《機(jī)械原理 第5版》 課件 劉會(huì)英 01-緒論、02-機(jī)構(gòu)組成、03-機(jī)構(gòu)性能

第一章緒論機(jī)械原理本章內(nèi)容提要第一節(jié)機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)概述第二節(jié)機(jī)械的基本概念《機(jī)械原理》是什么？為什么學(xué)習(xí)《機(jī)械原理》？如何學(xué)習(xí)《機(jī)械原理》？WWHhat?hy?ow?第一節(jié)機(jī)械原理課程學(xué)習(xí)概述What?《機(jī)械原理》是什么？機(jī)械原理是一門(mén)研究機(jī)械的運(yùn)動(dòng)學(xué)和動(dòng)力學(xué)分析與設(shè)計(jì)的基本理論問(wèn)題的課程。

（——定義）研究對(duì)象：機(jī)械（機(jī)器和機(jī)構(gòu)）包含What?《機(jī)械原理》是什么？研究?jī)?nèi)容

本課程專(zhuān)門(mén)研究各種機(jī)器和機(jī)構(gòu)的共性的基本理論問(wèn)題，其主要內(nèi)容有：(1)各種機(jī)構(gòu)的分析問(wèn)題：主要研究機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析、機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析和機(jī)構(gòu)的受力分析等。(2)常用的各種機(jī)構(gòu)的設(shè)計(jì)問(wèn)題。(3)機(jī)器動(dòng)力學(xué)問(wèn)題。(4)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新與機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)問(wèn)題。機(jī)械原理教學(xué)內(nèi)容體系機(jī)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)分析力分析運(yùn)動(dòng)分析機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)連桿機(jī)構(gòu)輪系齒輪機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)其他常用機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)創(chuàng)新設(shè)計(jì)機(jī)械設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)動(dòng)力學(xué)設(shè)計(jì)機(jī)械系統(tǒng)方案設(shè)計(jì)

研究?jī)?nèi)容從機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過(guò)程看學(xué)習(xí)機(jī)械原理的重要性。Why?為什么要學(xué)習(xí)《機(jī)械原理》？初期規(guī)劃設(shè)計(jì)階段選題調(diào)研預(yù)測(cè)可行性論證確定設(shè)計(jì)任務(wù)選擇設(shè)計(jì)對(duì)象，提出設(shè)計(jì)題目市場(chǎng)調(diào)查：預(yù)測(cè)銷(xiāo)售量及市場(chǎng)占有率技術(shù)調(diào)查：預(yù)測(cè)技術(shù)可行性及產(chǎn)品成本同行調(diào)查：預(yù)測(cè)領(lǐng)先的可能性論證產(chǎn)品開(kāi)發(fā)的必要性和產(chǎn)品設(shè)計(jì)、制造、銷(xiāo)售上各項(xiàng)措施實(shí)施的可能性明確設(shè)計(jì)目標(biāo)及需達(dá)到的功能和性能指標(biāo)調(diào)研報(bào)告論證報(bào)告設(shè)計(jì)任務(wù)書(shū)總體方案設(shè)計(jì)階段目標(biāo)分析根據(jù)設(shè)計(jì)任務(wù)，進(jìn)行功能分析、工藝動(dòng)作分解，明確各工藝動(dòng)作的工作原理創(chuàng)新構(gòu)思構(gòu)思執(zhí)行機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)方案并進(jìn)行運(yùn)動(dòng)規(guī)律設(shè)計(jì)、機(jī)構(gòu)形式設(shè)計(jì)和協(xié)調(diào)設(shè)計(jì)方案擬定擬定總體方案，進(jìn)行執(zhí)行系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)、原動(dòng)機(jī)的選擇和基本參數(shù)設(shè)計(jì)方案評(píng)價(jià)對(duì)方案進(jìn)行有關(guān)計(jì)算，做模擬試驗(yàn)，進(jìn)行功能、性能評(píng)價(jià)和技術(shù)、經(jīng)濟(jì)評(píng)價(jià)方案決策選最優(yōu)，確認(rèn)總體設(shè)計(jì)方案，繪制系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖，編寫(xiě)總體方案設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)總體方案示意圖、機(jī)械系統(tǒng)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖、運(yùn)動(dòng)循環(huán)圖、方案設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)尺寸設(shè)計(jì)圖紙繪制工藝設(shè)計(jì)工裝設(shè)計(jì)施工設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)技術(shù)設(shè)計(jì)階段生產(chǎn)施工設(shè)計(jì)階段從加工工藝、裝配工藝性等因素出發(fā)，設(shè)計(jì)零部件的結(jié)構(gòu)形式及連接方法選擇零件材料、熱處理方法和要求，確定零部件各部分的尺寸、公差、精度及制造安裝的技術(shù)條件繪制總裝配圖、各類(lèi)系統(tǒng)圖、部件裝配圖和零件圖。編制設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)進(jìn)行加工工藝、裝配工藝設(shè)計(jì)。制定工藝流程及零部件檢驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行加工、裝配時(shí)必要的工具、卡具、夾具和模具的設(shè)計(jì)，包括必要的專(zhuān)用加工設(shè)備及裝置的設(shè)計(jì)制定裝配調(diào)試、試運(yùn)行及性能測(cè)試的步驟及各階段的技術(shù)指標(biāo)全套設(shè)計(jì)圖紙、設(shè)計(jì)計(jì)算說(shuō)明書(shū)工藝流程卡、工裝設(shè)計(jì)圖、基礎(chǔ)安裝圖、使用說(shuō)明書(shū)等Why?為什么要學(xué)習(xí)《機(jī)械原理》？從機(jī)械設(shè)計(jì)的一般過(guò)程看學(xué)習(xí)機(jī)械原理的重要性認(rèn)識(shí)機(jī)械，了解機(jī)械本課程對(duì)機(jī)械的組成原理、工作原理、運(yùn)動(dòng)分析以及設(shè)計(jì)理論與方法都作了基本介紹，這對(duì)于在以后的專(zhuān)業(yè)課學(xué)習(xí)、實(shí)習(xí)以及在生活和工作中認(rèn)識(shí)機(jī)械、了解機(jī)械和進(jìn)一步創(chuàng)新機(jī)械都大有好處。例如：蒸汽機(jī)車(chē)的驅(qū)動(dòng)機(jī)構(gòu)實(shí)質(zhì)上就是平行雙曲柄機(jī)構(gòu)與曲柄滑塊機(jī)構(gòu)的應(yīng)用。Why?為什么要學(xué)習(xí)《機(jī)械原理》？掌握方法，分析機(jī)構(gòu)

