平面机构的力分析ppt课件

单击此处编辑母版标题样式,单击此处编辑母版文本样式,第二级,第三级,第四级,第五级,*,第四章 平面机构的力分析,41机构力分析的任务、目的和方法,42 构件惯性力的确定,43 机构力分析的任务、目的和方法,44 不考虑摩擦时机构的力分析,第四章 平面机构的力分析41机构力分析的任务、目的和方法,1,41机构力分析的任务、目的和方法,机构力分析的任务,1）确定运动副中的反力,运动副反力,指运动副处作用的,正压力,和,摩擦力,的,合力,2）确定机械中的平衡力,平衡力,是指机械在,已知外力,的作用下，为了使该机械能按给定运动规律运动，还须加于机械上的,未知外力,平衡力,生产阻力,根据机构的,驱动力,大小选择适当的,阻力,来平衡,驱动力,根据机构的,阻力,大小选择适当的,驱动力,来平衡,平衡力即可以是驱动力又可以是阻力,41机构力分析的任务、目的和方法机构力分析的任务1）确定,2,机构力分析的目的,1） 为现有机械,工作性能,的评价、鉴定提供参数；,2） 为新机械的,强度计算,、,结构设计,提供重要依据。,机构力分析的方法,图解法,解析法,机构力分析的目的1） 为现有机械工作性能的评价、鉴定提供参数,3,作用在机械上的力,驱动力,阻抗力,有效阻力,有害阻力,驱动力,驱使机械运动,的力。驱动力与其作用点的速度,方向相同或成锐角,，其所作的功为,正功,。,阻抗力,阻止机械运动的力。阻抗力与其作用点的速度,方向相反或成钝角,，其所作的功为,负功,。,驱动力,阻抗力,1,2,F,2,1,V,12,V,12,F,作用在机械上的力驱动力阻抗力有效阻力有害阻力驱动力驱使机械,4,有效阻力,即,工作阻力,，它是机械在生产过程中为了,改变工件的外形,、,位置或状态,时所受到的阻力，克服这些阻力就完成了工作。如机床中作用在刀具上的切削阻力，起重机提升重物的重力等都是,有效阻力,。,有害阻力,为,非工作阻力,，克服这些阻力所做的功纯粹,是一种浪费，故称为损失功。摩擦力、介质阻力等,一般为,有害阻力,。,阻抗力又可分为,有效阻力即工作阻力，它是机械在生产过程中为了改变工件的外形,5,42 构件惯性力的确定,1 构件惯性力的确定,1) 直线移动构件惯性力的确定,匀速直线移动,构件的惯性力：,加速直线移动,构件的惯性力：,质心的加速度,V=C,S,S,42 构件惯性力的确定1 构件惯性力的确定1) 直线移动,6,2) 定轴转动构件惯性力的确定,匀角速度,转动,角加速度转动,构件的质心在转轴,S,S,M,I,2) 定轴转动构件惯性力的确定匀角速度转动角加速度转动构,7,A,A,构件的质心不在转轴,匀角速度,转动,角加速度,转动,S,F,I,=C,S,M,I,F,I,AA构件的质心不在转轴匀角速度转动角加速度转动SFI ,8,S,M,I,3) 作平面运动构件惯性力的确定,也可将上述 合成为距质心,S,为距离,h,的总,惯性力。,F,I,S,h,F,I,，,SMI3) 作平面运动构件惯性力的确定也可将上述,9,例 1,在图示的凸轮机构中，已知凸轮的半径,R=200mm,，,L,OA,=100mm,，,从动件的质量为,m,2,=20kg,，凸轮的角速度,1,=20rad/s,。当,OA,线,在水平的位置时，求从动件,2,的惯性力。,解：,1. 高副低代,1,2,3,3,2,2.运动分析,（过程略）,3.受力分析,例 1 在图示的凸轮机构中，已知凸轮的半径R=200mm，L,10,1,2,3,4,例2,在图示的摆动导杆机构中，已知,L,AC,=200mm,，,L,AB,=100mm,，,=90,导杆的重心在,C,点，导杆对重心C的转动惯量,J,3,=0.2kgm,2,曲柄的等角速度,1,=20rad/s,。求导杆,3,的惯性力矩。