副楔形面摩擦楔形面摩擦 以滑块作为受力体，有以滑块作为受力体，有 F= f N 所以所以 ，总摩擦力，总摩擦力 F =2F= 2f N 由于：由于：Q=2N* sin，即，即N=Q/2sin所以：所以：F =2F= 2f N= Q*f/sin令：令：fv = f / sin 有有F = Q*fv fv当量摩擦系数当量摩擦系数讨论：讨论： (1) 概念的引入，将楔形摩

30、擦转换成平面摩擦；概念的引入，将楔形摩擦转换成平面摩擦； (2) fvf；作锁止用。；作锁止用。QPQ12NNQNN2 2 90 - 90 - 90 - 90 - 机械设计 Machine design运动副中摩擦运动副中摩擦(Friction)力分析力分析1.挪动副挪动副斜面摩擦斜面摩擦a. 等速上升等速上升物体平衡：物体平衡： P + Q + R = 0所以有：所以有： P = Q tg (a+j) b. 等速下降等速下降物体平衡：物体平衡： P + Q + R = 0所以有：所以有： P = Q tg (a-j)FNj jR21QPR21a+ja+jnna aFNj jR21QPR21a

31、jajnnPQ12va aa a1PQ2va a机械设计 Machine design运动副中摩擦运动副中摩擦(Friction)力分析力分析1.挪动副挪动副螺旋副摩擦螺旋副摩擦螺母螺母1在铅垂载荷在铅垂载荷G和力矩和力矩M的共同作用下等速轴向的共同作用下等速轴向运动。运动。拧紧螺母时：拧紧螺母时： M=Fd2/2=Gd2tan(a+j)/2放松螺母时：放松螺母时：M=Gd2tan(a-j)/2机械设计 Machine design运动副中摩擦运动副中摩擦(Friction)力分析力分析 2. 回转副中摩擦回转副中摩擦 (1) 轴颈摩擦轴颈摩擦 设设r为轴颈半径，为轴颈半径，Q为铅垂径向载荷，

32、为铅垂径向载荷， Md为驱动力矩。为驱动力矩。 于是：于是：N =Ni (标量标量) F =Fi = f*Ni= f * N=f*Ni 由于：由于：Q = Niy然而：然而： Niy Ni所以：所以：N (=Ni) Q (= Niy)令：令：N=KQ K 11.57所以：所以： F = f * N = K * f * Q = fv * Q ， fv当量摩擦系数当量摩擦系数于是：于是：M = F * r = fv * r * Q2Q12Mdr10N1NiF1FiQN机械设计 Machine design运动副中摩擦运动副中摩擦(Friction)力分析力分析显然：显然： R21 = -Q，Mf

33、= R21* Md=Mf= Q*= R21*= fv * r * Q = fv *r 摩擦圆半径摩擦圆半径结论：结论： A. 总反力一直切于摩擦圆；总反力一直切于摩擦圆； B. 总支反力方向与作用点速总支反力方向与作用点速度方向相反。度方向相反。2Q12Mdr10N1NiF1FiR21NF机械设计 Machine design(2) 轴端的摩擦轴端的摩擦 轴用以接受轴向力的部分称为轴端。轴用以接受轴向力的部分称为轴端。G12M2R2rrRd取微环，其上压强取微环，其上压强 p 为常量为常量面积面积 ds = 2 d 正压力正压力 dFN = p ds摩擦力摩擦力 dFf = f dFN = f

34、 p ds摩擦力矩摩擦力矩 dMf = dFf = f p ds讨论讨论RrRrfpfsfpMd2d2总摩擦力矩：常数）新轴端：)(122rRGp)()(322233rRrRfGMf机械设计 Machine designrRdp2跑合轴端： p = 常数)(d222rRfpfpMRrfRrRrfpfsfpMd2d2总摩擦力矩：)(2drRfpspGRr式中平均半径摩擦力矩：002RfGRrRfGMf+ p = 常数 轴心处压力极大，容易将轴压溃轴端常作成空心。机械设计 Machine design思索摩擦时机构中力分析思索摩擦时机构中力分析例：如下图为一曲柄滑块机构。知例：如下图为一曲柄滑块机

35、构。知1转向，转向，Q为作用于滑块上的阻力，驱为作用于滑块上的阻力，驱动力动力F作用点位置、方向知。不计各构件质量、惯性力。求各支反力及作用点位置、方向知。不计各构件质量、惯性力。求各支反力及驱动力驱动力F的大小。的大小。解题步骤：解题步骤：(1) 断定连杆是受拉或受压；断定连杆是受拉或受压； (2) 断定构件间的相对转向；断定构件间的相对转向；(3) 断定作用力在摩擦圆上切点位置；断定作用力在摩擦圆上切点位置；(4) 根据力平衡条件求解。根据力平衡条件求解。FR32R324123Qv vR12R12机械设计 Machine design思索摩擦时机构中力分析思索摩擦时机构中力分析(2) 断定

