机构静力分析基础

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机械分析应用基础03第三章机构静力分析基础

解：建立直角坐标系xoy。
根据合力投影定理，有：
FRx＝ ΣFx＝F1x+ F2x + F3x + F4x ＝F1cosα1＋F2cosα2＋F3 cosα3＋F4 cosα4 ＝0.2 cos30°＋0.3cos45°＋0.5 cos0＋0.4cos60° ＝ 1.085kN
FRy ＝ ΣFy＝F1y+ F2y + F3y + F4y ＝－ F1sinα1＋F2sinα2＋F3sinα3－F4sinα4 ＝－ 0.2sin30°＋0.3sin45°＋0.5sin0－0.4 sin60° ＝－0.234kN
刚体和变形体刚体——忽略受力后微小变形的力学模型。
F
F´
F
F´
例如：研究塔吊不致倾倒，确定所需配重时，视其为刚体。
刚体和变形体变形体——不能忽略受力后微小变形的力学模型。
F
F´
例如：研究组成塔吊的每一根杆件时，视其为变形体。
2．力的性质性质1 二力平衡公理不计自重的构件在二力作用下平衡的必要和充分条件：二力等值、反向、共线。
矢量表达式为： F1= －F2
二力构件（二力杆）——作用有二力而处于平衡的构件。
二力杆上的两个力必沿两力作用点的连线（与构件形状无关），且等值、反向。
2．力的性质性质1 二力平衡公理例如：
性质2 加减平衡力系公理在作用于构件的力系中，加上或减去任意个平衡力系，不改变原力系对构件的作用效应。
第三章机构静力分析基础
第一节静力分析的基本概念第二节平面机构中约束类型及约束反力第三节平面机构中约束反力的求解第四节运动副的摩擦与自锁第五节回转件平衡的动态静力分析
第三章机构静力分析基础

第1章构件的静力分析

1.2
平面汇力交系
（2）平面汇交力系合成的解析法 1）合力投影定理：力系的合力在某轴上的投影，等于力系中各力在同一轴上投影的代数和。
光滑面约束
1.1 静力分析基础-约束
（3）约束特点：只限制物体在接触点沿接触面的公法线方向指向约束物体的运动，而不限制物体沿接触面切线方向的运动。（4）约束反力的方向：通过接触点沿接触面公法线方向并指向被约束物体。通常用FN表示。
1.1 静力分析基础-约束
案例1-1 重力为P的圆球放在木板AC与墙壁AB之间，如图3-10所示。设板AC重力不计，试作出木板与球的受力图。
活动铰链支座约束符号表示
约束反力的方向表示
1.1 静力分析基础-约束
4.固定端约束（1）实例观察：外伸房屋的凉台、装卡加工用刀具的刀架。（2）概念：物体的一部分固嵌于另一物体所构成的约束称为固定端约束。
1.1 静力分析基础-约束
（3）约束的特点:固定端约束限制物体在约束处沿任何方向的移动和转动。
二力平衡公理与作用与反作用定律的区别？
☆ 想一想
1.1 静力分析基础-公理
案例分析
1.1 静力分析基础-约束
【案例导入】曲柄冲床是钣金生产行业中常用的生产设备，如图,曲柄作为主动件带动冲头实现作业过程。
a ) 曲柄压力机外观结构图
b ) 曲柄压力机机构运动示意图曲柄压力机
1.1 静力分析基础-约束
（3）构件的受力图：在分离体上画出它所受的全部主动力和约束反力，这种表示构件受力情况的简明图形称为构件的受力图。
1.1 静力分析基础-受力图
1.绘制受力图的一般步骤为：（1）确定研究对象，解除约束，画出研究对象的分离体简图；（2）根据已知条件，在分离体简图上画出的全部主动力；（3）在分离体的每一约束处，根据约束的类型画出约束反力。