,解：,1 运动分析,（过程略）,2.受力分析,1234例2 在图示的摆动导杆机构中，已知LAC=200m,11,例3,在图示发动机曲柄滑块机构中，已知曲柄长度,连杆长度 连杆重心 至曲柄销轴B的距离,连杆的质量 ， 活塞及其附件的质量,连杆对其重心的转动惯量 ，曲柄转,速 ， 求图示位置时,活塞3,的的惯性力和,连杆2,的总惯性力。,解：,1.运动分析,A,B,C,1,2,3,S,2,例3 在图示发动机曲柄滑块机构中，已知曲柄长度解：1.运动分,12,求惯性力和惯性力矩,（1）,活塞,3,的惯性力,（2）,连杆,2,上的惯性力和惯性力矩,A,B,C,1,2,3,S,2,求惯性力和惯性力矩（1）活塞 3 的惯性力 （2）连杆 2,13,（3）,连杆,2,的总惯性力和作用线的位置：,A,B,F,M,A,B,C,1,2,3,S,2,h,h,A,B,C,1,2,3,S,2,（3）连杆 2 的总惯性力和作用线的位置：ABFMABC,14,m,2,2 质量代换法,质量代换法的实质是为了简化构件惯性力的计算。,用一般力学方法须同时求得构件的惯性力,F,I,和惯性力矩,M,I,。而采用质量代换法可省去惯性力矩,M,I,的计算，使问题得到简化。,质量代换法的方法,把构件的质量用集中作用在构件的几个,选定点,的假想,集中质量,来代替。,质量代换法的目的,3,A,B,C,1,2,S,2,F,I,M,I,m22 质量代换法质量代换法的实质是为了简化构件惯性力的计,15,质量代换法的方法,把构件的质量用集中作用在构件的几个,选定点,的假想,集中质量,来代替，这些假想的集中质量被称作代换质量。,3,A,B,C,1,2,S,2,m,B,m,k,B、K,为所选定的代换点,k,m,B,、,m,k,为代换质量,课后作业：4-8,质量代换法的方法把构件的质量用集中作用在构件的几个选定点的假,16,m,2,应用质量代换法应满足的条件,2）,代换前后构件的质心位置不变；,1）,代换前后构件的质量不变；,3）,代换前后构件对质心轴的转动惯量不变；,k,b,上式中有四个未知量,：,、,、,、,选定,b,后求出其余的三个量,：,同时满足三个条件的叫做动质量代换,3,A,B,C,1,2,m,k,S,2,m,B,m2应用质量代换法应满足的条件2） 代换前后构件的质心位置不,17,只满足上述前两个条件的代换被称作,静代换,。,静代换的具体做法为：,任选,两个代换点,的位置（下图选在,B、C,两铰链点处)将假想集中质量分别作用在,B、C,点。,b,m,B,则有：,2）,代换前后构件的质心位置不变,1）,代换前后构件的质量不变；,3,A,B,C,1,2,S,2,m,C,c,课后作业：4-8，4-9,只满足上述前两个条件的代换被称作静代换。静代换的具体做法为：,18,小结：,1 动质量代换须同时满足三个条件。,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；,即,2 静质量代换只须满足前两个条件,结论：,用动质量代换法计算机构的惯性力与采用一般力学方法计算机构惯性力,完全等效,，而静质量代换则只,部分等效,。,小结：1 动质量代换须同时满足三个条件。1） 代换前后构件,19,解：,1.,取长度比例尺,作机构图,A,B,C,1,2,3,S,2,例2,在图示的曲柄滑块机构中，设已知曲柄长度 连,杆长度 曲柄的转速 活塞及其附,件的重量 连杆重量 连杆对其重心的,转动惯量 ，连杆重心 至曲柄销的,B,的距离 ，试确定在图示位置时活塞的惯性力，并,用质量代换法求连杆的惯性力。,2,.运动分析,（过程略）,求得：,解：1. 