各種機(jī)械的形態(tài)和用途各不相同，但它們都有一個(gè)共同的特點(diǎn)：作機(jī)械運(yùn)動(dòng)。因而，運(yùn)動(dòng)幾何學(xué)中的相對(duì)運(yùn)動(dòng)不變?cè)?、相互包絡(luò)原理等基本概念和方法，在各種機(jī)構(gòu)的分析和設(shè)計(jì)中都得到廣泛應(yīng)用。例如：Why?為什么要學(xué)習(xí)《機(jī)械原理》？曲柄搖桿機(jī)構(gòu)雙曲柄機(jī)構(gòu)雙搖桿機(jī)構(gòu)開(kāi)闊思路，設(shè)計(jì)與創(chuàng)新機(jī)械本課程的目的是提供基本方法，開(kāi)闊思路，便于學(xué)習(xí)者運(yùn)用它。根據(jù)實(shí)際要求分析比較各種機(jī)構(gòu)的優(yōu)缺點(diǎn)，合理地選擇機(jī)構(gòu)，構(gòu)思并設(shè)計(jì)基本機(jī)構(gòu)和機(jī)械系統(tǒng)。例如，以下幾種機(jī)構(gòu)都可以實(shí)現(xiàn)直線運(yùn)動(dòng)，但是在什么情況下用哪種機(jī)構(gòu)更好一些，這要由設(shè)計(jì)者進(jìn)行創(chuàng)造性運(yùn)用。Why?為什么要學(xué)習(xí)《機(jī)械原理》？曲柄滑塊機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)齒輪齒條機(jī)構(gòu)更新觀念，發(fā)展機(jī)械學(xué)科當(dāng)今機(jī)械學(xué)學(xué)科的發(fā)展與計(jì)算機(jī)技術(shù)的結(jié)合越來(lái)越緊密，在學(xué)習(xí)過(guò)程中，要充分利用機(jī)構(gòu)分析與計(jì)算機(jī)快速計(jì)算、存儲(chǔ)和比較的功能去解決較為復(fù)雜的機(jī)構(gòu)設(shè)計(jì)問(wèn)題，要把對(duì)機(jī)械的研究與其他學(xué)科的技術(shù)（電、液、氣、計(jì)算機(jī)、控制等）充分地結(jié)合起來(lái)，去推動(dòng)機(jī)械學(xué)科的發(fā)展。Why?為什么要學(xué)習(xí)《機(jī)械原理》？How?如何學(xué)習(xí)《機(jī)械原理》？常上網(wǎng)看看與同學(xué)侃侃(BBS)留心處處皆“機(jī)械”……多創(chuàng)新實(shí)踐動(dòng)腦動(dòng)眼動(dòng)耳動(dòng)嘴動(dòng)腿動(dòng)手多想多看多聽(tīng)多問(wèn)（講）多跑多做同老師談?wù)?BBS)保持好習(xí)慣——預(yù)習(xí)、聽(tīng)課、討論、作業(yè)、博覽、廣聞、踐行、總結(jié)How?如何學(xué)習(xí)《機(jī)械原理》？常上網(wǎng)看看

課程簡(jiǎn)介

基本要求

教學(xué)設(shè)計(jì)

教學(xué)進(jìn)度

電子教案

CAI課件

網(wǎng)絡(luò)課程

學(xué)習(xí)指南

師資隊(duì)伍

教改成果

教材建設(shè)

課堂錄像

課程設(shè)計(jì)

課程實(shí)驗(yàn)

課后作業(yè)知識(shí)拓展豐富的網(wǎng)絡(luò)資源從幾個(gè)名詞概念開(kāi)始認(rèn)識(shí)、學(xué)習(xí)機(jī)械:

機(jī)器

機(jī)構(gòu)

構(gòu)件

零件

機(jī)械第二節(jié)機(jī)械的基本概念2.機(jī)器

是一種可用來(lái)傳遞或變換能量、物料與信息的機(jī)構(gòu)或機(jī)構(gòu)的組合。它有三個(gè)特征。在日常生活和工程實(shí)踐中隨處都可見(jiàn)到各種各樣的機(jī)器。例如：1.機(jī)構(gòu)是用來(lái)傳遞與變換運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的可動(dòng)裝置。它有兩個(gè)特征。

它是機(jī)器的重要組成部分。例如：連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)等。例如：

機(jī)構(gòu)組成機(jī)器兩個(gè)特征1）它是人為的實(shí)體組合；2）各實(shí)體之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)；機(jī)器的特征3）它用來(lái)完成有用功、轉(zhuǎn)換能量或處理信息。從結(jié)構(gòu)與運(yùn)動(dòng)的角度分析，二者無(wú)異，統(tǒng)稱(chēng)為機(jī)械。機(jī)構(gòu)機(jī)器3.機(jī)械

4.構(gòu)件

所謂構(gòu)件是指機(jī)器或機(jī)構(gòu)中獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元。例如：

5.零件

所謂零件是指機(jī)器或機(jī)構(gòu)中獨(dú)立的制造單元。例如：零件組成構(gòu)件習(xí)題

1.辨一辨：辨析以下術(shù)語(yǔ)，并填空。

機(jī)器

機(jī)構(gòu)

構(gòu)件

零件

機(jī)械

2.談一談：談?wù)勀銓?duì)機(jī)械學(xué)科的認(rèn)識(shí)。

3.想一想：說(shuō)說(shuō)機(jī)械原理課程的地位和作用。

4.練一練：試就某簡(jiǎn)單日用機(jī)械（如搖頭風(fēng)扇）分析其組成與工作原理。（）個(gè)（）個(gè)（）個(gè)參考文獻(xiàn)[1]王知行,劉廷榮.機(jī)械原理[M].北京:高等教育出版社,2000.[2]孫桓,陳作模.機(jī)械原理[M].5版.北京:高等教育出版社,2000.[3]鄭文緯,吳克堅(jiān).機(jī)械原理[M].北京:高等教育出版社,1997.[4]曹惟慶.機(jī)構(gòu)組成原理[M].北京:高等教育出版社,1983.[5]張啟先.空間機(jī)構(gòu)的分析與綜合[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,1984.[6]孫桓.機(jī)械原理課程參考教案[M].西安:西北工業(yè)大學(xué),1992.[7]申永勝.機(jī)械原理教程[M].北京:清華大學(xué)出版社,1999.[8]申永勝.機(jī)械原理輔導(dǎo)與習(xí)題[M].北京:清華大學(xué)出版社,1999.進(jìn)入下一章學(xué)習(xí)回本章首頁(yè)該下課了！第二章機(jī)構(gòu)的組成和結(jié)構(gòu)分析機(jī)械原理第一節(jié)機(jī)構(gòu)的組成第二節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及其繪制第三節(jié)機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算第四節(jié)平面機(jī)構(gòu)的組成原理與結(jié)構(gòu)分析第五節(jié)平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合本章內(nèi)容提要

