《机械设计手册》第一、第二节.pptx

机构力分析的任务、目的和方法

§4-1构件惯性力的确定

§4-2运动副中摩擦力的确定

§4-3不考虑摩擦力时机构力分析

§4-4考虑摩擦力时机构力分析(简介)

第四章平面机构力分析

2021/10/101

结束

机构力分析的任务、目的和方法

一、作用在机械上的力

1)驱动力：三FV为锐角，作正功

2)阻抗力：三FV为钝角，作负功

常提到的力：原动力、摩擦力、运动副反力、重力、惯性力…

原动力由原动机提供，它是驱动力，那么驱动力只来自原动力吗？

一提到摩擦力，多会认为是有害阻力。对搅拌机、带传动、自行车呢？

运动副反力(法向、切向)是内力还是外力？它作功吗？

什么时候应考虑重力？作功如何？

惯性力是一种什么性质的力，大小如何求？它作正功还是负吗？

什么时候会用到它？可以忽略吗？

生产阻力(有效阻力)

由害阻力

结束

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2

1)确定运动副中的反力

用于计算强度、机械效率、摩擦磨损、决定轴承结构等

2)确定机械上的平衡力(或平衡力偶)

根据作用在机构上的已知外力(或力偶)，确定要维持给定运动规律时所需的未知外力(或力偶)

1)静力学方法

不考虑惯性力因素(低速机械)

2)动态静力学方法

将惯性力视为外力，加于相应构件上，按静力方法分析

2021/10图/10解法、解析法

二、机构力分析的任务和目的

三、机构力分析的方法

结束

3

常用方法：

类比和经验公式，或按纯静力学方法对机构在某一特定

位置时大体估算出构件的尺寸、材料。粗略地得到质量、转动惯量，将它作为初值代入进行力分析。待第一次力分析完成后，作强度计算，对其进行修正。这个过程反复循环进行。直至满足要求为止。

确定惯性力：

设已知构件的质量、转动惯量及运动学参数。

实际上：

在设计新机械时，力分析还未进行时，根本不能作强度计

算，构件的质量、转动惯量是未知的。

§4-1构件惯性力的确定

结束

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一、一般力学方法

1)作平面复合运动的构件

惯性力FI=-mas

把FI按图示平移lh，将两者合二为一。

S

FI

FI

MI

c

lh

a

s

2)作平面移动的构件

惯性力FI=-mas

3)绕定轴转动的构件

惯性力矩MI=-Js

惯性力FI=-mas

惯性力矩MI=-Js

惯性力矩MI=-Js

绕非质心轴转动

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绕质心轴转动

结束

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二、质量代换法

确定惯性力和惯性力矩→a、→复杂

将构件的质量等效简化成几个集中质量→只有惯性力→方便质量代换法

C

S

B

m

mk

mB

mC

mB

代换前后的总质量保持不变

代换前后的总质心位置保持不变

代换前后的总转动惯量保持不变

三个方程，四个未知量(b、k、mB、mK)，如确定b

1、动代换问题

代换条件

结束

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b

k

c

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二、质量代换法

确定惯性力和惯性力矩→a、→复杂

将构件的质量等效简化成几个集中质量→只有惯性力→方便质量代换法

代换条件代换前后的总质心位置保持不变

2、静代换问题(两点代换)

同时选定b、c，只满足条件1、2

C

S

B

m

mk

mB

mC

mB

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代换前后的总转动惯量保持不变

代换前后的总质量保持不变

结束

b

k

c

将构件的质量等效简化成几个集中质量→只有惯性力→方便质量代换法

代换条件代换前后的总质心位置保持不变

C

m

B

S

m

代换前后的总转动惯量保持不变

代换前后的总质量保持不变

2、)静代换问简题单方(两便点，代代换换)点B、C可随意选定。对于一般要求机构k采 时静选代定换b较、多c，。只满足条件1、2