取长度比例尺ABC123S2例2 在图示的曲柄,20,3.,求连杆,2,的,惯性力,和,惯性力矩,A,B,C,1,2,3,S,2,h,4.,用,动质量代换法,求连杆的,惯性力,（1）,将连杆的质量动代换于,B,点和,K,点，则,K,点的位置为,K,3. 求连杆 2 的惯性力和惯性力矩ABC123S2h4.,21,A,B,C,1,2,3,S,2,动代换质量为：,（2）求作用在,B、K,两点的,惯性力,K,k,ABC123S2动代换质量为：（2）求作用在B、K 两点的惯,22,A,B,C,1,2,3,S,2,结论：,动质量代换法是一种,精确计算,方法,h,K,的 说明,动质量代换法,的结果,与,一般力学方法,的计算结果相等,合成的结果恰等于,、,用力一般力学方法计算得到,ABC123S2结论：动质量代换法是一种精确计算方法hK的,23,4.,用,静质量代换法,求连杆的,惯性力,静代换质量为：,作用在,B、C,两点的,惯性力,4. 用静质量代换法求连杆的惯性力静代换质量为：作用在B、C,24,、,结论：,静质量代换法,是一种,近似计算,方法,主矩改变,A,B,1,2,3,C,h,课后作业：4-8，4-9,、结论：静质量代换法主矩改变AB123Ch课后作业：4-8,25,2,1,43,机构力分析的任务、目的和方法,1 移动副中摩擦力的计算,1） 平滑块的摩擦力,F,R21,总反力，其方向与滑块运动的方向呈,90+,。,摩擦角，,V,12,G,F,N21,F,f21,F,R21,总反力,F,R21,方向恒与与滑块,滑动速度,V,12,方向相反。,两者间夹角为,90+,。,2143 机构力分析的任务、目的和方法1 移动副中摩擦,26,2） V型槽滑块的摩擦力,3） 半柱面槽滑块的摩擦力,由图可得：,其中：,1,2,G,其中：,1,点、线接触；,/2,半圆面均匀接触；,1,/2,其余。,2,1,G,2） V型槽滑块的摩擦力3） 半柱面槽滑块的摩擦力由图可得：,27,2,1,例,一滑块置于升角为,的斜面,2,上，,G,为作用在滑块,1,上的铅锤,载荷。求使滑块,1,沿斜面,2,等速上升（正行程）时所需的水,平驱动力,F ；,求使滑块,1,沿斜面,2,等速下滑时的力,F,.,G,F,n,n,V,12,解：,1 分析受力（正行程）,已知力:,G,未知力：,F、F,R21,F,R21,2 取力比例尺作图求解,滑块匀速上滑时力平衡条件：,所受三力汇交于一点，且三力,力矢为首尾相交的封闭图形。,21例 一滑块置于升角为的斜面2上，G 为作用在滑块 1,28,2,1,n,n,V,12,F,，,3 分析滑块反行程受力,F,R21,，,已知力：,G（驱动力）,F,R21,，,F,，,未知力：,、,4 作图求解,G,21nnV12F，3 分析滑块反行程受力FR21，已知力,29,例,图示机构，设主动力为,P,，,Q,为工作阻力，各移动副处,的摩擦角如图示，忽略各活动构件的质量，求:,1,正行程时主动力,P,为,已知，求工作阻力,Q；,1,2,当,Q不变，,主动力由,P,减小,为 时，求各构,件受力,。,4,1,2,3,例 图示机构，设主动力为P ， Q 为工作阻力，各移动副处,30,2,3,Q,4,1,2,3,23Q4123,31,4,1,2,3,2,当,Q不变，,主动力由,P,减小,为 时，求各构,件受力,。,分析,：该过程为反行程,Q,成为主动力，,成为阻力。,（解略）,41232 当Q不变，主动力由 P 分析：该过程为反行程（解,32,小结：,1）关于摩擦角，当量摩擦角,V,2）关于总反力,（1） 与法向反力 偏斜一摩擦角,；,（2） 的方向与相对速度,V,12,的方向夹角为,90+,。,小结：1）关于摩擦角，当量摩擦角V2）关于总反力（1）,33,3）关于摩擦力,平面接触；,槽形面接触；,半圆柱面接触。,其中：,1,点、线接触；,/2,半圆面均匀接触；,1,/2,其余。