研究機(jī)構(gòu)的組成及機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件。研究機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制方法，即研究如何用簡(jiǎn)單的圖形表示機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)和運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。

研究機(jī)構(gòu)的組成原理，并根據(jù)結(jié)構(gòu)特點(diǎn)對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行分類(lèi)，以便于對(duì)機(jī)構(gòu)進(jìn)行結(jié)構(gòu)分析。

研究機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)綜合方法，即研究在滿足預(yù)期運(yùn)動(dòng)及工作條件下，如何綜合出機(jī)構(gòu)可能的結(jié)構(gòu)形式。機(jī)構(gòu)結(jié)構(gòu)分析的目的第一節(jié)機(jī)構(gòu)的組成平面機(jī)構(gòu)：所有構(gòu)件在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)。

1.構(gòu)件構(gòu)件的自由度：構(gòu)件的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)參數(shù)的數(shù)目。一、平面機(jī)構(gòu)的組成原動(dòng)件:運(yùn)動(dòng)規(guī)律已知的活動(dòng)構(gòu)件。從動(dòng)件:隨原動(dòng)件運(yùn)動(dòng)的其余活動(dòng)構(gòu)件。固定件(機(jī)架):支承活動(dòng)構(gòu)件的構(gòu)件。機(jī)器中每一個(gè)獨(dú)立的運(yùn)動(dòng)單元。2.運(yùn)動(dòng)副兩構(gòu)件直接接觸而又能產(chǎn)生一定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的連接。球面高副螺旋副柱面副球銷(xiāo)副球面低副圓柱套筒副轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副平面運(yùn)動(dòng)副低副——面接觸（轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副）高副——點(diǎn)、線接觸（凸輪副、齒輪副)齒輪副凸輪副3.運(yùn)動(dòng)鏈將構(gòu)件通過(guò)運(yùn)動(dòng)副連接而構(gòu)成的系統(tǒng)。閉式鏈開(kāi)式鏈構(gòu)件+運(yùn)動(dòng)副=運(yùn)動(dòng)鏈機(jī)構(gòu)=

運(yùn)動(dòng)鏈固定一個(gè)構(gòu)件的4.機(jī)構(gòu)一、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖

用簡(jiǎn)單的線條和符號(hào)來(lái)表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按比例定出各運(yùn)動(dòng)副的位置。這種說(shuō)明機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)單圖形稱(chēng)為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。構(gòu)件表示方法原動(dòng)件：固定件：構(gòu)件剛化：第二節(jié)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖及其繪制運(yùn)動(dòng)副表示方法運(yùn)動(dòng)副表示方法二、運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的繪制步驟1.分析機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，弄清構(gòu)件數(shù)目；4.標(biāo)注——構(gòu)件編號(hào)、運(yùn)動(dòng)副字母、原動(dòng)件箭頭。3.表達(dá)運(yùn)動(dòng)副和構(gòu)件；三選——選視圖、選比例、選位置2.判定運(yùn)動(dòng)副的類(lèi)型和數(shù)目；

——按接觸情況和相對(duì)運(yùn)動(dòng)例2-1牛頭刨床運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖試?yán)L制圖示牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

牛頭刨床主運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)試?yán)L制圖示擺動(dòng)式液壓泵的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。

例2-2三、平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖繪制時(shí)注意問(wèn)題1.忽略構(gòu)件外形，關(guān)注運(yùn)動(dòng)副關(guān)系；2.視圖平面一般選擇為構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面；3.同一構(gòu)件上的不同零件盡可能用同一數(shù)字標(biāo)注。機(jī)構(gòu)的自由度——機(jī)構(gòu)所具有的獨(dú)立運(yùn)動(dòng)的數(shù)目。第三節(jié)機(jī)構(gòu)自由度的計(jì)算結(jié)論：

平面低副具有兩個(gè)約束，平面高副具有一個(gè)約束。轉(zhuǎn)動(dòng)副構(gòu)件移動(dòng)副構(gòu)件高副構(gòu)件一、機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式例2-3

求鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)的自由度。（當(dāng)構(gòu)件1為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。給出一個(gè)參變量

1，構(gòu)件2、3便有一個(gè)相應(yīng)位置）

設(shè)機(jī)構(gòu)有N個(gè)構(gòu)件，N-1=n個(gè)活動(dòng)構(gòu)件，用PL個(gè)低副，PH個(gè)高副連接后，機(jī)構(gòu)的3n個(gè)自由度，受到2PL+PH個(gè)約束，則機(jī)構(gòu)自由度解：n=3，PL=4，PH=0F＝3×3－2×4－0＝1

鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)解：

n=2，PL=3，PH=0F＝3×2－2×3－0＝0

（機(jī)構(gòu)不能運(yùn)動(dòng)）例2-5求鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)的自由度。（構(gòu)件１為原動(dòng)件，處于AB位置時(shí)，構(gòu)件2、3、4位置不確定。當(dāng)取構(gòu)件1和4為原動(dòng)件時(shí)，機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)確定。）鉸鏈五桿機(jī)構(gòu)三桿機(jī)構(gòu)例2-4求三桿機(jī)構(gòu)的自由度。解：

n=4，PL=5，PH=0

F＝3×4－2×5－0＝2結(jié)論：機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件是

F>0且F等于原動(dòng)件數(shù)W。二、機(jī)構(gòu)具有確定運(yùn)動(dòng)的條件通常，每個(gè)原動(dòng)件只具有一個(gè)獨(dú)立運(yùn)動(dòng)，因此，機(jī)構(gòu)自由度數(shù)與原動(dòng)件的數(shù)目相等時(shí)，機(jī)構(gòu)才能有確定的運(yùn)動(dòng)。牛頭刨床的原動(dòng)件為電動(dòng)機(jī)例2-6分析牛頭刨床機(jī)構(gòu)的自由度。（因原動(dòng)件數(shù)為1，等于自由度數(shù)，故機(jī)構(gòu)具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)。）解：n=6，PL=8，PH=1

F＝3×6－2×8－1＝1

復(fù)合鉸鏈——兩個(gè)以上的構(gòu)件同在一處以轉(zhuǎn)動(dòng)副相連接。

Ｋ個(gè)構(gòu)件，構(gòu)成Ｋ-１個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副。三、計(jì)算平面機(jī)構(gòu)自由度時(shí)的注意問(wèn)題（有錯(cuò)誤嗎？）慣性篩機(jī)構(gòu)例2-7計(jì)算圖示慣性篩機(jī)構(gòu)的自由度。解：此機(jī)構(gòu)C處由三個(gè)構(gòu)件組成復(fù)合鉸鏈，則n=5，PL=7，PH=0。由機(jī)構(gòu)自由度公式得

