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1、第第4 4章章 平面机构的力分析平面机构的力分析主讲：主讲：河工大机械原理教研组河工大机械原理教研组第第4章章 平面机构的力分析平面机构的力分析4-1 4-1 动态静力分析方法动态静力分析方法动态静力分析方法动态静力分析方法动静法动静法动静法动静法4-2 4-2 机构力分析的目的和方法机构力分析的目的和方法机构力分析的目的和方法机构力分析的目的和方法4-3 4-3 惯性力系的简化惯性力系的简化惯性力系的简化惯性力系的简化4-4 4-4 不考虑摩擦的平面机构力分析不考虑摩擦的平面机构力分析不考虑摩擦的平面机构力分析不考虑摩擦的平面机构力分析4-5 4-5 研究机械中摩擦的目的研究机械中摩擦的目的
2、研究机械中摩擦的目的研究机械中摩擦的目的4-6 4-6 运动副中的摩擦运动副中的摩擦运动副中的摩擦运动副中的摩擦4-1 动态静力分析方法动态静力分析方法一、惯性系与非惯性系一、惯性系与非惯性系一、惯性系与非惯性系一、惯性系与非惯性系满足牛顿三定理的系满足牛顿三定理的系满足牛顿三定理的系满足牛顿三定理的系惯性定理惯性定理惯性定理惯性定理作用力反作用力定理作用力反作用力定理作用力反作用力定理作用力反作用力定理a=F/ma=F/m惯性系中的力，用静力分析方法惯性系中的力，用静力分析方法惯性系中的力，用静力分析方法惯性系中的力，用静力分析方法静力平衡静力平衡静力平衡静力平衡。非非非非惯性系：惯性系：惯
3、性系：惯性系：不不不不满足牛顿三定理中的任一条的系，不能用静力分满足牛顿三定理中的任一条的系，不能用静力分满足牛顿三定理中的任一条的系，不能用静力分满足牛顿三定理中的任一条的系，不能用静力分析方法分析。析方法分析。析方法分析。析方法分析。V=C二、动态静力分析方法二、动态静力分析方法二、动态静力分析方法二、动态静力分析方法 如图，小车匀速向前运动，车内光滑的桌如图，小车匀速向前运动，车内光滑的桌如图，小车匀速向前运动，车内光滑的桌如图，小车匀速向前运动，车内光滑的桌面上放有小球，小球受到的水平方向的合力为面上放有小球，小球受到的水平方向的合力为面上放有小球，小球受到的水平方向的合力为面上放有小
4、球，小球受到的水平方向的合力为0 0。请仔细观察小车的运动突然改变后小球的运动状态是否改变。请仔细观察小车的运动突然改变后小球的运动状态是否改变。请仔细观察小车的运动突然改变后小球的运动状态是否改变。请仔细观察小车的运动突然改变后小球的运动状态是否改变。提示：无论小球的运动改变与否，小球因为和桌面间没有摩擦力水平方向提示：无论小球的运动改变与否，小球因为和桌面间没有摩擦力水平方向提示：无论小球的运动改变与否，小球因为和桌面间没有摩擦力水平方向提示：无论小球的运动改变与否，小球因为和桌面间没有摩擦力水平方向的合力为零！的合力为零！的合力为零！的合力为零！V=CVCVCVCVCVCVCVC 惯性系
5、，静力平衡惯性系，静力平衡V=C小球匀速运动小球匀速运动小球匀速运动小球匀速运动VC变速运动变速运动变速运动变速运动小球与小车一起匀速运动小球与小车一起匀速运动小球与小车一起匀速运动小球与小车一起匀速运动Fx=0小球因为小车变速而变速，有水平加速度，小球因为小车变速而变速，有水平加速度，小球因为小车变速而变速，有水平加速度，小球因为小车变速而变速，有水平加速度，Fx=0根据牛顿定律根据牛顿定律根据牛顿定律根据牛顿定律a=Fx/m0a=Fx/m0，但但但但小球小球小球小球处于非处于非处于非处于非惯性系：运惯性系：运惯性系：运惯性系：运动，动力学动，动力学动，动力学动，动力学Fx=ma+(-ma)
6、=0ma+FI=0惯性力惯性力FI=-maVanF用用用用动静法分析作圆周运动的小球动静法分析作圆周运动的小球动静法分析作圆周运动的小球动静法分析作圆周运动的小球 FI+F=0 FI=-m an达郎伯原理和动态静力分析方法：达郎伯原理和动态静力分析方法：达郎伯原理和动态静力分析方法：达郎伯原理和动态静力分析方法：质点的达郎伯原理质点的达郎伯原理质点的达郎伯原理质点的达郎伯原理当非自由质点运动时，作用于质点的所有力和惯性当非自由质点运动时，作用于质点的所有力和惯性当非自由质点运动时，作用于质点的所有力和惯性当非自由质点运动时，作用于质点的所有力和惯性力在形式上形成一平衡力系。力在形式上形成一平衡