机械基础第二章杠杆的静力分析

=
=
★力矩与力偶矩的区别:
共同点:
1.都使物体产生转动的效应； 2.两者量纲相同[力的单位]×[长度的单位]
不同点:
1.力矩与力的位置有关，力的位置不同，臂不同，力矩值也不同。 2.力偶矩与矩心的位置无关，力偶在其作用平面内可任移动或转动，而不改变该力偶对物体的转动效应。
2.3
约束力、约束反力、力系和受力图应用
G
F N
• 分析图中的约束和约束反力？
• 气球受到人的约束
• 人对气球有一个向下的约束反力
气球
约束反力人
被约束体
约束
2. 常见的约束类型
1. 柔性约束 2. 光滑面约束 3. 铰链约束 4. 固定端约束
1．柔性约束
定义：
忽略摩擦，把实际中的绳索、链条、胶带等看成十分柔软又不可伸长的柔索，它限制了被约束体沿索向向外的运动。用符号“FT”表示。
F
N G
• 静止放在桌面上的书
G
• 静止的电灯
• ★二力平衡与作用力和反作用力的区别： • 力的平衡是作用在同一物体上的两个力； • 作用力和反作用力是作用在不同物体上的。
二力平衡
作用力和反作用力
相互作用力和平衡力的区别与联系
对象比较相同点大小相等、方向相反、作用在同一直线上一对相互作用力一对平衡力
• Ｆ＝－Ｆ′
F’
F
• 讨论：关于作用力和反作用力，下面说法中正确的是：（C ） A、一个作用力和它的反作用力的合力等于零． B、作用力和反作用力可以是不同性质的力． C、作用力和反作用力同时产生，同时消失． D、只有两个物体处于相对静止时，它们之间的作用力和反作用力的大小才相等．
• 性质二（二力平衡公理）： 1. 定义：一个物体受到两个力的作用，保持静止状态或匀速直线运动状态，这两个力是一对平衡力，叫二力平衡。 2. 条件：这两个力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上，且作用在同一物体上的两个力物体上。 3.特点：彼此平衡的两个力的合力一定为零。

机械设计基础期末复习指导要点

机械设计基础期末复习指导（数控技术专业适用）第一章机构静力分析基础1．力的基本概念及其性质（1）力的定义物体间相互的机械作用，这种作用使物体的运动状态(力的外效应)、形状或尺寸发生改变(力的内效应)。

（2）力的三要素力的大小、方向和作用点。

2．静力学定理（1）二力平衡定理作用于刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等、方向相反，作用在一条直线上。

（2）三力平衡汇交定理构件在三个互不平行的力作用下处于平衡，这三个力的作用线必共面且汇交于一点。

3．约束和约束力应掌握四类常用的约束模型：柔性体约束、光滑面约束、铰链约束、固定端约束。

了解约束性质，掌握约束力的画法。

4．物体的受力分析及受力图（1）根据要分析的问题，确定研究对象；（2）解除研究对象的约束画出研究对象的分离体；（3）在分离体上画出全部主动力；（4）在分离体解除约束的地方按约束的类型或性质画出约束力。