,3）关于摩擦力平面接触；槽形面接触；半圆柱面接触。其中,34,2 转动副中摩擦力的计算,1） 轴颈的摩擦,名词解释,轴承支承轴的部件。,轴颈轴伸入轴承的部分。,轴端轴两端的表面。,轴径,轴径,轴承,轴承,轴端,轴端,2 转动副中摩擦力的计算1） 轴颈的摩擦名词解释轴承支承,35,2,G,在,B,点,处，法向反力,F,N21、,摩擦力,F,f21,的合力,F,R21,与施加在轴上的径向载荷,G,平衡。,结论：,1 .,只要轴颈相对于轴承滑动，轴承对轴颈的,总反力,F,R21,将始终,切于摩擦圆,。,2 .,总反力,F,R21,对轴颈中心之矩的方向必与,轴颈1,相对于,轴承2,的相对角速度,12,的方向,相反,。,1,A,r,M,1,F,N21,F,f21,F,R21,B,如图 所示，在,驱动力矩,M,未作用时，轴静止不动。,在,驱动力矩,M,的作用下，轴开始转动，在瞬间较大的,摩擦阻力矩,的作用下，轴沿着轴承孔的内表面向右上方滚动至,B点,接触。,F,R21,与,其作用线切于一个以,为半径的摩擦圆。,2G在B点处，法向反力FN21、摩擦力Ff21的合力FR21,36,例41,如图所示为一四杆机构。曲柄1为主动件， 在力矩M,1,的作用下沿,1,方向转动，试求转动副 B、C中作用力方向线的位置，若,M,1,为已知，求构件3上作用的力矩,M,3。,图中,虚线小圆为摩擦圆,，解题时不考虑构件的自重及惯性力。,解：,考虑摩擦时，各转动副处的,反力作用线应切于摩擦圆,，但切点位置应根据构件间的相对转动关系来确定。,1.,作机构的,第二位置图,以确定各构件间的相对转动关系（图b所示）。,A,B,C,D,1,2,3,4,M,3,1,3,M,1,1,21,23,A,B,C,D,1,2,3,4,（b）,例41 如图所示为一四杆机构。曲柄1为主动件， 在力矩M,37,（c）,2.,先取,二力杆BC杆,分析受力。,M,A,B,C,D,1,2,3,4,1,3,M,1,B,C,2,F,R12,F,R32,21,23,课后作业：,4-11、4-13、4-14,由图可知，,BC杆受拉力,作用，其,拉力F,R12,、 F,R32,应分别,切于,B、C处的摩擦圆,，且,F,R12,对B点所取的力矩,应与,21,转向相反，,F,R32,对,C,点所取的力矩应与,23,转向相反（图c）所示。,（c）2. 先取二力杆BC杆分析受力。MABCD1234,38,A,B,C,D,1,2,3,4,F,R12,F,R32,M,1,A,B,1,F,R21,F,R41,由图可知，,AB杆,在,B点,受,F,R21,作用，与,F,R12,为一对作用力（等值、反向、共点），在,A,点受,F,R41,作用,， F,R41,对,A点,所取的力矩应与,1,转向相反，,F,R21,、,F,R41,分别切于,A,、B,处的,摩擦圆,.,1,3.,取,AB杆,分析受力。,M,1,1,ABCD1234FR12FR32M1AB1FR21FR41由,39,F,R23,F,R43,求得:,（e）,A,B,C,D,1,2,3,4,32,M,3,C,D,3,34,23,F,R12,F,R32,4. 取构件3作受力分析。,构件3,在,C点,所受的力,F,R23,与,F,R32,符合作用力反作用力的关系，其方向和作用位置如图（e）所示;,构件3,在,D点,受到的机架反力,F,R43,对,D点,之矩与,3,转向相反（图e所示）。,M,3,34,FR23FR43求得:（e）ABCD123432M3CD3,40,1） 轴端的摩擦,(1）新轴端（未经跑合的轴端）,合理假设,整个轴端接触面上的压强P处处相等。