7、力系。力在形式上形成一平衡力系。力在形式上形成一平衡力系。Fn-n=0 FI 这种在形式上用静力学的方法分析这种在形式上用静力学的方法分析这种在形式上用静力学的方法分析这种在形式上用静力学的方法分析动力学问题的方法称为动力学问题的方法称为动力学问题的方法称为动力学问题的方法称为动态静力分析方动态静力分析方动态静力分析方动态静力分析方法法法法，简称，简称，简称，简称动静法动静法动静法动静法。一个刚体（构件）是一个质点系，对应的惯性力形成一个惯性一个刚体（构件）是一个质点系，对应的惯性力形成一个惯性一个刚体（构件）是一个质点系，对应的惯性力形成一个惯性一个刚体（构件）是一个质点系，对应的惯性力形成
8、一个惯性力系。对于作平面复合运动而且具有平行于运动平面的对称面的刚体，力系。对于作平面复合运动而且具有平行于运动平面的对称面的刚体，力系。对于作平面复合运动而且具有平行于运动平面的对称面的刚体，力系。对于作平面复合运动而且具有平行于运动平面的对称面的刚体，其惯性力系可简化为一个加在质心其惯性力系可简化为一个加在质心其惯性力系可简化为一个加在质心其惯性力系可简化为一个加在质心S S上的惯性力和一个惯性力偶。上的惯性力和一个惯性力偶。上的惯性力和一个惯性力偶。上的惯性力和一个惯性力偶。平面机构力分析的动静法平面机构力分析的动静法平面机构力分析的动静法平面机构力分析的动静法：对构件进行力分析时，把惯
9、性力系作为外力加对构件进行力分析时，把惯性力系作为外力加对构件进行力分析时，把惯性力系作为外力加对构件进行力分析时，把惯性力系作为外力加在构件上，用静力平衡条件求解。在构件上，用静力平衡条件求解。在构件上，用静力平衡条件求解。在构件上，用静力平衡条件求解。4-2 机构力分析的目的和方法机构力分析的目的和方法一、作用在机械上的力一、作用在机械上的力一、作用在机械上的力一、作用在机械上的力由于作用在机械上的力，不仅是影响机械的运动和动力性能的重要参数，由于作用在机械上的力，不仅是影响机械的运动和动力性能的重要参数，由于作用在机械上的力，不仅是影响机械的运动和动力性能的重要参数，由于作用在机械上的力
10、，不仅是影响机械的运动和动力性能的重要参数，而且也是决定构件尺寸和结构形状的重要依据，所以不论是设计新机械，而且也是决定构件尺寸和结构形状的重要依据，所以不论是设计新机械，而且也是决定构件尺寸和结构形状的重要依据，所以不论是设计新机械，而且也是决定构件尺寸和结构形状的重要依据，所以不论是设计新机械，还是为了合理地使用现有机械，都必须对机械的受力情况进行分析。还是为了合理地使用现有机械，都必须对机械的受力情况进行分析。还是为了合理地使用现有机械，都必须对机械的受力情况进行分析。还是为了合理地使用现有机械，都必须对机械的受力情况进行分析。机械上作用的力有哪些呢？机械上作用的力有哪些呢？机械上作用的
11、力有哪些呢？机械上作用的力有哪些呢？1 1MdFrGFfF12F3223Fg4-2 机构力分析的目的和方法机构力分析的目的和方法一、作用在机械上的力一、作用在机械上的力一、作用在机械上的力一、作用在机械上的力由于作用在机械上的力，不仅是影响机械的运动和动力性能的重要参数，由于作用在机械上的力，不仅是影响机械的运动和动力性能的重要参数，由于作用在机械上的力，不仅是影响机械的运动和动力性能的重要参数，由于作用在机械上的力，不仅是影响机械的运动和动力性能的重要参数，而且也是决定构件尺寸和结构形状的重要依据，所以不论是设计新机械，而且也是决定构件尺寸和结构形状的重要依据，所以不论是设计新机械，而且也是
12、决定构件尺寸和结构形状的重要依据，所以不论是设计新机械，而且也是决定构件尺寸和结构形状的重要依据，所以不论是设计新机械，还是为了合理地使用现有机械，都必须对机械的受力情况进行分析。还是为了合理地使用现有机械，都必须对机械的受力情况进行分析。还是为了合理地使用现有机械，都必须对机械的受力情况进行分析。还是为了合理地使用现有机械，都必须对机械的受力情况进行分析。原动力、生产阻力、重力、摩擦力和介质阻力、惯性力以及运动副中的原动力、生产阻力、重力、摩擦力和介质阻力、惯性力以及运动副中的原动力、生产阻力、重力、摩擦力和介质阻力、惯性力以及运动副中的原动力、生产阻力、重力、摩擦力和介质阻力、惯性力以及运