5．力的投影和分解（1）力的投影和正交分解（2）合力投影定理合力在某一轴上的投影等于各分力在同轴上投影的代数和。

6．力矩与力偶（1）力矩力使物体产生转动效应的量度称为力矩。

（2）合力矩定理力系合力对某点的力矩等于力系各分力对同点力矩的代数和。

（3）力偶及其性质使物体产生转动效应的一对大小相等、方向相反、作用线平行的两个力称为力偶。

力偶矩的大小、转向和作用平面称为力偶的三要素。

力偶的基本性质：a．力偶无合力，在坐标轴上的投影之和为零。

b．力偶对其作用平面内任一点的力矩，恒等于其力偶矩，而与矩心的位置无关。

7．力的平移定理作用于刚体上的力F，可平移到刚体上的任一点O，但必须附加一力偶，其附加力偶矩的大小等于原力F对O点的力矩。

8．平面力系的平衡方程若力系是平衡力系，则该力系向平面任一点简化的主矢和主矩为零。

即：平面平衡力系在两坐标轴投影的代数和等于0，对平面上任意点力矩代数和等于0。

∑F x＝0 ∑F y＝0 ∑M O（F）＝09．求解平面一般力系平衡问题的步骤（1）选择研究对象；（2）受力分析；（3）列平衡方程，求解未知力。

3第三章平面机构的静力分析

＝－ 0.2sin30º ＋0.3sin45º ＋0.5sin0－0.4 sin60º ＝－0.234kN
第三章
平面机构的静力分析
合力的大小：
FR ( FR x )2 ( FR y )2 (1.085 )2 (0.234 )2 1.11kN
合力的方向：
tan
F F
平衡力系——作用于物体并使其保持平衡状态的力系。
第三章
平面机构的静力分析
任何物体受力后都将或多或少地发生变形。
刚体——忽略受力后微小变形的力学模型。
F F´
F
F´
微小变形对零件或构件的平衡问题影响甚微，作静力分析时将其视为刚体。
第三章
平面机构的静力分析
变形体——不能忽略受力后微小变形的力学模型。
第三章
平面机构的静力分析
性质4 作用与反作用定律 ——作用力与反作用力总是大小相等、方向相反、作用线相同，并分别作用在这两个构件上。作用力与反作用力——两构件间相互作用的力。性质5 合力投影定理
——力系的合力在某一直角坐标轴上的投影，等于力系中各分力在同一轴上投影的代数和。
第三章
平面机构的静力分析
汽车刹车的操纵机构
第三章
平面机构的静力分析
解：分析：此题如果直接由力矩定义式MB(F)=±Fd求解，力臂d不容易确定，但题目已给出力F作用点A与矩心B的铅直距离a＝0.25 m，水平距离b＝0.05 m，因此，应用合力矩定理可方便地计算力矩。（1）将力F分解为水平和铅直方向两分力Fx、Fy，这两分力的力臂就是a和b，则： Fx= Fcosα= 300×cos30°= 260 N Fy= Fsinα= 300×sin30°=150 N （2）由合力矩定理可得： MB(F)=MB(Fx)+MB(Fy)=Fx a－Fyb =260×0.25－150×0.05=57.5 N· m

2021年国家开放大学电大《机械设计基础》章节测试题参考答案

2021年国家开放大学电大《机械设计基础》章节测试题参考答案绪论1.机器是由机构组合而成的，机构的组合一定就是机器。

（×）2.机构都是可动的。

（√）3.所有构件一定都是由两个以上零件组成的。

（×）4.如图所示，已知一重量的物体放在水平面上，水平面和物体间的摩擦系数。

请分析下列情况：（1）（4 分）当作用在物体上的水平力时，（B）。

A.摩擦力为 0，物体处于平衡状态B.摩擦力为 10N，物体处于平衡状态C.摩擦力为 20N，物体处于平衡状态D.摩擦力为 40N，物体滑动（2）（4 分）当作用在物体上的水平力时，（B）。

A.摩擦力为 0，物体处于平衡状态B.摩擦力为 10N，物体处于平衡状态C.摩擦力为 20N，物体处于平衡状态D.摩擦力为 40N，物体滑动（3）（4 分）当作用在物体上的水平力时，（B）。

A.摩擦力为 0，物体处于平衡状态B.摩擦力为 10N，物体处于平衡状态C.摩擦力为 20N，物体处于平衡状态D.摩擦力为 40N，物体滑动一.机构静力分析基础1.只受两个力作用但不保持平衡的物体是二力构件。

（×）2.悬挂的小球静止不动是因为小球对绳向下的重力和绳对小球向上的拉力相互抵消的缘故。

（×）3.作用于刚体上某点的力，作用点沿其作用线移动后，不改变原力对刚体的作用效果。

（√）4.刚体上作用力偶的力偶矩大小与矩心的具体位置无关。

（√）5.作用在刚体上的二力平衡条件是。

A.大小相等、方向相反、作用线相同、作用在同一刚体上B.大小相等、方向相同、作用线相同、作用在同一刚体上C.大小相等、方向相反、作用点相同D.大小相等、方向相反、作用线相同、作用在两个相互作用物体上6.下图所示的受力系统中，杆AB 的正确受力图为 D 。