,则摩擦力矩,(2）跑合轴端,G,M,f,M,f,课后作业：,4-11、4-13、4-14,1） 轴端的摩擦(1）新轴端（未经跑合的轴端）合理假设整个轴,41,例,在图示的悬臂起重机中，已知,G=50000N,轴径的直径均为,d=80mm,径向轴径和止推轴径的摩擦,系数均为,f=0.1,且都是非跑合,的，求转动转臂所需的力矩,M,解：1,求支承反力,h,G,A,B,例 在图示的悬臂起重机中，已知轴径的直径均为d=80mm,解,42,2,求转动转臂所需的力矩,M,分析：,欲使,转臂转动须克服轴承,中的摩擦阻力矩,M,f,.,h,G,A,B,（按实心轴考虑）,半圆面均匀接触时：,2 求转动转臂所需的力矩M分析：欲使转臂转动须克服轴承hGA,43,3 高副中摩擦力的计算,常见的高副一般为滚滑副，一般将其所受的摩擦力,F,f21,与其所受的法向反力,F,N21,合成为一总反力,F,R21,。,总反力,F,R21,的方向与其相对速度的方向偏转,90+,角,。,n,n,F,f21,V,12,F,N21,F,R21,课后作业：,4 -1、4 -3 4-6、4-11、4-13、4-14,3 高副中摩擦力的计算 常见的高副一般为滚滑副，一般将其所受,44,21,31,B,1,2,A,O,3,例4-2,在图示的摆动凸轮机构中，已知机构各部尺寸和作用在,摆杆,3,上的,外载荷,Q、,各转动副的,轴径半径,r,和,当量摩擦系数,f,V,摩擦系,数,f，,凸轮,2,的转向如图示。试求图示位置作用在,凸轮,2,上的的驱,动力矩,M,。,解：1,求摩擦圆和摩擦角,3,从已知力,Q,作用的杆件,3,开始分析受力,Q,2,作第2位置图分析,相对运动,t,t,n,n,t,t,V,23,V,32,B,1,3,Q,31,F,23,2131B12AO3例4-2 在图示的摆动凸轮机构中，已,45,3,从已知力Q 作用的杆件3 开始分析受力,B,1,3,31,F,23,F,13,B,1,2,A,3,O,21,h,M,4,分析构件2受力,Q,F,13,F,23,F,13,F,12,Q,F,32,课后作业：,4 -1、4 -3 4-6、4-11、4-13、4-14,3 从已知力Q 作用的杆件3 开始分析受力B1331F23,46,例4-3,图示为一夹紧机构，已知各构件尺寸。,摩擦圆如图中的虚线小圆。试求欲,产生夹紧力,Q=100N,时所需动力,P,（不,计构件2与工件4之间的摩擦力）,。,P,Q,解：,1,作第2 位置图分析相对运动关系。,13,21,2,取有已知力作用的滑块分析受力。,3,2,4,工件,1,2,4,C,21,12,12,F,12,Q,Q,F,12,F,21,例4-3图示为一夹紧机构，已知各构件尺寸。 PQ解： 1,47,13,F,21,3,2,4,工件,1,3,分析杆件,1,受力,F,31,P,F,21,注意：,考虑摩擦的受力分析中，,未知反力的方向,不能任意,假设,，而,应根据相对运动,方向准确确定,。,P,F,31,Q,P,F,21,F,31,P,13F21324工件13 分析杆件1受力F31PF21注,48,23,21,21,23,例,4-4,图示双滑块机构， 假定,阻力,Q,、,转动副,A,、,B,处的,轴径,d,、,当量摩擦系数,f,V,、,摩擦系数,f,均,为已知，试求,驱动力,F,。,解：1,求摩擦圆和摩擦角,2,作第2位置图分析,相对运动,3,分析二力杆2的受力,B,A,4,3,2,1,A,B,Q,F,F,32,F,12,23212123例4-4 图示双滑块机构， 假定阻力,49,V,43,F,23,V,41,F,B,A,4,3,2,Q,23,21,F,43,F,41,4,分析,滑块,3（受已知力,Q,作用）的受力,21,23,F,32,F,12,F,Q,F,43,F,23,F,21,F,F,41,A,B,3,B,1,A,Q,F,21,V43F23V41FBA432Q2321F43F414,50,例44,如图所示为一曲柄滑块机构。