驱动力驱使机械运动的力称为驱动力Dribingfo.pdf

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1、第四章平面机构的力分析§4－1机构力分析的任务、目的和方法由于作用在机械上的力，不仅是影响机械的运动和动力性能的重要参数，而且也是决定机械的强度设计和结构形状的重要依据，所以不论是设计新机械，还是为了合理地使用现有机械，都必须对机械的受力情况进行分析。1．作用在机械上的力机械在运动过程中，其各构件上受到的力有驱动力、生产阻力、重力、摩擦力和介质阻力、惯性力以及运动副中的反力等。根据力对机械运动影响的不同，可将其分为两大类。(1)驱动力驱动机械运动的力称为驱动力（drivingforce)。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，称为驱动功或输入功（drivingwo

2、rk)。（2）阻抗力阻止机械运动的力称为阻抗力（resistance)。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，称为阻抗功（workofresistance)。阻抗力又可分为如下两种：1）有效阻抗力（effectiveresistance），即工作阻力。它是机械在生产过程中为了改变工作物的外形、位置或状态等受到的阻力，克服这些阻力就完成了有效的工作，如机床中工件作用于刀具上的切削阻力，起重机所起重物的重力等都是有效阻力。克服有效阻力所完成的功称有效功或输出功（effectivework)。2）有害阻力（detrimentalresistance),即机械在运转过程中

3、所受到的非生产阻力。克服这类阻力所作的功是一种纯粹的浪费，故称为损失功（lostwork)。例如摩擦力、介质阻力等，一般就常为有害阻力。2．机构力分析的任务和目的机构力分析的任务和目的主要有如下两方面：（1）确定运动副中的反力运动副反力（reactionofkinematicpair)是运动副两元素接触处彼此作用的正压力和摩擦力的合力。它对于整个机械来说是内力，而对一个构件来说则是外力。这些力的大小和性质，对于计算机构构件的强度及刚度、运动副中的摩擦及磨损，确定机械的效率，以及研究机械的动力性能等一系列问题，都是极为重要的必需资料。（2）确定机械上的平衡力（equilibrantfo

4、rce)或平衡力偶（equilibrantmoment)所谓平衡力是指机械在已知外力作用下，为了使该机构能按给定的运动规律运动，还必须加于机械上的未知外力。机械平衡力的确定，对于设计新机械或为了充分挖掘现有机械的生产潜力，都是十分必要的。例如根据机械的生产负荷，确定机械所需原动机的最小功率，或根据原动机的最小功率，确定机械所能克服的最大生产阻力等问题，就都需要确定机械的平衡力。3.机构力分析的方法50在对现有机械进行力分析时，对于低速机械，因其惯性小故常略去不记。此时，只需对机械作静力分析；但对于高速及重型机械，因其惯性力很大（常超过外力），故必须计及惯性力。这时需对机械作动态静力分

5、析(即将惯性力视为一般外加于相应构件上的力，再按静力分析的方法进行分析）。要作动态静力分析，需先求各构件的惯性力。但在设计新机械时，因各构件的结构尺寸、材料、质量及转动惯量尙不知，因而无法确定惯性力。在此情况下，一般先对机构作静力分析及静强度计算，初步确定各构件尺寸，然后再对机构进行动态静力分析及强度计算，并据此对各构件尺寸作必要修正，重复上述分析及计算过程,直到获得可以接受的设计为止。在作动态静力分析时一般可不考虑构件的重力及摩擦力，所得结果大都能满足工程问题的需要。但对于高速、精密和大动力传动的机械，因摩擦对机械性能有较大影响，故这时必须计及摩擦力。机构力分析的方法有图解法和解析

6、法两种，本章将分别予以介绍。§4－2构件惯性力的确定构件惯性力的确定有如下两种方法。1.一般力学方法在机械运动过程中，其各构件产生的惯性力，不仅与各构件的质量mi，绕过质心轴的转动惯量JSi，质心Si的加速度aSi及构件的角加速度αi等有关，且与构件的运动形式有关。现以图4－1，a所示的曲柄滑块机构为例，来说明各构件惯性力的确定方法。(1)作平面复合运动的构件对于作平面复合运动且具有平行于运动平面的对称面的构件（如连杆2），其惯性力系可简化为一个加在质心S2上的惯性力FI2和一个惯性力偶矩MI2,即51FI2=－m2aS2,MI2=－JS2α(4－1)2也可将其再简化为一个大小等于F

7、I2，而作用线偏离质心S2一距离lh2的总惯性力F′I2,lh2=MI2/FI2(4--2)F′I2对质心S2之矩的方向应与α的方向相反。2(2)作平面移动的构件如滑块3，当其作变速移动时，仅有一个加在质心S3上的惯性力F13＝－m3aS3。(3)绕定轴转动的构件如曲柄1，若其轴线不通过质心，当构件为变速转动时，其上作用有惯性力FI1＝－m1aS1及惯性力偶矩MI1＝－JS1α，或简化为一个总惯性力F′I1；如果1回转轴线通过构件质心，则只有惯性力偶矩MI