A. B.C. D.7.如图所示，已知一重量 G=100N 的物体放在水平面上，水平面和物体间的摩擦系数 fs=0.3。

请分析下列情况：（1）当作用在物体上的水平力 F=10N 时，（B）。

Nastran静力分析1-3章

• 主要产品：
• 1）大型通用有限元程序 MSC/NASTRAN
• 2）非线性有限元分析程序 MSC/MARC
• 3）三维非线性和瞬态动力学软件 MSC/DYTRAN • 4）通用有限元前后置处理系统 MSC/PATRAN • 5）结构疲劳寿命预测仿真系统 MSC/FATIGUE • 6）机构运动仿真软件 MSC/ADAMS • 7）通用有限元分析系统 MSC/NASTRAN for Windows • 8）基于CAD技术的有限元前后处理器 MSC/ARIES
第三章
NASTRAN有限元模型知识
离散化结构的描述
l
l l
有限元模型所需数据：
坐标系模型几何
l
l l l
有限单元
载荷边界条件材料性质
坐标系
MSC/NASTRAN 有直角笛卡尔坐标系 , 称为基本坐标系 , 也称缺省坐标系 MSC/NASTRAN允许建局部坐标系, 包括直角、柱面(r,θ,z)与球面坐标系(r,θ,φ)
17）机构运动仿真系统 MSC/WORK MODEL
18) 控制仿真系统 MSC/EASY 5
MSC产品应用
航空航天、机械、汽车、船舶、铁道、建筑电子、化工、材料、核能、冶金、地矿、生物医学及教学与科研等领域和部门
92%的机械设计制造; 97%的汽车; 95%的航空航天;98%国防。 MSC公司产品占CAE领域40%市场
1997年, MSC/NASTRAN V70版
2001年,MSC/NASTRAN2001版
3
MSC/NASTRAN主要特点与功能
• MSC/NASTRAN 的主要特点
1)大型、通用、功能齐全、适用面广 2)极高的软件可靠性 3)世界领先的计算结构技术先进性

平面机构的动态静力分析

▼对相应构件加上惯性力；
▼动力学反问题求解。已知运动状态和工作阻力，求平衡力
矩，运动副反力及变化规律。在此基础上求机座的摆动力和
摆动力矩。
主要内容
§1-1刚体运动惯性力的简化 §1-2平面连杆机构的动态静力分析 §1-3平面凸轮机构的动态静力分析
机械动力学
§1-1刚体运动惯性力的简化
机械系统是由各种构件组成，每一个构件是一个刚体，刚体的
yc3
xc3
2
3 xd
（2）取整体为对象：受力如图。
F3 yI
其中：
Md
F3 xI
F4 xI
FRAy
M 3Ic
FRDy
机械动力学
（3）列方程求解
取AB为对象：
F3 yIMd来自F4 xIFRAx FRAy
M 3Ic
F3 xI
FRDy
机械动力学
§1-2平面连杆机构的动态静力分析方法2：达朗贝尔原理求解
机械动力学
§1-1刚体运动惯性力的简化
一、刚体作平移向质心C简化：
刚体平移时惯性力系合成为一过质心的合力。
FI1
FI
FI2
FIn
机械动力学
§1-1刚体运动惯性力的简化
二、定轴转动刚体
条件：具有质量对称平面，质量对称平面垂直于转轴，质心在质量对称平面内的简单情况。
直线 i :平移,过Mi点，
作用线过C点
机械动力学
§1-2平面连杆机构的动态静力分析
一、构件的惯性力简化
当构件作一般的平面运动时，某瞬时的角速度和角加速度及质心加速度分别为
构件的质量及对质心的转动惯量为
mi riC
J iCi
将虚加在构件上的惯性力向质心简化

第三讲机构的力分析

lCD cos 3 F32 y lCD sin 3 F32 x l DS 3 cos( 3 )( m3 a S 3 y G3 ) l DS 3 sin( 3 )( m3 a S 3 x ) J S 3 3 M r
4）建立代数方程
a[i, j ] x[i ] = b[i ]
3x
( DS 3 ) y l DS 3 sin( 3 )
G3 y G3
FI 3 x m3 a S 3 x
M I 3 J S 3 3
FI 3 y m3 a S 3 y
由矢量方程可得
F32 x F43x m3 a S 3 x
F32 y F43 y G3 m3 a S 3 y
（5-4）（5-5）
arctan( 1 T 2 / T )
1）构件1
注：图中约束反力与平衡力矩均为未知量，设其均为正方向（不要根据图中力的方向列方程）。
这里
从而得
符号表明与 F41方向相反而不是负号
2）构件2
F32 F21 G 2 FI 2 0
(BS 2 ) (G 2 FI 2 ) (BC) F32 M I 2 0
x[i ]
机构力分析中未知量总共有：
F21x F21y F32x F32y F43x F43y F14x F14y Mb
例如以构件1为例：
(5-8) (5-9) (5-10) b(1)=0， b(2)=-G1 a(3, 1)= -lABsinφ1
b[i ]
a(3, 2)= -lABcosφ1
a[i, j ]
举例：机构运动与动态静力分析
l BC
l DS 3

