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第03章 平面机构的力分析 作业 * * §3-1 作用在构件上的力 1）驱动力 ——正功（输入功） 2）阻力： 有效阻力 有害阻力 ——有效功（输出功） 3）重力 ——重心下降作正功 重心上升作负功 4）运动副反力： 正压力 摩擦力 ——不作功 ——负功 5）惯性力（虚拟力）： 加速运动 ——阻力 减速运动 ——驱动力 凡是驱动机构产生运动的力称为驱动力。驱动力所做的功是正值，通常称为驱动功或输入功。 凡是阻止机构产生运动的力称为阻力。阻力所做的功为负值，通常称为阻抗功。阻力分为有效阻力和有害阻力，有效阻力又称为工作阻力，是与生产直接相关的阻力，所做的功为有效功或输出功；有害阻力是阻力中，除有效阻力外的无效部分，所做的功为损耗功。 当机构受到外力作用时，在运动副中产生的反作用力，称为运动副反力。可分解为法向力和切向力。法向力又称为正压力，由于它与运动副元素的相对运动方向垂直，因而是所有力中唯一不做功的力。切向反力即摩擦力，是有害阻力的主要部分。 3.1.2机构力分析的目的和方法 一、机构力分析的目的： 1.确定运动副反力 确定运动副两元素接触处彼此的作用力。 2.确定为维持机构做给定运动而需加的平衡力或平衡力矩。 二、机构力分析的方法 1.静力分析： 凡不考虑惯性力，只考虑静载荷的条件下对机械进行的力 分析，称为静力分析。 2.动力分析： 同时考虑惯性和惯性力而对机械进行的力分析。依据达朗伯原理，将惯性力加在产生该惯性力的构件上，就将该机械视为静力平衡，这种方法叫作动态静力分析。 §3-2 运动副摩擦力的确定 一、移动副中的摩擦力 1、平面移动的摩擦力 f——摩擦系数（与材料、光滑度、润滑有关） 2、槽面移动副的摩擦力 §3-2 运动副摩擦力的确定 二、转动副中的摩擦力 1、轴颈摩擦 2、轴端摩擦 r’——当量摩擦半径 §3-3 平面机构的静力分析 1、构件组的静定条件 转动副 力大小 ？方向 ？ 作用点 已知 移动副 力大小 ？方向 已知 作用点 ？ 高副 力大小 ？方向 已知 作用点 已知 构件组的静定条件是指该构件组中所有 未知外力都可以用静力学的方法确定的 条件。 很显然，若使一构件组为静定，则对该构件组所能列出的独立的力平衡方程式的数目，应等于构件组中所以未知要素的数量。 由此看见，基本 杆组都是静定的。 2、不考虑摩擦时机构的静力分析 例3.2 图3.8a为一牛头刨机构 大小√ ？ ？ 方向√ ⊥导路 ∥DE 大小 √ ？ ？ 方向 D→E S→C ⊥CD 机构静力分析的一般步骤： 1.拆分杆组。 2.从作用有已知外力的杆组开始，逐一求出运动副反力，直到求出加于原动件上的平衡力或平衡力矩。 及各运动副反力。 3、考虑摩擦时机构的静力分析 例3.3 图3.9a为一铰链四杆机构 大小√ ？ ？ 方向√ √ √ 注意： 转动副总反力Rij的方 向始终与两构件的相 对转向?ji相反！ §3-4 构件惯性力的确定 1、作平面移动的构件 2、绕质心转动的构件 3、作平面复杂运动的构件 依据理论力学，具有质量对称的构件做平面复杂运动时，其惯性力可简化为通过质心S的力Fpi和一力偶矩Mi。 由大小等于Fpi，作用线由质心S偏移一距离的总惯性力代替。 §3-4 构件惯性力的确定 1、作平面复杂运动的构件 2、作平面移动的构件 3、绕质心转动的构件 4、绕非质心转动的构件 构件绕不通过质心S的固定轴A回转，则其运动可看作构件随质心S的移动和绕质心S的转动符合而成。 §3-5 不考虑摩擦时的机构动态静力分析 机构动态静力分析的步骤如下： １) 分析各构件的惯性力，并把它们视为外力加于产生这些 惯性力的构件上； ２）根据静定条件将机构分解为若干个构件组和平衡力作用 的构件，进行力的分析。 例题3.４在图3.12所示的颚式破碎机中，已知各构件的尺寸、重量和对其质心轴的转动惯量，以及矿石加于活动颚板2上的阻力Fr。设原动件1的角速度为ω1，其重力可忽略不计。试求作用在原动件1上的点E并沿x—x方向的平衡力以及各运动副反力。 解 1) 作机构的运动简图、速度多边形和加速度多边形 2) 确定各构件的惯性力和惯性力偶矩 对于构件2 同样，对于构件3有： 3) 动态静力计算 考虑构件2的平衡时，由∑MC＝0得： (a) 求构件2、3（为一个杆组） 中各运动副中的反力 考虑构件3的平衡时，由∑MC＝0得： 以整个杆组作为示力体， 由力平衡条件