局部自由度F′

——與整個(gè)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)無(wú)關(guān)的自由度。凸輪機(jī)構(gòu)中圖：右圖：（有錯(cuò)誤嗎？）

虛約束——重復(fù)限制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的約束。中圖：右圖：軌跡重合——被連接件上的軌跡和機(jī)構(gòu)上連接點(diǎn)的軌跡完全重合。平行四邊形機(jī)構(gòu)虛約束之一（有錯(cuò)誤嗎？）

移動(dòng)副導(dǎo)路平行——兩構(gòu)件在多處構(gòu)成移動(dòng)副且移動(dòng)方向彼此平行時(shí)，只有一個(gè)移動(dòng)副起約束作用，其余都是虛約束。如右圖所示機(jī)構(gòu)D、D′之一為虛約束。這時(shí)：虛約束之二

虛約束之三

轉(zhuǎn)動(dòng)副軸線重合——兩構(gòu)件有多處接觸而構(gòu)成轉(zhuǎn)動(dòng)副且轉(zhuǎn)動(dòng)軸線相互重合時(shí)，只有一個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)副起約束作用，如右圖，曲軸的兩轉(zhuǎn)動(dòng)副A

、B之一為虛約束。這時(shí)：AB

虛約束之四

高副接觸點(diǎn)公法線重合——兩構(gòu)件在多處接觸而構(gòu)成平面高副且各接觸點(diǎn)處的公法線彼此重合時(shí)，只有一個(gè)高副起約束作用，如圖中凸輪與從動(dòng)桿構(gòu)成的兩高副A

、B之一為虛約束。這時(shí)：ABF=3×2－2×2－1×1=1虛約束之五

對(duì)稱(chēng)部分——機(jī)構(gòu)中存在對(duì)傳遞運(yùn)動(dòng)不起獨(dú)立作用的對(duì)稱(chēng)部分。行星輪系中的行星輪2′、2〞為虛約束，去掉后行星輪系行星輪2"行星輪2'

例2-8計(jì)算大篩機(jī)構(gòu)的自由度，并判斷機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是否確定。

解：由左圖可知滾子具有局部自由度，Ｃ處為復(fù)合鉸鏈，

Ｅ、G之一為虛約束。按右圖分析。則因F＝W＝２，所以該機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)是確定的。機(jī)構(gòu)自由度計(jì)算公式討論：局部自由度數(shù)虛約束數(shù)一、全低副機(jī)構(gòu)的組成=基本機(jī)構(gòu)+從動(dòng)件系統(tǒng)試分析曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的組成特點(diǎn)：全低副機(jī)構(gòu)=第四節(jié)平面機(jī)構(gòu)的組成原理與結(jié)構(gòu)分析1.

基本機(jī)構(gòu)原動(dòng)件+機(jī)架=一個(gè)基本機(jī)構(gòu)的自由度數(shù)為12.從動(dòng)件系統(tǒng)n為2的倍數(shù)，PL為3的倍數(shù)桿組——最簡(jiǎn)單的自由度為零的構(gòu)件組——Ⅱ級(jí)桿組（Ⅱ級(jí)組）a)RRR型b)RRP型c)RPR型d)PRP型e)RPP型——Ⅲ級(jí)桿組（Ⅲ級(jí)組）基本機(jī)構(gòu)+桿組=機(jī)構(gòu)若干機(jī)構(gòu)的組成原理：任何機(jī)構(gòu)都是由若干個(gè)基本桿組依次連接于原動(dòng)件和機(jī)架上所組成的系統(tǒng)。在同一機(jī)構(gòu)中可包含不同級(jí)別的基本桿組，我們把機(jī)構(gòu)中所包含的基本桿組的最高級(jí)數(shù)作為機(jī)構(gòu)的級(jí)數(shù)，這就是機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分類(lèi)方法。++=

綜上所述，把若干個(gè)自由度為零的基本桿組依次連接到原動(dòng)件和機(jī)架上，就可組成一個(gè)新的機(jī)構(gòu)，其自由度數(shù)與原動(dòng)件數(shù)目相等。上圖表示了根據(jù)機(jī)構(gòu)組成原理組成機(jī)構(gòu)的過(guò)程。首先把Ⅱ級(jí)桿組BCD通過(guò)其外副B、D連接到基本機(jī)構(gòu)上形成四桿機(jī)構(gòu)ABCD。再把Ⅲ級(jí)桿組通過(guò)外副E、I、J依次與Ⅱ級(jí)桿組及機(jī)架連接，組成圖示的八桿機(jī)構(gòu)。根據(jù)機(jī)構(gòu)的級(jí)的定義，該機(jī)構(gòu)為Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)。例2-91.高副低代：將機(jī)構(gòu)中的高副根據(jù)一定的條件虛擬地以低副加以代替。2.應(yīng)滿足的條件：3.替代關(guān)鍵：

高副用一個(gè)構(gòu)件、兩個(gè)低副代替。過(guò)接觸點(diǎn)找曲率中心。二、高副機(jī)構(gòu)的組成——用高副低代機(jī)構(gòu)分析自由度完全相同。瞬時(shí)速度和加速度完全相同。代替機(jī)構(gòu)和原機(jī)構(gòu)例2-10圖示機(jī)構(gòu)中高副用低副取代。43124.高副低代有兩種特殊情況:(1)如果兩接觸輪廓之一為直線，替代轉(zhuǎn)動(dòng)副演化成移動(dòng)副,如左圖所示。(2)若兩接觸輪廓之一為一點(diǎn)，其替代方法如右圖所示。方法：例2-11計(jì)算上圖所示機(jī)構(gòu)的自由度，并確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。③從遠(yuǎn)離原動(dòng)件的構(gòu)件開(kāi)始拆桿組，先試拆Ⅱ級(jí)組，不成，再拆Ⅲ級(jí)組。每拆出一桿組后，剩下部分仍是一個(gè)與原機(jī)構(gòu)有相同自由度的機(jī)構(gòu)，直至只剩下基本機(jī)構(gòu)。②高副低代。①正確計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度。三、平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)分析目的：了解已知機(jī)構(gòu)的組成情況，并確定機(jī)構(gòu)的級(jí)別。解：該機(jī)構(gòu)自由度，F(xiàn)=3×5－

