机械原理课件之四杆机构受力分析.ppt

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1、§3-4不计摩擦时机构的受力分析根据机构所受已知外力（包括惯性力）来确定个运动副中的反力和需加于该机构上的平衡力。由于运动副反力对机构来说是内力，必须将机构分解为若干个杆组，然后依次分析。平衡力（矩）——与作用于机构构件上的已知外力和惯性力相平衡的未知外力（矩）已知生产阻力平衡力（矩）——求解保证原动件按预定运动规律运动时所需要的驱动力（矩）已知驱动力（矩）平衡力（矩）——求解机构所能克服的生产阻力一.构件组的静定条件——该构件组所能列出的独立的力平衡方程式的数目，应等于构件组中所有力的未知要素的数

2、目。独立的力平衡方程式的数目=所有力的未知要素的数目。1.运动副中反力的未知要素1）转动副OFR方向——？大小——？作用点——转动副中心——（2个）FRK2）移动副方向——垂直移动导路大小——？作用点——？FRCnn3）平面高副方向——公法线大小——？作用点——接触点——（1个）——（2个）2.构件组的静定条件3n=2Pl+Ph而当构件组仅有低副时，则为：3n=2Pl设某构件组共有n个构件、pl个低副、ph个高副一个构件可以列出3个独立的力平衡方程，n个构件共有3n个力平衡方程一个平面低副引入2个力

3、的未知数，pl个低副共引入2pl个力的未知数一个平面高副引入1个力的未知数，ph个低副共引入ph个力的未知数构件组的静定条件：结论：基本杆组都满足静定条件二．用图解法作机构的动态静力分析步骤：对机构进行运动分析，求出个构件的及其质心的as；求出各构件的惯性力，并把它们视为外力加于构件上；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；对机构进行力分析，从有已知力的构件开始，对各构件组进行力分析；对平衡力作用的构件作力分析。ABCDEF123456xxGG2S2G5S5Fr1[例]如图所示

4、为一往复式运输机的机构运动简图。已知各构件尺寸、G2、JS2、G5、ω1、Fr。不计其他构件的重量和惯性力。求各运动副反力及需加于构件1上G点的平衡力Fb（沿xx方向）。解：（1）运动分析：选比例尺μl、μv、μa，作机构运动简、速度图（图b）、加速度图（图c）。（2）确定各构件的惯性力及惯性力偶矩：速度图加速度图ABCDEF123456xxGG2S2G5S5Fr1aFFI5h22FI2构件2：FI2；h2=MI2/FI2构件5：（FI5与aF反向）（FI2与aS2反向,MI2与2反向）（3

5、）机构的动态静力分析：1）将各构件产生的惯性力视为外力加于相应的构件上。2）分解杆组：4-5、2-3BCD23EF453）进行力分析：先从构件组5-4开始，由于不考虑构件4的重量及惯性力，故构件4为二力杆，且有：BCDE23G2S2h22FI2F5G5S5FrFI5此时可取滑块5为分离体，列方程方向：√√√√√大小：√√√？？e方向：√√√√√大小：√√√？？abG5cFrdFI5FR45取力比例尺μF（N/mm）作力多边形由力多边形得：ABCDEF123456xxGG2S2G5S5Fr1aFF

6、I5h22FI2F5G5S5FrFI5BCDE23G2S2h22FI2FR65再分析杆组2、3ΣMC=0构件2：构件3：cabeG5FrFI5FR65FR45gFI2hG2fFtR12FtR63FnR63方向:√√√√√√√大小:？√√√√√？FR12FnR12FR63FR32FR43按F作力多边形由力多边形得：ffBCDE23G2S2h22FI2F5G5S5FrFI5杆组2、3：cabeG5FrFI5FR65FR45gFI2hG2fFtR12FtR63FnR63FR12FnR12

7、FR63FR32FR43ffABCDEF123456xxGG2S2G5S5Fr1aFFI5h22FI2BCDE23G2S2h22FI2F5G5S5FrFI5AB1xxGFR21FbFR61最后取构件1为分离体方向:√√√大小:√？？由力多边形得：按F作力多边形ihFR21FR61Fb三、用解析法作机构的动态静力分析1.矢量方程解析法在图4–6中,设为刚体上A点的作用力，当该力对刚体上任意点0取矩时，则故以图4–7所示机构为例，确定各运动副中的反力及需加于主动件1上的平衡力矩Mb。(1)首先

8、建立一直角坐标系，并将各构件的杆矢量及方位角示出，如图所示。然后再设各运动副中的反力为(2)首解运动副：机构中首解副的条件是：组成该运动副的两个构件上的作用外力和力矩均为已知者。在本实例中，运动副C为应为首解副。(3)求RC取构件3为分离体，并取该构件上的诸力对D点取矩(规定力矩的方向逆时针者为正，顺时针者为负),则于是得同理，取构件2为分离体，并取诸力对B点取矩，则因此可得(3)求RD根据构件3上的诸力平衡条件(4)求RB根据构件2上的诸力平衡条件(5)求RA同理，