平面连杆机构动态静力分析

平面连杆机构是由若干刚性构件通过低副（转动副或移动副）连接，且各构件的运动平面均相互平行的机构。
分类
根据构件之间的相对运动关系，平面连杆机构可分为闭式连杆机构和开式连杆机构两大类。闭式连杆机构的构件数目较多，形成一个或多个封闭环；开式连杆机构的构件数目较少，没有封闭环。
工作原理及特点
工作原理
03
多体动力学仿真技术不足
发展多体动力学仿真技术，实现机构运动学和动力学的精确模拟。
未来发展趋势预测
智能化设计
利用人工智能、机器学习等技术，实现平面连杆机构的自动化设计和优化。
高性能计算应用
借助高性能计算技术，提高分析速度和精度，实现复杂机构的实时仿真。
多学科交叉融合
结合机械工程、计算机科学、数学等多学科知识，推动平面连杆机构动态静力分析技术的发展。
案例二：复杂平面连杆机构
机构描述
复杂平面连杆机构通常由较多的构件组成，且构件之间的连接和运动关系更为复杂，如多杆机构为复杂的分析方法和计算工具，如有限元分析、多体动力学仿真等，以准确地求解机构的动态静力参数。
案例分析
例如，对于多杆机构，可以通过建立机构的刚体动力学模型，分析其运动过程中的动态静力特性，如构件的应力、变形以及整体机构的稳定性等。
例如，对于一种高速平面连杆机构，可以通过优化设计方法提高其动态平衡性能，减少振动和噪音；同时，通过精确的加工和装配工艺保证其运动精度和稳定性。
实验验证与结果讨论
05
实验设计思路及步骤
设计思路
通过搭建平面连杆机构实验平台，模拟机构的实际运动情况，采集相
关数据进行动态静力分析。
搭建实验平台
平面连杆机构的工作原理是通过各构件之间的相对运动来传递运动和动力。在机构运行过程中，主动件作等速转动或往复移动，从动件则根据机构类型和参数的不同，实现预期的复杂运动规律。

机械原理(第4章平面机构的力分析)

一、作用在机构上的力：作用在机构上的力：
6.附加动压力：在运动副反力中，由惯性力引起的部分， 6.附加动压力：在运动副反力中，由惯性力引起的部分，称为附加动压力附加动压力。对于高速机械来讲，其值比较大。附加动压力。对于高速机械来讲，其值比较大。而机械在静态时对应的是静态附加动压力。而机械在静态时对应的是静态附加动压力。 1、小型低速机械可以不考虑重力、惯性力的影响；、小型低速机械可以不考虑重力、惯性力的影响；注意 2、一般在进行力分析时，可以不考虑摩擦力，但对、一般在进行力分析时，可以不考虑摩擦力，于摩擦力影响比较大，于摩擦力影响比较大，特别是依靠摩擦力来作功时则必须考虑；则必须考虑； 3、高速、重载的情况下由于惯性力远大于重力，可、高速、重载的情况下由于惯性力远大于重力，以不考虑重力。以不考虑重力。总的来说作用在机械上的力可以归并为两大类：总的来说作用在机械上的力可以归并为两大类：驱动力和阻抗力。驱动力和阻抗力。
质点的达郎伯原理—当非自由质点运动时，质点的达郎伯原理当非自由质点运动时，作用于当非自由质点运动时质点的所有力和惯性力在形式上形成一平衡力系。质点的所有力和惯性力在形式上形成一平衡力系。
机构的力分析法具体包括图解法和解析法，本章采用图解法。机构的力分析法具体包括图解法和解析法，本章采用图解法。
Northwest A&F University
第四章平面机构的力分析
一、作用在机构上的力：作用在机构上的力：
摩擦力和介质阻力在某些情况下也可能是有效阻力，摩擦力和介质阻力在某些情况下也可能是有效阻力，有效阻力注意甚至为驱动力比如磨床砂轮受到工件给与的摩擦力，驱动力。甚至为驱动力。比如磨床砂轮受到工件给与的摩擦力，搅拌机叶轮所受到的被搅拌物质的阻力等等均为有效阻力。阻力。 3.重力：地心对构件的引力。 3.重力：地心对构件的引力。重力其特征是机构的重心向下运动时重力为驱动力，其特征是机构的重心向下运动时重力为驱动力，重力所作是机构的重心向下运动时重力为驱动力的功是正功；机构的重心向上运动时重力为阻抗的功是正功；机构的重心向上运动时重力为阻抗正功力，重力所作的功是负功；重力所作的功是负功；负功重力在物体的一个运动循环过程中所做的功的总和为零。重力在物体的一个运动循环过程中所做的功的总和为零。