13、动副中的反力等。反力等。反力等。反力等。根据力对机械运动影响的不同，可将其分为两大类。根据力对机械运动影响的不同，可将其分为两大类。根据力对机械运动影响的不同，可将其分为两大类。根据力对机械运动影响的不同，可将其分为两大类。1)1)驱动力驱动力驱动力驱动力 即驱使机械运动的力。即驱使机械运动的力。即驱使机械运动的力。即驱使机械运动的力。其特征为：与其作用点的速度方向相同或成锐角；其特征为：与其作用点的速度方向相同或成锐角；其特征为：与其作用点的速度方向相同或成锐角；其特征为：与其作用点的速度方向相同或成锐角；其所作的功为负功，称为其所作的功为负功，称为其所作的功为负功，称为其所作的功为负功，称
14、为阻抗功阻抗功阻抗功阻抗功。2)2)阻抗力阻抗力阻抗力阻抗力 即阻止机械运动的力。即阻止机械运动的力。即阻止机械运动的力。即阻止机械运动的力。其特征为：与其作用点的速度方向相反或成钝角；其特征为：与其作用点的速度方向相反或成钝角；其特征为：与其作用点的速度方向相反或成钝角；其特征为：与其作用点的速度方向相反或成钝角；其所作的功为负功，称为其所作的功为负功，称为其所作的功为负功，称为其所作的功为负功，称为阻抗功阻抗功阻抗功阻抗功。4-2 机构力分析的目的和方法机构力分析的目的和方法一、作用在机械上的力一、作用在机械上的力一、作用在机械上的力一、作用在机械上的力阻抗力又可分为如下两种：阻抗力又可分
15、为如下两种：阻抗力又可分为如下两种：阻抗力又可分为如下两种：1)1)有效阻力，即工作阻力有效阻力，即工作阻力有效阻力，即工作阻力有效阻力，即工作阻力。它是机械在生产过程中为了改变工作物的它是机械在生产过程中为了改变工作物的它是机械在生产过程中为了改变工作物的它是机械在生产过程中为了改变工作物的外形、位置或状态等所受到的阻力。外形、位置或状态等所受到的阻力。外形、位置或状态等所受到的阻力。外形、位置或状态等所受到的阻力。克服有效阻力所完成的功称有效功或输出功。克服有效阻力所完成的功称有效功或输出功。克服有效阻力所完成的功称有效功或输出功。克服有效阻力所完成的功称有效功或输出功。2)2)有害阻力有
16、害阻力有害阻力有害阻力，即机械在运转过程中所受到的非生产阻力。即机械在运转过程中所受到的非生产阻力。即机械在运转过程中所受到的非生产阻力。即机械在运转过程中所受到的非生产阻力。克服这类阻力所作的功是一种纯粹的浪费，故称为损失功。例如克服这类阻力所作的功是一种纯粹的浪费，故称为损失功。例如克服这类阻力所作的功是一种纯粹的浪费，故称为损失功。例如克服这类阻力所作的功是一种纯粹的浪费，故称为损失功。例如摩擦力、介质阻力等，一般就常为有害阻力。摩擦力、介质阻力等，一般就常为有害阻力。摩擦力、介质阻力等，一般就常为有害阻力。摩擦力、介质阻力等，一般就常为有害阻力。注意！摩擦力并非总是有害阻力，有些机构中
17、摩擦力是有益阻力。注意！摩擦力并非总是有害阻力，有些机构中摩擦力是有益阻力。注意！摩擦力并非总是有害阻力，有些机构中摩擦力是有益阻力。注意！摩擦力并非总是有害阻力，有些机构中摩擦力是有益阻力。二、机构力分析的目的二、机构力分析的目的二、机构力分析的目的二、机构力分析的目的目目目目的的的的确定运动副中的反力确定运动副中的反力确定运动副中的反力确定运动副中的反力运动副反力，运动副反力，运动副反力，运动副反力，是运动副两元素接触处彼此作用的正压力是运动副两元素接触处彼此作用的正压力是运动副两元素接触处彼此作用的正压力是运动副两元素接触处彼此作用的正压力(法法法法向力向力向力向力)和摩擦力和摩擦力和摩
18、擦力和摩擦力(切向力切向力切向力切向力)的合力。的合力。的合力。的合力。确定机械上的平衡力确定机械上的平衡力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或平衡力偶或平衡力偶)计算机构的强度、运动副中的摩擦、磨损，确定机械的效率，计算机构的强度、运动副中的摩擦、磨损，确定机械的效率，计算机构的强度、运动副中的摩擦、磨损，确定机械的效率，计算机构的强度、运动副中的摩擦、磨损，确定机械的效率，以及研究机械的动力性能以及研究机械的动力性能以及研究机械的动力性能以及研究机械的动力性能 平衡力平衡力平衡力平衡力(或平衡力偶或平衡力偶或平衡力偶或平衡力偶)是指机械在已知外力作用下，为了使该是指
19、机械在已知外力作用下，为了使该是指机械在已知外力作用下，为了使该是指机械在已知外力作用下，为了使该机械能按给定的运动规律运动，还必须加于机械上的未知外机械能按给定的运动规律运动，还必须加于机械上的未知外机械能按给定的运动规律运动，还必须加于机械上的未知外机械能按给定的运动规律运动，还必须加于机械上的未知外力力力力(或外力矩或外力矩或外力矩或外力矩)。设计新机械，例如根据机械的生产负荷，确定机械所需原动设计新机械，例如根据机械的生产负荷，确定机械所需原动设计新机械，例如根据机械的生产负荷，确定机械所需原动设计新机械，例如根据机械的生产负荷，确定机械所需原动机的最小功率等问题机的最小功率等问题机的