2×7=1。該機(jī)構(gòu)為II級(jí)機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)為低副機(jī)構(gòu)。由兩個(gè)II級(jí)桿組加基本機(jī)構(gòu)組成。例2-12計(jì)算圖示機(jī)構(gòu)的自由度，并分析當(dāng)構(gòu)件1和5分別為原動(dòng)件時(shí)機(jī)構(gòu)的級(jí)別。612345解：F=3×5－

2×7=1

構(gòu)件1為原動(dòng)件時(shí)：612435機(jī)構(gòu)為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)。123465構(gòu)件5為原動(dòng)件時(shí)：機(jī)構(gòu)為Ⅲ級(jí)機(jī)構(gòu)。根據(jù)機(jī)構(gòu)的輸入特性與輸出特性的要求設(shè)計(jì)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的過(guò)程。機(jī)構(gòu)綜合：結(jié)構(gòu)綜合的方法：

基本桿組疊加法。往基本機(jī)構(gòu)上連接自由度等于零的基本桿組第五節(jié)平面機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)綜合

例如：破碎機(jī)機(jī)構(gòu)就是由兩個(gè)II級(jí)桿組和基本機(jī)構(gòu)串聯(lián)構(gòu)成的。

平面機(jī)構(gòu)如果沒(méi)有高副，則可綜合出各種類(lèi)型的基本桿組，再利用串聯(lián)、并聯(lián)等方式將基本桿組與基本機(jī)構(gòu)連接起來(lái)，即可得到各種類(lèi)型的機(jī)構(gòu)。例2-13試分析圖示牛頭刨床的結(jié)構(gòu)，如有問(wèn)題，請(qǐng)改正。a)d)b)c)（2）結(jié)構(gòu)分析解:（1）

計(jì)算機(jī)構(gòu)自由度

F＝3n－2PL－PH＝3×4－2×6＝0

機(jī)構(gòu)不能動(dòng)。

上頁(yè)圖c所示部分不是桿組，機(jī)構(gòu)組成不合理?？勺兂蓤Dd所示桿組。這時(shí)機(jī)構(gòu)改成如右圖所示的機(jī)構(gòu)。該機(jī)構(gòu)為Ⅱ級(jí)機(jī)構(gòu)。請(qǐng)分析其他改進(jìn)方案？試一試能夠提出幾種？請(qǐng)分析其他改進(jìn)方案？試一試能夠提出幾種？大討論分析總結(jié)使機(jī)構(gòu)增加一個(gè)自由度的方法。繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖計(jì)算自由度結(jié)構(gòu)分析結(jié)構(gòu)綜合→→結(jié)構(gòu)？NY構(gòu)件+運(yùn)動(dòng)副→→運(yùn)動(dòng)鏈→→F>0?→→機(jī)構(gòu)有確定運(yùn)動(dòng)的條件(1)分析運(yùn)動(dòng)，數(shù)清構(gòu)件(2)判定運(yùn)動(dòng)副性質(zhì)并表達(dá)之(3)表達(dá)構(gòu)件注意：(1)復(fù)合鉸鏈

(2)局部自由度

(3)虛約束F=原動(dòng)件數(shù)機(jī)構(gòu)=基本機(jī)構(gòu)+桿組桿組：3n=2PL二級(jí)桿組：n=2，PL=3三級(jí)桿組：n=4，PL=6零件機(jī)器機(jī)械高副低副轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副代機(jī)架主動(dòng)件從動(dòng)件本章小結(jié)進(jìn)入下一章學(xué)習(xí)回本章首頁(yè)該下課了！第三章平面機(jī)構(gòu)的性能分析機(jī)械原理第一節(jié)平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析第二節(jié)平面機(jī)構(gòu)的力分析本章內(nèi)容提要機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析：目的：方法：1一、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析的目的和方法第一節(jié)平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析根據(jù)原動(dòng)件已知運(yùn)動(dòng)規(guī)律求其他構(gòu)件上某點(diǎn)的位移、速度、加速度及構(gòu)件角位移、角速度、角加速度。

確定構(gòu)件運(yùn)動(dòng)空間、行程及某點(diǎn)的軌跡；判定構(gòu)件是否干涉；為機(jī)構(gòu)受力分析做準(zhǔn)備。圖解法（速度瞬心法、矢量方程圖解法）；解析法。圖解法作機(jī)構(gòu)位置圖：由原動(dòng)件開(kāi)始，按機(jī)構(gòu)組成順序，逐步按桿組依次確定各運(yùn)動(dòng)副的位置。動(dòng)點(diǎn)軌跡：作出機(jī)構(gòu)位置圖后，任何動(dòng)點(diǎn)的位置隨之確定。同一動(dòng)點(diǎn)的一系列位置的連線，即是該動(dòng)點(diǎn)的軌跡。二、平面機(jī)構(gòu)的位置圖及動(dòng)點(diǎn)軌跡的求法平面機(jī)構(gòu)的位置圖平面機(jī)構(gòu)的動(dòng)點(diǎn)軌跡速度瞬心

做平面相對(duì)運(yùn)動(dòng)的兩構(gòu)件上，瞬時(shí)相對(duì)速度為零的點(diǎn)或瞬時(shí)絕對(duì)速度相等的點(diǎn)。用Pij表示。2.瞬心的數(shù)目

設(shè)N

為組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)（含機(jī)架），K為瞬心數(shù)，則若該點(diǎn)絕對(duì)速度為零——絕對(duì)瞬心。若該點(diǎn)絕對(duì)速度不為零——相對(duì)瞬心。三、速度瞬心及其在平面機(jī)構(gòu)速度分析中的應(yīng)用12P12(1)兩構(gòu)件組成轉(zhuǎn)動(dòng)副

轉(zhuǎn)動(dòng)副中心即為瞬心(2)兩構(gòu)件組成移動(dòng)副

瞬心位于移動(dòng)副導(dǎo)路的垂直方向上無(wú)窮遠(yuǎn)處12P12∞(3)兩構(gòu)件組成高副

瞬心位于接觸點(diǎn)公法線nn上某一點(diǎn)12P12nn3.瞬心的位置(4)兩構(gòu)件不直接成副

用三心定理確定瞬心三心定理：

三個(gè)彼此作平面平行運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的三個(gè)瞬心必位于同一直線上。證明：

設(shè)三個(gè)構(gòu)件應(yīng)有三個(gè)瞬心，已知P12、P13，何處為P23？要滿足瞬心定義，P12、P13、P23必位于一條直線上。K321vK3P12P13

2

3vK2例3-1已知構(gòu)件1為原動(dòng)件，求四桿機(jī)構(gòu)的全部瞬心及C點(diǎn)速度和構(gòu)件2及構(gòu)件3的角速度。4.用瞬心法進(jìn)行機(jī)構(gòu)速度分析(1)求C點(diǎn)速度及構(gòu)件2角速度vB