机构的动态静力分析

1
6
（三）平面连杆机构的动态静力分析方法机构力分析的任务是确定运动副中的反力和需加于
机构上的平衡力。
在机械原理中规定：
将各运动副中的反力统一表示为 FRij 的形式.
即构件i作用于构件j上的反力，且规定 i j
构件j作用于构件i上的反力 FRji 则用 FRij 表示。
1
7
例：机构动态分析的解析法 1、构件的惯性力和惯性力矩两种特殊情况：
一。
1
2
1.1 平面连杆机构的动态静力分析
（一）几个基本定义 1、机构机构是机器实现其运动学功能的基本组成。
机构是由两个以上的构件，彼此间形成一定型式的“可动联接”，实现运动和力的传递与变换，且各构件间具有确定的相对运动。
机构的结构设计是机构的“运动学机构设计”。
着重是从运动、自由度与约束的基本特征来研究机构
勃朗宁重机枪就用到了
反凸轮机构，它在节套
后坐时，使枪机加速后
坐，以利弹壳及时退出。 1
17
2、凸轮机构的分类这种凸轮是一个具有变化的向径
盘形凸轮：的盘形构件绕固定轴线回转。
按凸轮的形状分：
这种凸轮是一个在圆柱面上开圆柱凸轮：有曲线凹槽，或是在圆柱端面
上作出曲线轮廓的构件。
1
18
2、凸轮机构的分类尖端推杆：这不种大推和杆速易度磨较损低的,只场适合用,于如作仪用表力等。
从动件在凸轮廓线驱动下作上升 -停歇-下降-停歇的周期性运动，其位移为s，即
（从最低位置——基园半径 r0
处算起）为凸轮转角的函数，
是一个已知量。
1
20
凸轮和从动件的受力图从动件所受的工作载荷为G，是随凸轮转角而变化的一个已知量

国家开放大学《机械设计基础》形考任务1-4参考答案

国家开放大学《机械设计基础》形考任务1-4参考答案形考作业1第1章静力分析基础1．取分离体画受力图时，（CEF）力的指向可以假定，（ABDG）力的指向不能假定。

A．光滑面约束力B．柔体约束力C．铰链约束力D．活动铰链反力E．固定端约束力F．固定端约束力偶矩G．正压力2．列平衡方程求解平面任意力系时，坐标轴选在(B）的方向上，使投影方程简便；矩心应选在(G）点上，使力矩方程简便。

A．与已知力垂直B．与未知力垂直C．与未知力平行D．任意E．已知力作用点F．未知力作用点G．两未知力交点H．任意点3．画出图示各结构中AB构件的受力图。

参考答案：4．如图所示吊杆中A、B、C均为铰链连接，已知主动力F＝40kN,AB＝BC＝2m,α＝30︒.求两吊杆的受力的大小。

参考答案：列力平衡方程：ΣFx=0又因为AB=BCF A ﹒sinα=FC﹒sinαF A =FCΣFY=02FA﹒sinα=F∴FA =FB=F/ 2sinα=40KN第2章常用机构概述1．机构具有确定运动的条件是什么?参考答案：当机构的原动件数等于自由度数时，机构具有确定的运动。