设已知各构件的尺寸（包括,转动副的半径,r,），各运动副中的,摩擦系数,f,，作用在滑块上的,水平阻力,为,F,r,，试对该机构在图示位置进行力分析（各构件的重力及惯性力均略而不计），并确定加于点,B,与,曲柄AB,垂直的,平衡力F,b,的大小。,解,：,1.,根据已知条件作出各转动副处的,摩擦圆,（a图中虚线小圆）。,2.,作第二位置图,以判断构件,3相对于构件,2、4,的,相对转向关系,（图（b）所示）。,（a）,（b）,，,1,2,3,4,A,B,C,，,32,F,b,F,r,2,3,4,A,B,C,1,2,34,例44 如图所示为一曲柄滑块机构。设已知各构件的尺寸（包括,51,V,41,4.,滑快4,受三个汇交力作用，,三力构成封闭力矢多边形,3.,二力杆,BC 杆,两端受压，,F,R23,对,B点,所取力矩应与,32,相反，,F,R43,对,C点,所取力矩应与,34,相反。,34,32,3,B,C,32,34,C,4,F,R34,F,R43,F,R23,F,R14,F,R14,2,3,4,A,B,C,1,F,r,课后作业：,4 -1、4 -3 4-6、4-11、4-13、4-14,V414. 滑快4受三个汇交力作用，3. 二力杆BC 杆,52,F,R32,F,R34,F,r,b,最后求得:,V,41,4,F,R34,F,R14,F,R43,F,R23,2,3,4,A,C,F,b,C,2,A,B,F,b,F,R32,F,r,a,F,R14,F,R12,F,R12,F,b,B,d,c,F,r,2,FR32FR34Frb最后求得:V414FR34FR14F,53,注意,按考虑摩擦求解受力时:,1,做,第二位置图,以确定相对转向关系,;,2,如构件中存在二力杆,应先从二力杆件入手分析受力,若无二力杆,则先从受已知力作用的构件开始分析受力,;,3,转动构件在铰链点处所受的反力对铰链点之矩应与构件相对角速度相反,移动构件受到的反力应与移动构件的相对速度偏转,90+,角;,4,与不考虑摩擦时的受力分析不同,考虑摩擦时的受力分析中,未知反力的方向判定必须明确,应结合力多边形进行判定.,课后作业：,4 -1、4 -3 4-6、4-11、4-13、4-14,注意 按考虑摩擦求解受力时:1 做第二位置图 以确定相对转向,54,4-4 不考虑摩擦时机构的力分析,首先,应将机构拆成,若干个杆组,逐个进行受力分析。,构件组应满足的静定条件,对构件组所能列出的,独立力平衡方程数,应等于构件组中,所有力的未知要素数目,。,1 构件组的静定条件,不考虑摩擦时各种运动副反力,转动副,反力,F,R,未知要素,两个：,大小,：未知,方向,：未知,F,R,通过转动副中心,o,F,R,F,R,F,R,F,R,F,R,F,R,F,R,F,R,4-4 不考虑摩擦时机构的力分析首先 应将机构拆成若干个杆,55,移动副,反力,F,R,未知要素,两个：,大小：,未知,作用点位置：,未知,n,n,c,高副,反力,F,R,未知要素,一个：,仅大小未知,若构件组中有,P,L,个低副、,P,H,个高副，则共有,2P,L,+ P,H,未知要素。,由上述可知：,低副反力未知要素有两个；高副反力未知要素有一个,。,一个构件,的独立力平衡方程数：,3个,n个构件,的独立力平衡方程数：,3n个,构件组的静定条件为：,3n=2P,L,+P,H,F,R,F,R,移动副反力FR未知要素两个：大小：未知作用点位置：未知nnc,56,例1,在图示的凸轮机构中，已知作用在,从动件2,上的载荷,又知：,试用图解法求各运动副中的反力及作用在,凸轮1,上的平衡力矩。,构件重量及惯性力不计。