36、构件间的相对转向；断定构件间的相对转向；(3) 断定作用力在摩擦圆上切点位置；断定作用力在摩擦圆上切点位置；(4) 根据力平衡条件求解。根据力平衡条件求解。对构件对构件3：Q + R23 + R43 = 0对构件对构件1：R21 + R41+ F = 0FR32R324123Qv vR12R12212114142323R32R32R12R12R12R12R23R23R43R43R41R41QR43R43R23R23R21R21F FR41R41机械设计 Machine design思索摩擦时机构中力分析思索摩擦时机构中力分析例例 曲柄曲柄1为自动件，知为自动件，知M1，求运动副反力和平衡力矩不

37、计重力、惯性，求运动副反力和平衡力矩不计重力、惯性力力)LMFR121214323RRRFFF233LFMRM114A1BFR21FR41LM11ABCDM3123FR12FR322123F R12F R32CDM33FR2334FR43L机械设计 Machine design不及摩擦时机构力的分析不及摩擦时机构力的分析 当机构各构件的惯性力确定后，即可根据机构所受的知外力包括惯性力来确定各运动副中的反力和需加于该机构上的平衡力。一、构件组的静定条一、构件组的静定条件件未知量的数目未知量的数目 = 平衡方程的数目平衡方程的数目可见：低副可见：低副两个未知数；高副两个未知数；高副一个未知数一个未

38、知数构件组中：构件组中： n 个构件，个构件， Pl个低幅，个低幅， Ph个高副个高副2Pl+ Ph= 3n仅有低副时：仅有低副时： 3n 2Pl = 0 结论：杆组是静定构造结论：杆组是静定构造 注：所取出的构件组不包含除运动副反力外的其它未知外力注：所取出的构件组不包含除运动副反力外的其它未知外力运动副中支反力的未知数运动副中支反力的未知数（不计摩擦）（不计摩擦）力的三要素力的三要素大小大小方向方向作用点作用点转动副转动副？过轴心过轴心移动副移动副？ 导路导路？高高 副副？公法线公法线高副点高副点机械设计 Machine design不及摩擦时机构力的分析不及摩擦时机构力的分析运动分析运动

39、分析把外力包括惯性力加在机构上把外力包括惯性力加在机构上把机构看成为静力平衡系统加以研讨把机构看成为静力平衡系统加以研讨从外力知构件开场，取杆组为示力体分析从外力知构件开场，取杆组为示力体分析求运动副反力、平衡力力矩求运动副反力、平衡力力矩绘制机构简图绘制机构简图二、用图解法作机构的动态静力分析二、用图解法作机构的动态静力分析机械设计 Machine design不及摩擦时机构力的分析不及摩擦时机构力的分析 p(a,d)efcbbp(a,d)cfes2 n2 n4n3例例 知各构件尺寸、连杆知各构件尺寸、连杆2的的 G2、S2、JS2，滑块，滑块5的的G5、S5F，消费阻力，消费阻力 Fr，求

40、运动副反力及需加在原动件求运动副反力及需加在原动件1上上 G点点x-x方向的平衡力方向的平衡力 P b?1 1、运动分析、运动分析 作运动简图、速度图、加速度图作运动简图、速度图、加速度图2 2、确定惯性力和惯性力矩、确定惯性力和惯性力矩 22222spgGamFasI22222222lcnJlaJJMaStCBSSIa2222IIIIFMhFF5555fpgGamFasIBCADEF(S5)xxG12345F r1G2S2G56FI5FI2h机械设计 Machine design不及摩擦时机构力的分析不及摩擦时机构力的分析BCADEF(S5)xxG12345F r1G2S2G56FI5FI2

41、hG5 Fr FI5 FR65FR45abcdeEF(S5)45F r二力杆PI5F5F rFI5G5G5FR45FR653 3、动态静力分析、动态静力分析(1)(1)分析构件分析构件4 4、5 5例例 知各构件尺寸、连杆知各构件尺寸、连杆2的的 G2、S2、JS2，滑块，滑块5的的G5、S5F，消费阻力，消费阻力 Fr，求运动副反力及需加在原动件求运动副反力及需加在原动件1上上 G点点x-x方向的平衡力方向的平衡力 P b?3 3、动态静力分析、动态静力分析(1)(1)分析构件分析构件4 4、5 5构件构件5 5力平衡条件力平衡条件G5+Fr+ FI5 +FR45 +FR65 = G5+Fr

42、+ FI5 +FR45 +FR65 = 0 0 作力多边形作力多边形 FR45 FR45 、 FR65FR65机械设计 Machine design不及摩擦时机构力的分析不及摩擦时机构力的分析例例 知各构件尺寸、连杆知各构件尺寸、连杆2的的 G2、S2、JS2，滑块，滑块5的的G5、S5F，消费阻力，消费阻力 Fr，求，求运动副反力及需加在原动件运动副反力及需加在原动件1上上 G点点x-x方向的平衡力方向的平衡力 P b?BCADEF(S5)xxG12345F r1G2S2G563 3、动态静力分析、动态静力分析(1)(1)分析构件分析构件4 4、5 5FI2h构件构件5 5力平衡条件力平衡条件G5+Fr+ FI5 +FR45 +FR65 = G5+Fr+ FI5 +FR45 +FR65 = 0 0 作力多边形作力多边形 FR45 FR45 、 FR65FR65G5