2．什么是运动副？什么是高副？什么是低副？参考答案：使两个构件直接接触并产生一定相对运动的联结，称为运动副。

以点接触或线接触的运动副称为高副，以面接触的运动副称为低副。

3．计算下列机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。

参考答案：（1）n=7,P L =10,P H =0 F=3n-2P L -P H=3×7-2×10-0=1C 处为复合铰链（2）n=5,P L =7,P H =0 F=3n-2P L -P H =3×5-2×7-0 =1（3）n=7,P L =10,P H =0 F=3n-2P L -P H=3×7-2×10-0 =1（4）n=7,P L =9,P H =1 F=3n-2P L -P H =3×7-2×9-1 =2E、Eˊ有一处为虚约束，F 为局部自由度第3章平面连杆机构1．对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取___为机架，将得到双曲柄机构。

掌握构件惯性力的确定方法和机构动态静力分析的方法;-培训课件.ppt

F21 = fN 21 = kfQ 令kf = fv F21 = fvQ
不论两运动副元素的几何形状如何，两元素间产生的滑动摩擦力均可用通式：F21 = fN 21 = fvQ 来计算。
ƒv ------当量摩擦系数
..
14
一、移动副中的摩擦（续）
5）槽面接触效应当运动副两元素为槽面或圆柱面接触时，均有ƒv＞ƒ
i =1
2）代换前后构件的质心位置不变；
以原构件的质心为坐标原点时，应满足：
n

mi xi
i =1 n
=
0
mi yi
i =1
= 0
3）代换前后构件对质心的转动惯量不变。
( ) n
mi
x
2 i
+
y
2 i
= Js
i =1
..
8
二、质量代换法（续）
4. 两个代换质量的代换法
用集中在通过构件质心S 的直线上的B、K 两点的代换质量mB 和 mK 来代换作平面运动的构件的质量的代换法。
=
d2 2
Qtg (a
..
-v)
21
三、转动副中的摩擦
1. 轴颈摩擦
..
22
三、转动副中的摩擦（续）
1）摩擦力矩和摩擦圆
摩擦力F21对轴颈形成的摩擦
力矩 M f = F21r = f vQr
①
用总反力R21来表示N21及F21
由力平衡条件
R21 = -Q ②
Md = -R21×= -M f
..
10
§4–3 运动副中的摩擦力的确定
1. 移动副中摩擦力的确定
F21=f N21 当外载一定时，运动副两元素间法向反力的大小与运动副两元素的几何形状有关：

机械原理-机构动态静力分析解析法

f(ns1,1) fr(n3,2) k2 n2 ti(k2) fr(n2,1)
fi(ns2,2)
fi(ns2,1)
ns2 fnn2,2)
k1 fr(n1,2)
n3
fr(n3,1)
nn2
f(nn2,1)
n1
fr(n1,1)
六杆机构动态静力分析例
7
3 y 1 1
构件号质心位置点号质量(kg) 转动惯量(kg-m2) 1 1 50 1.3
5 2
9 6
4
5
6
k1 k2 p vp ap t e fr
虚 n1 n2 n3 ns1 ns2 nn1 nn2 nexf 实
5 10 6 9 6
0
6
6
4 5
p vp ap t e fr
虚 n1 n2 n3 ns1 ns2 nn1 nn2 nexf
k1 k2 p
vp ap t
e fr
实
3 2 4
7 8
0
5
0
2 3 p vp ap t e fr
7
3 2
4 3 8
5
2
主程序及结果
①
3
1
虚 n1 ns1 nn1 k1 p ap e fr tb
实
1
1
3
1
p ap
e
fr
tb
平衡力的简易求法
根据虚位移原理
(F
dsi Ti d i ) 0 i
d i i dt
i i i
Tb 1
dsi vi dt
i
(F v T )
i i i i ix ix
1
(F v T ) 0