20、最小功率等问题机的最小功率等问题充分挖掘现有机械的生产潜力，例如根据原动机的功率，确充分挖掘现有机械的生产潜力，例如根据原动机的功率，确充分挖掘现有机械的生产潜力，例如根据原动机的功率，确充分挖掘现有机械的生产潜力，例如根据原动机的功率，确定机械所能克服的最大生产阻力等问题，就都需要确定机械定机械所能克服的最大生产阻力等问题，就都需要确定机械定机械所能克服的最大生产阻力等问题，就都需要确定机械定机械所能克服的最大生产阻力等问题，就都需要确定机械的平衡力。的平衡力。的平衡力。的平衡力。三、机构力分析的方法三、机构力分析的方法三、机构力分析的方法三、机构力分析的方法机械力分机械力分机械力分机械力分
21、析方法析方法析方法析方法静力分析静力分析静力分析静力分析动态静力分析动态静力分析动态静力分析动态静力分析即不计构件惯性力的机构力分析，用于低速机械，即不计构件惯性力的机构力分析，用于低速机械，即不计构件惯性力的机构力分析，用于低速机械，即不计构件惯性力的机构力分析，用于低速机械，因为惯性力的影响不大，可忽略不计算。因为惯性力的影响不大，可忽略不计算。因为惯性力的影响不大，可忽略不计算。因为惯性力的影响不大，可忽略不计算。设计新机械时，机构的尺寸、质量和转动惯量等设计新机械时，机构的尺寸、质量和转动惯量等设计新机械时，机构的尺寸、质量和转动惯量等设计新机械时，机构的尺寸、质量和转动惯量等都没有确
22、定，因此可通过静力分析初步确定各构都没有确定，因此可通过静力分析初步确定各构都没有确定，因此可通过静力分析初步确定各构都没有确定，因此可通过静力分析初步确定各构件尺寸，再进行动态静力分析、最后再修正，直件尺寸，再进行动态静力分析、最后再修正，直件尺寸，再进行动态静力分析、最后再修正，直件尺寸，再进行动态静力分析、最后再修正，直至机构合理。至机构合理。至机构合理。至机构合理。进行力分析时，一般忽略摩擦力或者重力进行分进行力分析时，一般忽略摩擦力或者重力进行分进行力分析时，一般忽略摩擦力或者重力进行分进行力分析时，一般忽略摩擦力或者重力进行分析，使得问题简化。但对于高速、精密和大动力析，使得问题简
23、化。但对于高速、精密和大动力析，使得问题简化。但对于高速、精密和大动力析，使得问题简化。但对于高速、精密和大动力传动的机械，因摩擦对机械性能有较大影响，故传动的机械，因摩擦对机械性能有较大影响，故传动的机械，因摩擦对机械性能有较大影响，故传动的机械，因摩擦对机械性能有较大影响，故这时必须计及摩擦力。这时必须计及摩擦力。这时必须计及摩擦力。这时必须计及摩擦力。机构力分析的方法有：图解法和解析法机构力分析的方法有：图解法和解析法机构力分析的方法有：图解法和解析法机构力分析的方法有：图解法和解析法 将惯性力视为一般外力加于相应构件上，再按静将惯性力视为一般外力加于相应构件上，再按静将惯性力视为一般外
24、力加于相应构件上，再按静将惯性力视为一般外力加于相应构件上，再按静力分析方法进行分析，用于高速及重型机械，因力分析方法进行分析，用于高速及重型机械，因力分析方法进行分析，用于高速及重型机械，因力分析方法进行分析，用于高速及重型机械，因其惯性力很大其惯性力很大其惯性力很大其惯性力很大(常超过外力常超过外力常超过外力常超过外力)，故须计及惯性力。，故须计及惯性力。，故须计及惯性力。，故须计及惯性力。1 14-3 惯性力系的简化惯性力系的简化在机械运动过程中，其各构件产生的惯在机械运动过程中，其各构件产生的惯在机械运动过程中，其各构件产生的惯在机械运动过程中，其各构件产生的惯性力，不仅与各构件的质量
25、性力，不仅与各构件的质量性力，不仅与各构件的质量性力，不仅与各构件的质量mmi i，绕过质，绕过质，绕过质，绕过质心轴的转动惯量心轴的转动惯量心轴的转动惯量心轴的转动惯量J JSiSi ，质心，质心，质心，质心S Si i的加速度的加速度的加速度的加速度a aSiSi及构件的角加速度及构件的角加速度及构件的角加速度及构件的角加速度 i i 等有关，且与构件等有关，且与构件等有关，且与构件等有关，且与构件的运动形式有关。的运动形式有关。的运动形式有关。的运动形式有关。因因因因各各各各构件的运动形式不同，惯性力系的构件的运动形式不同，惯性力系的构件的运动形式不同，惯性力系的构件的运动形式不同，惯性
