(4.13.1)-4-1构件惯性力的确定

第4章平面机构的力分析本章主要内容：4-1构件惯性力的确定4-2移动副摩擦力的确定4-3转动副和高副摩擦力的确定4-4机构力分析应用第4章平面机构的力分析本章主要内容：4-1构件惯性力的确定4-2移动副摩擦力的确定4-3转动副和高副摩擦力的确定4-4机构力分析应用作用在机械上的力：1、驱动力：驱动机械运动的力。2、阻抗力：阻止机械运动的力。4-1构件惯性力的确定作用在机械上的力：1、驱动力与运动方向一致或成锐角。2、阻抗力与运动方向相反或成钝角。v4-1构件惯性力的确定作用在机械上的力：1、驱动力做正功（驱动功、输入功）。2、阻抗力做负功（阻抗功）。v4-1构件惯性力的确定作用在机械上的力：1、驱动力做正功（驱动功、输入功）。2、阻抗力做负功（阻抗功）。(1)有效阻抗力(工作阻力)（G）克服工作阻力所做的功称为有效功。(2)有害阻抗力(非工作阻力)（f）克服有害阻力所做的功称为损失功。vFNf4-1构件惯性力的确定机构力分析的任务和内容1、确定运动副中的反力。2、确定平衡力和平衡力矩。4-1构件惯性力的确定机构力分析的类型：1、静力分析

2、动态静力分析

4-1构件惯性力的确定机构力分析的类型：1、静力分析

考虑摩擦力，不考虑重力和惯性力

2、动态静力分析

不考虑摩擦力，考虑重力和惯性力

4-1构件惯性力的确定机构力分析的类型：1、静力分析

考虑摩擦力，不考虑重力和惯性力

适用于低速、轻载机械2、动态静力分析

不考虑摩擦力，考虑重力和惯性力

适用于高速、重载机械4-1构件惯性力的确定机构力分析的类型：1、静力分析

考虑摩擦力，不考虑重力和惯性力

适用于低速、轻载机械

对应本章第3节、第4节。2、动态静力分析

不考虑摩擦力，考虑重力和惯性力

适用于高速、重载机械

对应本章第2节、第5节。4-1构件惯性力的确定惯性：当物体加速或减速时，惯性是使物体保持原有运动状态的倾向。急刹车4-1构件惯性力的确定构件惯性力的确定惯性：当物体加速或减速时，惯性是使物体保持原有运动状态的倾向。加速度越大，质量越大，惯性也就越大！惯性的大小与物体的质量m和加速度a有关可以假想一个惯性力施加在物体上，则：FI=－maFmgFI在非惯性系中，物体的受力不平衡4-1构件惯性力的确定注意：惯性力并不存在，是为了使物体在非惯性系中为了保持牛顿定律依然有效而引入的。引入惯性力的好处是可以使用静力分析的方法，解决动力学问题。可认为物体重量和惯性力都作用在质心（S）上（无转动）。FmgFI4-1构件惯性力的确定一般地，作平面复合运动的物体（同时有a和α）其惯性力系可简化为一个加在质心S上的惯性力FI和一个惯性力偶矩MI。为进一步简化计算：FI和MI还可以合并成一个总惯性力FI’FI’与FI大小相等，方向相同FI’对S的力矩与MI大小相等，方向相同即SFIMIFI’lh4-1构件惯性力的确定确定构件的惯性力：曲柄滑块机构1、构件2—BC杆：（平面复合运动）惯性力：FI2=－m2aS2惯性力偶矩：MI2=－JS2α2合并为总惯性力FI2’4-1构件惯性力的确定确定构件的惯性力：曲柄滑块机构2、构件3—滑块：（平面移动）只有惯性力：FI3=－m3aS3没有惯性力偶矩4-1构件惯性力的确定确定构件的惯性力：曲柄滑块机构3、构件1—AB杆：（平面转动）分为两种情况：(a)质心与旋转中心重合则仅有惯性力偶矩。质心与A重合4-1构件惯性力的确定确定构件的惯性力：曲柄滑块机构3、构件1—AB杆：（平面转动）分为两种情况：(a)质心与旋转中心重合则仅有惯性力偶矩。(b)质心与旋转中心不重合同时有惯性力和惯性力偶矩处理方法与BC杆相同，合并为总惯性力。4-2构件惯性力的确定总结确定构件惯性力的一般力学方法：1、平面复合运动构件，既有惯性力又有惯性力偶矩，需合并为总惯性力。2、平动构件，只有惯性力，没有惯性力偶矩。3、转动构件，分为两种情况。质心与转动中心重合时，只有惯性力偶矩质心与转动中心不重合，既有惯性力又有惯性力偶矩，需合并为总惯性力4-1构件惯性力的确定总结确定构件惯性力的一般力学方法：用该方法确定惯性力，需求出该构件在质心处的加速度a和角加速度α，步骤相当繁琐。有没有更加简单的方法？质量代换法4-1构件惯性力的确定质量代换法可以设想把构件的质量用构件上的某些点的假想集中质量代替。这样可仅求出各集中质量的惯性力，而无需求构件的角加速度，也无需求惯性力偶矩。需满足一定条件才有效：(1)代换前后构件的质量不变。(2)代换前后构件的质心位置不变。(3)代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。同时满足三个条件的代换称为动代换。4-1构件惯性力的确定动代换：(1)代换前后构件的质量不变。(2)代换前后构件的质心位置不变。(3)代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。以构件2为例，以上三个条件可用下面方程组表示：4-1构件惯性力的确定方程组有4个未知量(mB，mK，b，k)因此有一个未知量可以任意指定，可把mB放在B点，确定b解方程得：4-1构件惯性力的确定动代换中，k不能随意指定，会给工程上计算带来不便。

静代换只满足前两个条件：(1)代换前后构件的质量不变。(2)代换前后构件的质心位置不变。(3)代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。4-1构件惯性力的确定静代换(1)代换前后构件的质量不变。(2)代换前后构件的质心位置不变。(3)代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。此时的方程组为：方程中有2个未知量可以随意指定，因此可以把mB放在B点，把mC放在C点，得：4-