机械原理：第9章 平面机构力分析与机械的效率.pdf

第九章 平面机构力分析与机械的效率
本章教学内容
◆ 机构力分析的目的和方法
本章重点：
◆ 构件惯性力的确定
ƒ 构件惯性力的确定及质量代换法
◆ 运动副中的摩擦
ƒ 图解法作平面动态静力分析
◆ 不考虑摩擦和考虑摩擦时
ƒ 考虑摩擦时机构的力分析
机构的受力分析
ƒ 机械的效率和自锁现象
◆ 机构的效率和自锁
ƒ 机构的自锁条件
本章教学目的
◆ 了解作用在机构上的力及机构力分析的目的和方法；
◆ 掌握构件惯性力的确定方法和机构动态静力分析的方法；
◆ 能对几种最常见的运动副中的摩擦力进行分析和计算;
◆ 能确定简单机械的机械效率和机构自锁的条件。
§9-1 机构力分析的目的和方法
一、作用在机械上的力
1. 按作用在机械系统的内外分：
1） 外力：如原动力、生产阻力、介质阻力和重力；
2） 内力：运动副中的反力（也包括运动副中的摩擦力）
2、按作功的正负分：
1） 驱动力：驱使机械产生运动的力。
其特征是该力其作用点速度的方向相同或成锐角，所作
的功为正功，称驱动功或输入功。
2） 阻抗力：阻止机械产生运动的力。
其特征是该力其作用点速度的方向相反或成钝角，所作
的功为负值。
一、作用在机械上的力（续）
™阻抗力又可分为有益阻力和有害阻力。
（1）有益阻力：是指为了完成有益工作必须克服的生产
阻力，故也称有效阻力。
9有效功（输出功）：克服有效阻力所作的功。
（2）有害阻力：是指机械在运转过程中所受到的非生产
无用阻力，如有害摩擦力、介质阻力等。
9损耗功（输出功）：克服有害阻力所作的功。
注意 摩擦力和重力既可作为作正功的驱动
力，也可成为作负功的阻力。
二、机构力分析的目的和方法
1. 机构力分析的任务
1）确定运动副中的反力（运动副两元素接触处彼此的
作用力）；
2） 确定为了使机构原动件按给定规律运动时需加于机
械上的平衡力。
2. 机构力分析的方法
1）对于低速度机械：采用静力分析方法；
2）对于高速及重型机械：一般采用动态静力分析法。
§9-2 构件惯性力的确定
一、一般力学方法
1. 作平面复合运动的构件：
™ 构件BC上的惯性力系可简化为：
P I
加在质心S上的惯性力 G 和惯性力偶MI。
G G
P I = − m a S
M I = − J S α
’
™可以用总惯性力PI 来代替PI和MI ，
M
’ l = I
PI = PI，作用线由质心S 偏移 h
PI
2. 作平面移动的构件
™等速运动： PI=0，MI =0
G G
™变速运动： P I = − m a S
一、一般力学方法（续）
3. 绕定轴转动的构件
1）绕通过质心的定轴转动的构件
™等速转动：PI =0，MI=0；
™变速运动：只有惯性力偶 M I = −J Sα s
2）绕不通过质心的定轴转
G
动， G n
™等速转动：产生离心惯性力 PI = − m a S