26、力系的简化有三种情况。简化有三种情况。简化有三种情况。简化有三种情况。2 2、质量代换法质量代换法质量代换法质量代换法 231S2aS221 1、一般力学方法一般力学方法一般力学方法一般力学方法 假设已对机构作过运动分析，得出假设已对机构作过运动分析，得出假设已对机构作过运动分析，得出假设已对机构作过运动分析，得出了惯性力，因为运动副中的反力对整个了惯性力，因为运动副中的反力对整个了惯性力，因为运动副中的反力对整个了惯性力，因为运动副中的反力对整个机构是内力，因此必须把机构拆成若干机构是内力，因此必须把机构拆成若干机构是内力，因此必须把机构拆成若干机构是内力，因此必须把机构拆成若干杆组分析，所
27、拆得的杆组必须是杆组分析，所拆得的杆组必须是杆组分析，所拆得的杆组必须是杆组分析，所拆得的杆组必须是静定静定静定静定的的的的才可解。才可解。才可解。才可解。4-4 不考虑摩擦的平面机构力分析不考虑摩擦的平面机构力分析一、一、一、一、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W、Mdv123456Fr对构件列出的独立的平衡方程数目等于所有力对构件列出的独立的平衡方程数目等于所有力对构件列出的独立的平衡方程数目等于所有力对构件列出的独立的平衡方程数目等于所有力的未知要素数目。显然构件组的静定特性与构的未知要素数目。显然构件组的静定特性与构的未知要素数目。显然构件组的静定特性与
28、构的未知要素数目。显然构件组的静定特性与构件的数目、运动副的类型和数目有关。件的数目、运动副的类型和数目有关。件的数目、运动副的类型和数目有关。件的数目、运动副的类型和数目有关。结论：结论：结论：结论：基本杆组是静定杆组基本杆组是静定杆组基本杆组是静定杆组基本杆组是静定杆组二、机构静态动力分析的步骤二、机构静态动力分析的步骤二、机构静态动力分析的步骤二、机构静态动力分析的步骤进行运动分析，求出惯性力，把惯性力作为外力加在构件上进行运动分析，求出惯性力，把惯性力作为外力加在构件上进行运动分析，求出惯性力，把惯性力作为外力加在构件上进行运动分析，求出惯性力，把惯性力作为外力加在构件上根据静定条件把
29、机构分成若干基本杆组根据静定条件把机构分成若干基本杆组根据静定条件把机构分成若干基本杆组根据静定条件把机构分成若干基本杆组由由由由离离离离平衡力作用构件（原动件）最远的构件或者未知力最少的构件开始平衡力作用构件（原动件）最远的构件或者未知力最少的构件开始平衡力作用构件（原动件）最远的构件或者未知力最少的构件开始平衡力作用构件（原动件）最远的构件或者未知力最少的构件开始诸次列静平衡方程分析诸次列静平衡方程分析诸次列静平衡方程分析诸次列静平衡方程分析,逐步推算到平衡力逐步推算到平衡力逐步推算到平衡力逐步推算到平衡力(为未知外力为未知外力为未知外力为未知外力)作用的构件作用的构件作用的构件作用的构件
30、 D1Q2 如图往复运输机，已知各构件的尺寸，连杆如图往复运输机，已知各构件的尺寸，连杆如图往复运输机，已知各构件的尺寸，连杆如图往复运输机，已知各构件的尺寸，连杆2 2的重量的重量的重量的重量Q2Q2（其质心其质心其质心其质心S2S2在杆在杆在杆在杆2 2的中点），连杆的中点），连杆的中点），连杆的中点），连杆2 2绕质心绕质心绕质心绕质心S2S2的转动惯量的转动惯量的转动惯量的转动惯量JS2JS2，滑块滑块滑块滑块5 5的重量的重量的重量的重量Q5Q5（其质心其质心其质心其质心S5S5在在在在F F处）处）处）处），而其它构件的重量和转动惯量都忽略不计，又设原动件以等角速度，而其它构件的重
31、量和转动惯量都忽略不计，又设原动件以等角速度，而其它构件的重量和转动惯量都忽略不计，又设原动件以等角速度，而其它构件的重量和转动惯量都忽略不计，又设原动件以等角速度W1W1回转，回转，回转，回转，作用在滑块作用在滑块作用在滑块作用在滑块5 5上的生产阻力为上的生产阻力为上的生产阻力为上的生产阻力为PrPr。求：求：求：求：在图示位置时，各运动在图示位置时，各运动在图示位置时，各运动在图示位置时，各运动副中的反力，以及为了维持副中的反力，以及为了维持副中的反力，以及为了维持副中的反力，以及为了维持机构按已知运动规律运转时机构按已知运动规律运转时机构按已知运动规律运转时机构按已知运动规律运转时加在