=ABω1ω2=vBBP24vC

=CP24ω2(2)求構(gòu)件3的角速度vP13

=AP13ω1ω3=DP13vP13=DP13ω3(2)可求某構(gòu)件的角速度。(1)可求某一構(gòu)件上某點(diǎn)的速度。(3)不便對(duì)構(gòu)件較多的機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析，且不能進(jìn)行加速度分析。1)找出該構(gòu)件的絕對(duì)瞬心；2)求該構(gòu)件與已知構(gòu)件相對(duì)瞬心一點(diǎn)的速度；3)求出該構(gòu)件角速度；4)求出該構(gòu)件上某點(diǎn)的速度。1)找出該構(gòu)件的絕對(duì)瞬心；2)找出該構(gòu)件與已知構(gòu)件的相對(duì)瞬心；3)兩構(gòu)件的角速度之比等于其絕對(duì)瞬心至其相對(duì)瞬心的距離的反比。小結(jié)瞬心法矢量——具有大小和方向的物理量回顧一下。。。四、用矢量方程圖解法作機(jī)構(gòu)的速度和加速度分析ωεOaAn=0Aω2剛體轉(zhuǎn)動(dòng)：AaAτ=0Aε回顧一下。。。剛體平動(dòng)：aAnaAτvA=0Aω剛體上任一直線始終與原位置平行。剛體平動(dòng)時(shí)各點(diǎn)速度和加速度均相同。平面運(yùn)動(dòng)：可分解為平動(dòng)加轉(zhuǎn)動(dòng)回顧一下。。。剛體平面運(yùn)動(dòng)：剛體內(nèi)任一點(diǎn)與某個(gè)固定平面之間的距離始終保持不變。1.同一構(gòu)件上兩點(diǎn)間速度、加速度關(guān)系C點(diǎn)運(yùn)動(dòng)=隨B點(diǎn)平動(dòng)+繞B點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)ABC1

1234E例3-2已知圖示機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的尺寸及原動(dòng)件1的角速度

1，求C點(diǎn)的速度vc及構(gòu)件2和構(gòu)件3的角速度

2及

3。解：

(1)列矢量方程,

分析各矢量大小和方向。(2)定比例尺，作矢量圖。(3)量取圖示尺寸，求解未知量。求E點(diǎn)的速度vE。ABC1

1234D

大?。?？lAB

1

？

方向：⊥CD⊥AB⊥BC列方程:

pbc定比例尺：作矢量圖：求未知量：ABC1

1234D

大?。骸蹋俊?？方向：⊥AB⊥EB⊥CD⊥EC列方程:

pbce求E點(diǎn)的速度vEEABC1

1234D速度多邊形特性：(1)連接極點(diǎn)p和任一點(diǎn)的矢量代表該點(diǎn)的絕對(duì)速度，指向?yàn)閺膒指向該點(diǎn)。(2)連接其他任意兩點(diǎn)的矢量代表該兩點(diǎn)的相對(duì)速度，指向與速度角標(biāo)相反。(3)極點(diǎn)代表構(gòu)件上速度為零的點(diǎn)。(4)因

bce與

BCE相似，故圖形bce稱(chēng)為構(gòu)件圖形BCE的速度影像。

pbceEABC1

1234D例3-3已知原動(dòng)件1的角速度

1，并求出了構(gòu)件2和3的角速度

2及

3。求C點(diǎn)的加速度ac及構(gòu)件3的角加速度

3。求E點(diǎn)的加速度aE。解：

(1)列矢量方程，(2)定比例尺，作矢量圖。(3)量取圖示尺寸，求解未知量。分析各矢量大小和方向。EABC1

1234D大?。?/p>

lCD

32

？lAB

12

0lBC

22

？

方向：

C→D⊥CD

B→A⊥AB

C→B⊥BC列方程：定比例尺：p’b’c’n3n2e’EABC1

1234D加速度多邊形特性(1)連接極點(diǎn)p'和任一點(diǎn)的矢量代表該點(diǎn)的絕對(duì)加速度，指向是從p'點(diǎn)指向該點(diǎn)。(2)連接其他任意兩點(diǎn)的矢量代表該兩點(diǎn)的相對(duì)加速度，指向與加速度的下角標(biāo)相反。(3)極點(diǎn)p'代表構(gòu)件上加速度為零的點(diǎn)。(4)因

b'c'e'與

BCE相似，故圖形b'c'e'稱(chēng)為構(gòu)件圖形BCE的加速度影像。P'b'c'n3n2e’EABC1

1234D平面機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng)傳遞：1→2→3→4→5知求1→B1(B2)→B3→D→E(5)CF求解順序：桿組2-3影像法桿組4-5桿組2-3桿組4-5同一構(gòu)件上兩點(diǎn)間速度、加速度關(guān)系兩個(gè)構(gòu)件重合點(diǎn)間速度、加速度關(guān)系2.

兩個(gè)構(gòu)件（組成移動(dòng)副）重合點(diǎn)間速度、加速度關(guān)系B2點(diǎn)運(yùn)動(dòng)=

B3點(diǎn)牽連運(yùn)動(dòng)+B2與B3的相對(duì)運(yùn)動(dòng)4A1B2C3絕對(duì)運(yùn)動(dòng)：構(gòu)件2上B點(diǎn)相對(duì)于機(jī)架的運(yùn)動(dòng)牽連運(yùn)動(dòng)：構(gòu)件3相對(duì)于機(jī)架的運(yùn)動(dòng)相對(duì)運(yùn)動(dòng)：構(gòu)件2上B點(diǎn)相對(duì)于構(gòu)件3的運(yùn)動(dòng)速度合成定理絕對(duì)速度=牽連速度+相對(duì)速度加速度合成定理牽連運(yùn)動(dòng)為平動(dòng)時(shí)絕對(duì)加速度

=牽連加速度+相對(duì)加速度牽連運(yùn)動(dòng)為定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)絕對(duì)加速度