,解：,1.,取长度比例尺作机构图,2.,取,从动杆2,为研究对象作受力图,取力比例尺作,杆2,力多变形图,R,32,R,32,R,32,R,12,b,R,12,R,32,P,2,c,P,2,a,B,例1 在图示的凸轮机构中，已知作用在从动件2上的载荷解：1,57,3.,取凸轮为研究对象做其受力图,a,b,c,R,32,P,2,R,21,o,A,R,31,M,d,h,1,B,R,12,R,12,3. 取凸轮为研究对象做其受力图abcR32P2R21o,58,例2,在图示摆动导杆机构中，已知：,加于导杆3的力矩 ，试求图示位置各运动副中的反,和应加于曲柄1上的平衡力矩 。,解：,1 取长度比例尺 作机构图,C,B,3,4,R,23,R,43,2,取滑块为研究对象,B,2,R,12,R,32,3,取从动杆3为研究对象，分析其受力。,M,3,例2 在图示摆动导杆机构中，已知： 解：1 取长度比例尺 作,59,3,4,A,B,h,M,d,4,取杆1为研究对象,R,21,R,41,B,2,R,12,R,32,34ABhMd4 取杆1为研究对象R21R41B2R12R3,60,例3,在图示的搬运机构中，已知：,，工作阻力 若不计各构件的重力和惯,性力，求机构在图示位置时各运动副中的反力及必须加在主动构,件1上的平衡力矩,。,P,5,M,d,A,B,C,E,D,F,解：,1,取长度比例尺作机构图,F,E,4,R,54,R,34,2,取二力杆EF 分析受力,例3 在图示的搬运机构中，已知：P5MdABCEDF解：,61,3,分别取杆件,2,、,3,分析受力,P,5,M,d,A,B,C,E,D,P,5,R,65,R,45,B,C,2,R,32,R,12,2,取作用有已知力的滑块为研究对象作受力图,b,c,R,45,P,5,R,65,a,R,23,C,D,E,3,6,R,43,R,63,R,63,d,R,23,R,43,R,45,3 分别取杆件2 、 3 分析受力P5MdABCEDP5,62,P,5,M,d,A,B,C,E,D,B,C,2,R,32,R,12,6,1,B,A,M,d,R,21,a,b,c,R,45,P,5,R,65,R,43,R,63,R,23,d,4,取杆件,1,分析受力,R,61,P5MdABCEDBC2R32R1261BAMdR21abc,63,2 用图解法作机构的动态静力分析,步骤：,1）先求出各构件的惯性力；,2）将机构拆分成杆组和平衡力作用的构件进行受力分析。,顺序：,从,外力全部已知,的构件开始,未知外力,作用的构件,课后作业,:4-17, 4-18.,本节要求自学内容：教材,P954,例题4-2,动态静力分析,根据达朗贝尔原理，假想将惯性力当作,一般外力加在相应的构件上，采用,静力学,方法进行的,受力分析称作,动态静力分析,2 用图解法作机构的动态静力分析步骤：1）先求出各构件的惯,64,例4-2,图示为一六杆机构的运动简图。设已知各构件的尺寸，,连,杆2,的重量,G,，转动惯量,J,S2,（质心,S,2,在,杆2,的中点）滑块5的,重量,G,5,（质心,S,5,在F处）其他构件的重量和转动惯量不计；,原动件,1,以等角速度,1,回转；作用于,滑块5,上,F,点的生 产阻力,为,F,r,。求在图示位置时，各运动副的反力，以及需加在构件,1上,G,点处,沿,xx,方向,的平衡力,F,b,。,G,2,解：,1,速度、加速度分析,求出 点,S,2,、,S,5,的加速,度,a,S2,、,a,S5,（略）,。,以确定惯性力,F,I2,、,F,I5,。,4,E,F,1,2,3,A,B,C,D,5,6,h,2,S,5,F,r,F,I5,G,5,1,x,x,F,I2,，,S,2,G,例4-2图示为一六杆机构的运动简图。