32、远动件加在远动件加在远动件加在远动件1 1上上上上GG点处沿点处沿点处沿点处沿x-xx-x方方方方向的平衡力向的平衡力向的平衡力向的平衡力FbFb。ABCEF23456S2Q5PrW1S5xxG举例举例ABCDEF123456Q2S2Q5PrW1S5xxG1 1、对机构进行运动分析、对机构进行运动分析、对机构进行运动分析、对机构进行运动分析 用选定的长度比例尺用选定的长度比例尺用选定的长度比例尺用选定的长度比例尺UlUl、速度比例尺速度比例尺速度比例尺速度比例尺UVUV和加速度比例尺和加速度比例尺和加速度比例尺和加速度比例尺UaUa，作出机构的速度多边形和加速度多边形。作出机构的速度多边形和加
33、速度多边形。作出机构的速度多边形和加速度多边形。作出机构的速度多边形和加速度多边形。P(a,d)bcefbn2cn3en4fP(a,d)ABCDEF123456Q2S2Q5PrW1S5xxG2 2、确定各构件的惯性力和惯性力偶矩、确定各构件的惯性力和惯性力偶矩、确定各构件的惯性力和惯性力偶矩、确定各构件的惯性力和惯性力偶矩作用在连杆作用在连杆作用在连杆作用在连杆2 2上的惯性力及惯性力偶矩为：上的惯性力及惯性力偶矩为：上的惯性力及惯性力偶矩为：上的惯性力及惯性力偶矩为：P(a,d)bcefbn2cn3en4fP(a,d)PI2=m2 aS2=(Q2/g)UapsMI2=JS22=JS2 aCB
34、/l2=JS2 Ua n2c/l2将将将将PI2PI2和和和和MI2MI2合成一个总惯性力，其作用线离合成一个总惯性力，其作用线离合成一个总惯性力，其作用线离合成一个总惯性力，其作用线离质心质心质心质心h=MI2/PI2h=MI2/PI2 ，矩，矩，矩，矩a2a2与相反。与相反。与相反。与相反。hPI2作用在滑块作用在滑块作用在滑块作用在滑块5 5上的惯性力为：上的惯性力为：上的惯性力为：上的惯性力为：PI5=m5 aS5=(Q5/g)Uapf方向与方向与方向与方向与aS5aS5方向相反方向相反方向相反方向相反PI5S3ABCDEF123456Q2S2Q5PrW1S5xxG3 3、把惯性力加在
35、构件上并拆分基本杆组进行分析、把惯性力加在构件上并拆分基本杆组进行分析、把惯性力加在构件上并拆分基本杆组进行分析、把惯性力加在构件上并拆分基本杆组进行分析hPI2PI5234516级基本杆组级基本杆组级基本杆组级基本杆组级基本杆组级基本杆组级基本杆组级基本杆组把机构分成机架、原把机构分成机架、原把机构分成机架、原把机构分成机架、原动件和若干基本杆组动件和若干基本杆组动件和若干基本杆组动件和若干基本杆组ABCDEF123456Q2S2Q5PrW1S5xxGhPI2PI545对基本杆组进行力分析对基本杆组进行力分析对基本杆组进行力分析对基本杆组进行力分析R34R54Q5PI5PrR45R65观察此
36、基本杆组，构件观察此基本杆组，构件观察此基本杆组，构件观察此基本杆组，构件4 4是二力构件：是二力构件：是二力构件：是二力构件：R34=R54=R45平面内的一个平面内的一个平面内的一个平面内的一个刚体只受两个刚体只受两个刚体只受两个刚体只受两个力作用时，这力作用时，这力作用时，这力作用时，这两个力必然大两个力必然大两个力必然大两个力必然大小相等方向相小相等方向相小相等方向相小相等方向相反，且作用在反，且作用在反，且作用在反，且作用在同一条直线上。同一条直线上。同一条直线上。同一条直线上。研究滑块研究滑块研究滑块研究滑块5 5的力平衡：的力平衡：的力平衡：的力平衡：RI5Q5PrR65R45=
37、0+取力取力取力取力比例尺并作图比例尺并作图比例尺并作图比例尺并作图求解！求解！求解！求解！Q5PrPI5R65R45abcdeR65=uF deR45=uF ea可可得：得：1GAB6W1xx对基本杆组进行力分析对基本杆组进行力分析对基本杆组进行力分析对基本杆组进行力分析R43 观察观察观察观察2-32-3基本杆组，基本杆组，基本杆组，基本杆组，R12R12可可可可分为分为分为分为BCBC方向的分力方向的分力方向的分力方向的分力R12nR12n和与和与和与和与BCBC方向垂直的分力方向垂直的分力方向垂直的分力方向垂直的分力 R12tR12t，R63R63可分为可分为可分为可分为CDCD方向的
