第四章平面机构的力分析解析.ppt

第四章　平面机构的力分析 平面机构力分析的学习方法 平面机构的力分析 构件惯性力的确定 　 用图解法作机构的动静态力分析　 4.1 平面机构力分析的学习方法 4.2 平面机构的力分析 4.2.2 机构力分析的目的 4.3 构件惯性力的确定 构件BC在平面绕B做旋转运动和平面移动的复合运动。 由于BC构件不是绕质心S旋转，所以要受到过质心的惯性P1 和力偶矩M1。 P1的方向与BC构件加速度的方向相反。 为了计算方便用一个大小等于P1，作用线由质心S偏移　一段 距离 的总惯性力　来代替惯性力和力偶矩。 作平面运动的构件 绕定轴转动的构件 4.3.2　质量代换法 作为平面运动的构件，根据上述三个条件，可以列出下列方程 式： 二、移动副中的摩擦 例1: 例1(续） 例2: 例2（续） 4.6　用图解法作机构的动态静力分析 4.6.2 机构的动态静力分析 例： 在如图所示的牛头刨床机构中,已知：各构件的尺寸、原动件的角速度w1、刨头的重量Q5，机构在图示位置时刨头的惯性力PI5，刀具此时所受的切削阻力(即生产阻力)Pr。 试求：机构各运动副中的反力及需要施于原动件1上的平衡力偶矩(其他构件的重力和惯性力等忽略不计)。 解： 1、将该机构分解为构件5与4及构件3与2所组成的两个静定杆组，和平衡力作用的构件1。 2、按上述次序进行分析。 对E点取矩?R65的作用线的位置 例2（续） 1）构件组5、4的受力分析 大小：√ √ √ ？ ？ 方向：√ √ √ √ √ R65 lh65 2）构件组3、2的受力分析 取构件3为研究对象， R23的大小和方向： 2为二力构件? R23= –R32 = R12 ?R23作用于点C，且与导杆3垂直 构件3对点B取矩? 由图解法? 例2（续） 大小： 可求出 √ ？ 方向： √ √ √ 3）原动件1的受力分析 对点A取矩： 根据构件1的力平衡条件?机架对该构件的反力： 例2（续） R21= –R12 = R32 §4-5 考虑摩擦时机构的受力分析 考虑摩擦时，机构受力分析的步骤为： 1）计算出摩擦角和摩擦圆半径，并画出摩擦圆； 2）从二力杆着手分析，根据杆件受拉或受压及该杆相对于另一杆件的转动方向，求得作用在该构件上的二力方向； 3）对有已知力作用的构件作力分析； 4）对要求的力所在构件作力分析。 如图所示为一四杆机构。曲柄1为主动件，在力矩M1的作用下沿w1方向转动，试求转动副 B及 C中作用力的方向线的位置。（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： 1）在不计摩擦时，各转动副中的作用力应通过轴颈中心 构件 2为二力杆?此二力大小相等、方向相反、作用在同一条直线上，作用线与轴颈B、C 的中心连线重合。 分析： 由机构的运动情况?连杆2 受拉力。 B 2）当计及摩擦时，作用力应切于摩擦圆。 分析： 转动副B处：构件2、1之间的夹角g 逐渐减少?w21为顺时针方向 2受拉力 ?作用力R12切于摩擦圆上方。 在转动副C处：构件2、3之间的夹角b逐渐增大?w23为顺时针方向。 ?R32切于摩擦圆下方。 构件2在R12、R32二力个作用下平衡? R32 和R12共线 ? R32 和R12的作用线切于B 处摩擦圆上方和C 处摩擦圆的下方。 w14为逆时针方向 在上例所研究的四杆机构中, 若驱动力矩M1的值为已知, 试求在图示位置时各运动副中的作用力及构件3上所能承受的阻抗力矩(即平衡力矩)M3。（解题时仍不考虑构件的重量及惯性力） 解： 1）取曲柄1为分离体 曲柄1在R21、R41及力矩M1的作用下平衡?R41= -R21 R21 R41 R21= -R12 R41与R21的力偶矩与力矩M1平衡 ?R41与R21平行且切于A处摩擦圆下方。 ? M1=R21L 2）取构件3为分离体 根据力平衡条件 ?R23= -R43 R23= -R32 w34（即w3）为逆时针方向 ?R43切于D处摩擦圆上方 R23 R43 ?构件3上所能承受的阻抗力矩M3为： M3=R23 L’ L’为R23与R43之间的力臂。 例3 如图所示为一曲柄滑块机构，设各构件的尺寸(包括转动副的半径)已知，各运动副中的摩擦系数均为f，作用在滑块上的水平阻力为Q，试对该机构在图示位置时进行力分析(设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Pb的大小。 解 : 1）根据已知条件作出各转动副处