设已知各构件的尺寸，连G,65,4,E,F,（2）,确定各构件的惯性力、惯性力矩 （略）,（3）,机构的动态静力分析,先拆分杆组,1,A,2,3,B,C,D,5,4,E,F,1,2,3,A,B,C,D,5,6,1,4EF（2）确定各构件的惯性力、惯性力矩 （略）（3）机构的,66,分析受力,S,5,E,F,4,G,5,F,R65,F,r,G,5,F,I5,F,r,F,R65,F,R45,F,I5,1,2,3,A,B,C,D,5,4,6,1,F,R45,S,2,F,r,F,I5,F,R34,F,R54,S,5,G,5,分析受力S5EF4G5FR65FrG5FI5FrFR65FR,67,2,3,B,C,D,分析杆组,2-3,受力,E,F,4,F,R34,F,R54,G,2,（1）,先将,B、C,点的反力分解成沿杆,线作用的和垂直于干线方向的反力。,（2）,再分别将构件,2、3,向,C,点取矩,根据力矩平衡条件可得：,S,2,F,R43,F,I2,，,注意：,未知反力的,方向可以任意假设,23BCD分析杆组 2-3 受力EF4FR34FR54G2（,68,2,3,B,C,D,G,2,S,2,F,R43,取力比例尺作杆组,2-3,的受力图,：,F,I2,，,杆组,2-3,的平衡方程：,?,?,G,2,F,R43,23BCDG2S2FR43取力比例尺作杆组 2-3的受力图：,69,F,I2,，,？,2,3,B,C,D,G,2,S,2,F,R43,2,B,C,S,2,G,2,再拆开杆,2,作受力图求出,C,点反力,F,I2,，,G,2,FI2，？23BCDG2S2FR432BCS2G2再拆开杆,70,x,x,1,2,3,A,B,C,D,5,6,G,A,B,x,x,1,1,取杆件,1,分析受力,G,xx123ABCD56GABxx11取杆件 1 分析受力,71,h,4,例,在图示的凸轮机构中，已知各构件的尺寸，生产阻力F,r,的,大小及方向，以及凸轮和推杆上的总惯性力 ， ，试用图,解法求各运动副中的反力，和需加于凸轮轴上的平衡力矩。,解：,（1）,选长度比例尺作机构图,（2）,选杆件,2,作受力分析,h,2,h,3,h4例 在图示的凸轮机构中，已知各构件的尺寸，生产阻,72,3,h,4,h,2,h,3,（3）,选凸轮,3,作受力分析,3h4h2h3（3）选凸轮 3作受力分析,73,转向速度多边形杠杆法简介,该方法的优点：,该方法的理论基础：,材料力学的虚位移原理。,该方法的具体应用：,（1）,将速度多边形逆时针旋转,90,；,（2）,所有外力加在转向速度多边形相应点上，并分别对速度,多边形极点取矩；,（1）,当只需求机构平衡力力时，可以避开求机构各构件间的,反力，使问题简化。,（2）,机构平衡力力作用在不与机架相连的构件上时，必须,先用速度多边形杠杆法求出平衡力，然后再决定各运动,副中的反力。,（3）,根据力矩平衡条件求出平衡力。,也可以不将速度多边形逆时针旋转,90,，而将各外力逆时针旋转,90,，求出平衡力后，在顺时针反转,90,，即得真实方向。,转向速度多边形杠杆法简介该方法的优点：该方法的理论基础：材料,74,例,如图所示为消防提升降机构的示意图，已知, 设消防员的,重量,G=1000N,，构件1的质心位于,A,点，其余构件的重量及全,部惯性力忽略不计，,=0180,，试求应加于油缸活塞上的,最大平衡力。,解：,分析 ：该题属于平衡力未作用在与机架相连的杆件上，故应用转向速度多边形杠杆法求解。,（1）作速度多边形（比例尺,任选），并将其旋转90。,（假设杆件3逆时针转向）,例 如图所示为消防提升降机构的示意图，已知解：分析 ：,75,BC,BC,AB,由图可得：,当,（也可作,=0,的机构图求解,F,bmax,）,BCBCAB由图可得：当（也可作=0的机构图求解 F,76,