38、分力方向的分力方向的分力方向的分力R63nR63n和与和与和与和与CDCD方向垂直的分力方向垂直的分力方向垂直的分力方向垂直的分力 R63tR63t研究杆组的力平衡：研究杆组的力平衡：研究杆组的力平衡：研究杆组的力平衡：Q5PrPI5R65R45CE23Q2S2hPI2DR12nR12tR63nR63t2 2和和和和3 3构件对构件对构件对构件对C C点取矩点取矩点取矩点取矩 mc=0mc=0可得可得可得可得R12tR12t和和和和R63tR63t取矩取矩取矩取矩合力为合力为合力为合力为零力零力零力零力R63tQ2PI2R12nR63n=0+R12t+R43可得可得可得可得R12,R63,R2
39、3PI2abcdefQ2gh-R63tkR12R63R23R43R63=0+R23R431GAB6W1xx对原动件进行力分析，得到平衡力对原动件进行力分析，得到平衡力对原动件进行力分析，得到平衡力对原动件进行力分析，得到平衡力 分析原动件，只受三个力作用：分析原动件，只受三个力作用：分析原动件，只受三个力作用：分析原动件，只受三个力作用：PbPb、R21R21和和和和R61R61和是和是和是和是典型的典型的典型的典型的三力构件三力构件三力构件三力构件研究原动件的力平衡：研究原动件的力平衡：Q5PrPI5R65R45R21R63n可得可得可得可得Pb,R61 PI2abcdefQ2gh-R63t
40、kR12R63PbR21R61=0+R23R43一个刚体只受平面内三个力作用时，这三个力必然相一个刚体只受平面内三个力作用时，这三个力必然相一个刚体只受平面内三个力作用时，这三个力必然相一个刚体只受平面内三个力作用时，这三个力必然相汇交于一点。汇交于一点。汇交于一点。汇交于一点。PbR61R61Pb用解析法作机构的动态静力分析用解析法作机构的动态静力分析 在实际工作中，力分析的图解法已能满足工程需要。不过，图解法毕在实际工作中，力分析的图解法已能满足工程需要。不过，图解法毕竟精度不高，特别是当需求机构一系列位置的力分析时，图解过程相当繁竟精度不高，特别是当需求机构一系列位置的力分析时，图解过程
41、相当繁琐。所以随着对机构力分析精度要求的提高和计算技术的发展，机构动态琐。所以随着对机构力分析精度要求的提高和计算技术的发展，机构动态静力分析的解析方法也随之发展起来。静力分析的解析方法也随之发展起来。机构力分析的解析方法很多，其共同点都是根据力的平衡条件列出各力之机构力分析的解析方法很多，其共同点都是根据力的平衡条件列出各力之间的关系式，再求解。间的关系式，再求解。常用方法：矢量方程解析法、复数解析法和矩阵法常用方法：矢量方程解析法、复数解析法和矩阵法 (1)矢量方程解析法矢量方程解析法机构力分析中的矢量分析方法与机构运动分析中的矢量分析方法极为机构力分析中的矢量分析方法与机构运动分析中的矢
42、量分析方法极为相似，相似，从数学的观点来说两者没有什么实质性的区别，所不同者，一个是从数学的观点来说两者没有什么实质性的区别，所不同者，一个是从运动学观点来建立矢量方程；一个是根据力的平衡条件来建立矢量方程从运动学观点来建立矢量方程；一个是根据力的平衡条件来建立矢量方程式。所以在第三章中的矢量关系式在此同样有效，此外，需再补充一力矩式。所以在第三章中的矢量关系式在此同样有效，此外，需再补充一力矩的关系；在求运动副反力时，还应判断出的关系；在求运动副反力时，还应判断出“首解运动副首解运动副”，并先求出，并先求出“首首解副解副”中的反力，才能获得正确求解。中的反力，才能获得正确求解。(2)复数解析
43、法复数解析法用复数解析法进行机构里分析时，其求解步骤与矢量方程解析法相同，只用复数解析法进行机构里分析时，其求解步骤与矢量方程解析法相同，只是用复数表示各杆受力。是用复数表示各杆受力。(3)矩阵法矩阵法 用解析法作机构的动态静力分析用解析法作机构的动态静力分析 在实际工作中，力分析的图解法已能满足工程需要。不过，图解法毕在实际工作中，力分析的图解法已能满足工程需要。不过，图解法毕竟精度不高，特别是当需求机构一系列位置的力分析时，图解过程相当繁竟精度不高，特别是当需求机构一系列位置的力分析时，图解过程相当繁琐。所以随着对机构力分析精度要求的提高和计算技术的发展，机构动态琐。所以随着对机构力分析精
44、度要求的提高和计算技术的发展，机构动态静力分析的解析方法也随之发展起来。静力分析的解析方法也随之发展起来。机构力分析的解析方法很多，其共同点都是根据力的平衡条件列出各力之机构力分析的解析方法很多，其共同点都是根据力的平衡条件列出各力之间的关系式，再求解。间的关系式，再求解。常用方法：矢量方程解析法、复数解析法和矩阵法常用方法：矢量方程解析法、复数解析法和矩阵法 (1)矢量方程解析法矢量方程解析法机构力分析中的矢量分析方法与机构运动分析中的矢量分析方法极为机构力分析中的矢量分析方法与机构运动分析中的矢量分析方法极为相似，相似，从数学的观点来说两者没有什么实质性的区别，所不同者，一个是从数学的观点