=牽連加速度+相對(duì)加速度+哥式加速度例3-4已知原動(dòng)件1的角速度

1及機(jī)構(gòu)尺寸，求

3

、

3。4A1B2C3

1列方程：

大?。簂AB

1

？

？

方向：⊥AB⊥BC∥BC定比例尺：作矢量圖：pb2b3解：(1)求構(gòu)件3的角速度

3。4A1B2C3

1作矢量圖：大?。?/p>

lAB

120lBC

32

？

？

2

3vB2B3

方向：

B→A⊥AB

B→C⊥BC∥BC⊥BC定比例尺：p’b2’b3’b3’’k(2)求構(gòu)件3的角加速度

3。列方程：例3-5已知原動(dòng)件1的角速度

1及機(jī)構(gòu)尺寸，分析B點(diǎn)的加速度。4A1B2C3

1例3-6已知原動(dòng)件1的角速度

1及機(jī)構(gòu)尺寸，分析構(gòu)件3的角速度和角加速度。A1B2C3D

14⊥AB⊥BC∥DCpb2b3B→AB→C⊥BC∥DC⊥DC

√√？？√p'b2'n3b3'k

√?？

兩構(gòu)件重合點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)關(guān)系分析時(shí)應(yīng)注意：(1)

滑塊與導(dǎo)桿相對(duì)移動(dòng)時(shí)，滑塊角速度同導(dǎo)桿一致。(2)

對(duì)于活動(dòng)導(dǎo)路為轉(zhuǎn)動(dòng)的移動(dòng)副進(jìn)行加速度分析時(shí)，除牽連加速度和相對(duì)加速度之外，應(yīng)添加：哥氏加速度aKC2C1其大小為

aKC2C1

=2

1vC2C1其方向?yàn)橄鄬?duì)速度vC2C1按牽連角速度

1的方向轉(zhuǎn)過(guò)90的指向。例3-7綜合運(yùn)用瞬心法和矢量方程圖解法，對(duì)復(fù)雜機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析。++=67B→C→E→F→G→H↑↑↑↑↑DDP58JI課堂測(cè)驗(yàn)：試用圖解法對(duì)圖示平面機(jī)構(gòu)進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析運(yùn)動(dòng)傳遞：1→2→3→4→5知求1→B1(B2)→B3→D→E(5)CF求解順序：桿組2-3影像法桿組4-5桿組2-3桿組4-5同一構(gòu)件上兩點(diǎn)間速度、加速度關(guān)系兩個(gè)構(gòu)件重合點(diǎn)間速度、加速度關(guān)系列方程、畫(huà)速度加速度多邊形示意圖圖解法小結(jié)：（1）直觀、方便；（2）精度不高；（3）分析一系列位置不便。封閉矢量多邊形投影法矩陣法復(fù)數(shù)矢量法桿組法位置分析是關(guān)鍵！位置分析確定后，對(duì)時(shí)間求一階、二階導(dǎo)數(shù)，就可得到速度、加速度。五、用解析法作機(jī)構(gòu)的運(yùn)動(dòng)分析ABCD1234xy

1

2

31.位置分析2.速度分析3.加速度分析

封閉矢量多邊形投影法ABCD1234xy

1

2

3

矩陣法以速度分析為例：用矩陣表示：式中：——機(jī)構(gòu)從動(dòng)件位置參數(shù)矩陣——機(jī)構(gòu)從動(dòng)件速度矩陣——機(jī)構(gòu)原動(dòng)件位置參數(shù)矩陣課堂小結(jié)2.矢量方程圖解法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析矢量方程，1.瞬心法對(duì)簡(jiǎn)單機(jī)構(gòu)進(jìn)行速度分析速度瞬心的概念；三心定理的應(yīng)用。兩種情況：同一構(gòu)件上兩點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)關(guān)系分析；組成移動(dòng)副兩構(gòu)件重合點(diǎn)間運(yùn)動(dòng)關(guān)系分析。速度多邊形及加速度多邊形作法及特性。3.解析法進(jìn)行運(yùn)動(dòng)分析的基本思路機(jī)構(gòu)位置方程的建立。作業(yè)：3-1、3-4、3-9、3-10（選做）、補(bǔ)充題練習(xí)

在圖示機(jī)構(gòu)中，設(shè)已知各構(gòu)件長(zhǎng)度lAD=85mm，lAB=25mm，lCD=45mm，lBC=70mm，原動(dòng)件以角速度ω1=10rad/s轉(zhuǎn)動(dòng)，試用圖解法求在圖示位置時(shí)E點(diǎn)的速度vE和加速度aE，以及構(gòu)件2的角速度ω2和角加速度ε2。預(yù)習(xí)內(nèi)容：

平面機(jī)構(gòu)力分析1.作用在機(jī)構(gòu)上的力驅(qū)動(dòng)力——促使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的力。

特征：力與受力點(diǎn)速度方向相同或成銳角。阻抗力——阻止機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)的力。

特征：力與受力點(diǎn)速度方向相反或成鈍角。

一、機(jī)構(gòu)中所受的力及力分析的目的和方法第二節(jié)平面機(jī)構(gòu)的力分析2.力分析的目的和方法目的：確定運(yùn)動(dòng)副中反力，從而計(jì)算構(gòu)件強(qiáng)度；確定機(jī)械功率、效率;

確定平衡力。方法：

不計(jì)慣性力——靜力分析（低速機(jī)械）計(jì)及慣性力——?jiǎng)討B(tài)靜力分析（高速機(jī)械）（圖解法、解析法）(1)作平面復(fù)合運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件PIPI′lh質(zhì)心處慣性力

PI=-m

aS慣性力偶矩

MI=-JS

合成為：PI'lh=MI/PI

1.一般力學(xué)方法

二、構(gòu)件慣性力的確定ABCDass

MIPIABCaSs(2)作平面移動(dòng)的構(gòu)件質(zhì)心處的慣性力

PI=-maSSaSaStaSn

(3)作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的構(gòu)件繞通過(guò)質(zhì)心的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)慣性力偶矩

MI=-JS

繞不通過(guò)質(zhì)心的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)PIPI'質(zhì)心處慣性力

PI=-maS慣性力偶矩

MI=-JS

合成：PI'S

MIMI

按一定的條件將構(gòu)件的質(zhì)量假想地用集中于若干選定點(diǎn)上的質(zhì)量來(lái)代換，并使其慣性效果與原來(lái)相同——質(zhì)量代換法。

選定點(diǎn)——代換點(diǎn)集中于代換點(diǎn)的質(zhì)量——代換質(zhì)量2.質(zhì)量代換法代換條件構(gòu)件總質(zhì)量不變；構(gòu)件質(zhì)心位置不變；構(gòu)件對(duì)質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變。mB+mK=mmBb=mKkmBb2+mKk2=JSmB=mk/(k+b)mk=mb/(k+b)k=JS/mbSBKmBmKbkm代換類(lèi)型此時(shí)可同時(shí)選定B、K兩點(diǎn)，mB=mk/(k+b)保證PI不變。mK=mb/(k+b)此時(shí)只能選定一點(diǎn)B，K點(diǎn)由計(jì)算確定，保證PI、MI均不變。滿足構(gòu)件總質(zhì)量不變；構(gòu)件質(zhì)心位置不變；構(gòu)件對(duì)質(zhì)心的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不變?！?jiǎng)哟鷵Q滿足構(gòu)件總質(zhì)量不變；構(gòu)件質(zhì)心位置不變?！o代換質(zhì)心處慣性力