45、来说两者没有什么实质性的区别，所不同者，一个是从运动学观点来建立矢量方程；一个是根据力的平衡条件来建立矢量方程从运动学观点来建立矢量方程；一个是根据力的平衡条件来建立矢量方程式。所以在第三章中的矢量关系式在此同样有效，此外，需再补充一力矩式。所以在第三章中的矢量关系式在此同样有效，此外，需再补充一力矩的关系；在求运动副反力时，还应判断出的关系；在求运动副反力时，还应判断出“首解运动副首解运动副”，并先求出，并先求出“首首解副解副”中的反力，才能获得正确求解。中的反力，才能获得正确求解。(2)复数解析法复数解析法用复数解析法进行机构里分析时，其求解步骤与矢量方程解析法相同，只用复数解析法进行机构
46、里分析时，其求解步骤与矢量方程解析法相同，只是用复数表示各杆受力。是用复数表示各杆受力。4-5 研究机械中摩擦的目的研究机械中摩擦的目的1 1 1 1、摩擦产生的原因、摩擦产生的原因、摩擦产生的原因、摩擦产生的原因运动副间的相对运动运动副间的相对运动运动副间的相对运动运动副间的相对运动2 2 2 2、摩擦的缺点、摩擦的缺点、摩擦的缺点、摩擦的缺点：优点：优点：优点：优点：3 3 3 3、研究目的、研究目的、研究目的、研究目的：4 4 4 4、研究内容：、研究内容：、研究内容：、研究内容：1 1 1 1）.运动副中的摩擦运动副中的摩擦运动副中的摩擦运动副中的摩擦2 2 2 2）.考虑摩擦时机构的
47、受力分析考虑摩擦时机构的受力分析考虑摩擦时机构的受力分析考虑摩擦时机构的受力分析发热发热发热发热效率效率效率效率磨损磨损磨损磨损强度强度强度强度精度精度精度精度寿命寿命寿命寿命利用摩擦完成有用的工作利用摩擦完成有用的工作利用摩擦完成有用的工作利用摩擦完成有用的工作如摩擦传动（皮带、摩擦轮）、如摩擦传动（皮带、摩擦轮）、如摩擦传动（皮带、摩擦轮）、如摩擦传动（皮带、摩擦轮）、离合器离合器离合器离合器(摩托车摩托车摩托车摩托车)制动器（刹车制动器（刹车制动器（刹车制动器（刹车）减少不利影响，发挥其优点减少不利影响，发挥其优点减少不利影响，发挥其优点减少不利影响，发挥其优点润滑恶化润滑恶化润滑恶化润
48、滑恶化卡死卡死卡死卡死v21214-6 运动副中摩擦运动副中摩擦低副产生滑动摩擦力低副产生滑动摩擦力低副产生滑动摩擦力低副产生滑动摩擦力 高副滑动兼滚动摩擦力高副滑动兼滚动摩擦力高副滑动兼滚动摩擦力高副滑动兼滚动摩擦力一、移动副的摩擦一、移动副的摩擦一、移动副的摩擦一、移动副的摩擦1.1.移动副中摩擦力的确定移动副中摩擦力的确定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：由库仑定律得：由库仑定律得：F F2121f Nf N2121运动副中摩擦的类型：运动副中摩擦的类型：运动副中摩擦的类型：运动副中摩擦的类型：QQ铅垂载荷铅垂载荷铅垂载荷铅垂载荷，Q摩摩 擦擦 系系 数
49、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皮革铸铁或钢皮革铸铁或钢橡皮铸铁橡皮铸铁PP P水平力，水平力，水平力，水平力，N21N N2121法向反力法向反力法向反力法向反力F21F F2121摩擦力摩擦力摩擦力摩擦力F F2121f Nf N2121当当当当f f 确定之后，确定之后，确定之后，确定之后，F F2121大小取决于法向反力大小取决于法向反力大小取决于法向反力大小取决于法向反力N N2121而而而而QQ一一一一定定定定时时时时
50、，N N2121 的的的的大大大大小小小小又又又又取取取取决决决决于于于于运运运运动动动动副副副副元元元元素素素素的的的的几几几几何何何何形状。形状。形状。形状。槽面接触槽面接触槽面接触槽面接触：结论：结论：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：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：Q12N”21N21Q12F21=f N21+f N”21N21 平面接触：平面接触：平面接触：平面接触：N21=N”21=Q/(2sin)矢量和：矢量和：矢量和：矢量和：N21=N21理论分析和实验结果有：理论分析和实验结果有：理论分析和实验结果有：