PI=-maS慣性力偶矩MI=-JS

連桿質(zhì)量m，質(zhì)心s：PCIPI選定B、C兩點(diǎn)作靜代換PBI代換質(zhì)量：mb、mcB處慣性力

PBI=-mbaBC處慣性力

PCI=-mcaCABCsMI1.構(gòu)件組的靜定條件RRnncR運(yùn)動(dòng)副反力分析反力通過(guò)轉(zhuǎn)動(dòng)副中心反力沿導(dǎo)路垂線方向反力過(guò)接觸點(diǎn)沿公法線已知作用點(diǎn)，未知大小和方向已知方向，未知作用點(diǎn)和大小已知作用點(diǎn)和方向，未知大小

轉(zhuǎn)動(dòng)副移動(dòng)副高副

三、圖解法作機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析設(shè)：構(gòu)件數(shù)為n，低副數(shù)為PL，高副數(shù)為PH，基本桿組是靜定的，受力分析時(shí)，應(yīng)以基本桿組為隔離體。若運(yùn)動(dòng)副全為低副，條件為

3n-2PL=0即3n=2PL即3n–2PL

–PH

=0——力的靜定條件則：平衡方程數(shù)為3n,未知要素?cái)?shù)為2PL+PH，須滿足3n=2PL+PH2.機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析方法(1)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)分析；(3)拆桿組并逐一對(duì)基本桿組進(jìn)行受力分析，寫(xiě)出矢量平衡方程，作矢量多邊形，求解未知力。(2)求各構(gòu)件慣性力，作為外力和外力矩加在相應(yīng)構(gòu)件上；

畫(huà)出構(gòu)件上的已知外力、慣性力、拆桿組后運(yùn)動(dòng)副之間的反力。例3-8已知圖示機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件尺寸及構(gòu)件3的重量G3、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量J3，滑塊5的重量G5及生產(chǎn)阻力Fr，求各運(yùn)動(dòng)副反力及原動(dòng)件1上應(yīng)加的平衡力矩Mb。pb2b3P'b2’n3b3’kded'e’(1)運(yùn)動(dòng)分析4A1B2C3

15DEs3G3G56Frds3'4A1B2C3

15DEs3G3G5(2)求慣性力及慣性力偶矩構(gòu)件3上慣性力構(gòu)件3上慣性力偶矩FI3'h3FI3'滑塊5上慣性力FI5'G5FI5'(3)拆桿組進(jìn)行受力分析45FrR654A1B2C3

15DEs3G3FI3'h3FI5'6R34G5FrFI5R65R34(3)拆桿組進(jìn)行受力分析（續(xù)）4A1B2C3

15DEs3G3FI3'h3FI5'6G5FrFI5R65R3423FI3'h3G3R43R12R43R12FI3G3ΣMC=04A1B2C3

15DEs3G3FI5'6R21G5FrFI5R65R34R43R12FI31R61MbR63平衡力矩：Mb運(yùn)動(dòng)副反力：R61、R12、R63、R43、R65(3)拆桿組進(jìn)行受力分析（續(xù)）(3)

作力多邊形時(shí)，同一構(gòu)件上的作用力應(yīng)放在一起，成對(duì)的力銜接畫(huà)，將只知方向不知大小的力作為力多邊形的封閉邊。圖解法進(jìn)行機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析時(shí)應(yīng)注意：(2)

基本桿組外端副為轉(zhuǎn)動(dòng)副時(shí)，反力分解為沿構(gòu)件軸線和垂直于構(gòu)件軸線的兩個(gè)分力。借助于力矩平衡條件，對(duì)內(nèi)端副取力矩，求出垂直分力的大小。(1)

基本桿組的拆分順序應(yīng)從離作用有未知平衡力構(gòu)件最遠(yuǎn)的基本桿組開(kāi)始，最后剩下作用有未知平衡力的構(gòu)件，而不管該構(gòu)件是原動(dòng)件還是從動(dòng)件。本章小結(jié)機(jī)構(gòu)慣性力的確定；質(zhì)量代換法；平面復(fù)雜運(yùn)動(dòng)構(gòu)件的慣性力質(zhì)量代換的條件及代換意義

機(jī)構(gòu)動(dòng)態(tài)靜力分析。適用場(chǎng)合，分析方法及平衡力的意義作業(yè)：4-8，4-9（靜代換），4-16預(yù)習(xí)內(nèi)容：運(yùn)動(dòng)副中的摩擦、機(jī)械效率及自鎖摩擦的影響：運(yùn)動(dòng)副元素受磨損，降低強(qiáng)度、精度、壽命；發(fā)熱膨脹、運(yùn)轉(zhuǎn)不靈、潤(rùn)滑惡化；降低效率。研究目的：了解運(yùn)動(dòng)副中摩擦狀況并掌握其分析計(jì)算方法，以減小摩擦的不利影響，充分發(fā)揮其有利作用。1.研究機(jī)械中摩擦的目的四、機(jī)械的摩擦和機(jī)械效率QPv1212(1)移動(dòng)副中的摩擦平面摩擦N21F21R21法向反力N21=Q摩擦力F21=fN21=fQ合成為總反力R21

——摩擦角tan

=F21/N21=f考慮摩擦?xí)r，移動(dòng)副中總反力偏離法向一摩擦角。

偏離方向與運(yùn)動(dòng)方向相反。2.運(yùn)動(dòng)副中的摩擦

12Qv12P

槽面摩擦N21/2N21/2F21法向反力

N21=Q/sin

摩擦力

F21=fN21=fQ/sin=fvQ

fv=f/sin

——當(dāng)量摩擦系數(shù)tan

v=fv

v——當(dāng)量摩擦角

vR21

受力分析

v12QP21N21F21滑塊沿斜面勻速上升法向反力N21摩擦力F21合成為總反力R21R21

P+Q+R21=0驅(qū)動(dòng)力P=Qtan(+)PQR21

+

受力分析滑塊沿斜面勻速下降法向反力N21摩擦力F21合成為總反力R21P'+Q+R21=0

阻抗力P'=Qtan(-)

v12QP'21N21F21R21

-

P'QR21當(dāng)

＜

時(shí)，P'為負(fù)

——驅(qū)動(dòng)力螺母逆Q而上時(shí)P=Qtan(

+

)即正行程M=Pd2/2=