第13讲平面连杆机构动态静力分析

第13讲平面连杆机构动态静力分析平面连杆机构是由直线运动连杆组成的机械系统，被广泛应用于各种机械设备中。

平面连杆机构的动态静力分析是对连杆机构在运动过程中的受力和运动性能进行研究和分析的过程。

本文将从动力学和静力学两个方面来介绍平面连杆机构的动态静力分析。

一、动力学分析平面连杆机构的动力学分析主要研究机构在运动过程中的受力和运动性能。

动力学分析涉及到速度、加速度、力矩等物理量的计算和分析。

1.速度分析速度分析是指根据机构的几何形状和约束条件，计算机构各个连杆和构件的速度。

常用的方法有几何法、瞬心法和向量法等。

2.加速度分析加速度分析是指根据机构的几何形状、约束条件和速度，计算机构各个连杆和构件的加速度。

常用的方法有几何法、瞬心法和向量法等。

3.力矩分析力矩分析是指根据机构的几何形状、约束条件、速度和加速度，计算机构各个连杆和构件的力矩。

根据牛顿第二定律，力矩等于物体的质量乘以加速度，根据连杆机构的几何形状和运动状态，可以计算出各个连杆和构件的力矩。

二、静力学分析平面连杆机构的静力学分析主要研究机构在静态平衡条件下的受力和力矩分布。

静力学分析可以用于评估机构的工作性能和稳定性。

1.均衡方程静力学分析的基础是建立连杆机构的均衡方程，即根据物体的几何形状和约束条件，建立物体受力和力矩平衡的方程。

通过求解这些方程，可以得到机构的受力和力矩分布。

2.受力分析受力分析是指根据机构的几何形状、约束条件和力矩，计算机构各个连杆和构件的受力。

受力分析可以帮助我们了解机构在运动过程中的受力情况，从而确定机构的结构设计和增加机构的稳定性。

3.力矩分析力矩分析是指根据机构的几何形状、约束条件和受力分析，计算机构各个连杆和构件的力矩。

力矩分析可以帮助我们确定机构的受力情况，从而评估机构的工作性能和稳定性。

平面连杆机构的动态静力分析是机械工程中重要的研究内容之一、通过动态静力分析，可以了解机构运动过程中的受力和运动性能，并根据分析结果进行机构的设计和优化。

机械设计基础考核说明要点

机械设计基础考核说明（试行）一、课程性质与任务《机械设计基础》是数控技术及相关专业学生必修的一门专业基础课。

本课程的教学内容主要包括：机构静力分析基础；构件内力分析及强度计算；常用机构的组成和工作特性；通用机械零件设计的基本知识。

通过本课程的学习，使学生掌握工程中简单力学问题的分析方法、典型变形下构件强度的基本知识，掌握常用机构的原理、运动分析和通用机械零件的结构、工艺及强度校核等基本知识，并初步具有分析和选用机械零件及简单机械传动装置的能力，为学习后续课程和将来从事专业技术工作打下必要的基础。

二、关于课程考核的说明考核对象：电大理工科类数控技术专业开放教育专科学生。

考核方式：采用形成性考核和终结性考试相结合的方式。

考核依据：本课程所用教学大纲为2006年审定通过并下发执行的电大数控技术专业《机械设计基础教学大纲》；所用文字教材为刘颖教授主编2006年8月由中央电大出版社出版的《机械设计基础》。

本课程考核说明是形成性考核和终结性考试命题的基本依据。

课程总成绩的记分方法：形成性考核成绩在课程总成绩中占20%，终结性考试成绩在课程总成绩中占80%。

课程总成绩为百分制，60分为合格。

形成性考核的要求和形式：形成性考核的形式为平时表现和平时作业。

能够认真学习，按时、按质、按量完成平时作业者方可得满分。

终结性考试的要求和形式：按照课程的基本教学要求，考核内容主要包括：机构静力分析基础；构件内力分析及强度计算；常用机构的组成和工作特性；通用机械零件设计的基本知识。

具体考核要求分为几个层次：掌握：要求学生能够全面、深入理解和熟练掌握所学内容，并能够用所学的内容分析和解答与实际应用相关的问题，能够举一反三。

熟悉：要求学生能够较好地理解和掌握相应内容，并能够进行简单分析和判断。

了解：要求学生能够一般地了解所学内容。

组卷原则：在教学大纲和考核说明所规定的目的、要求和内容范围之内命题。

在教学内容范围之内，按照理论联系实际原则，考察学员对所学知识应用能力的试题，不属于超纲。

塑性分析的基本方法有静力法

塑性分析的基本方法有静力法、机构法、弯矩平衡法。

静力法以下限定理为基础，目的在于寻求一个既满足平衡条件、又符合全塑性弯矩条件（M<=Mp）的弯矩图。

相应于这个弯矩图的荷载，仅为结构塑性破坏荷载的下限。

仅当弯矩达到Mp值（亦即形成塑性铰）的截面数目，足以使结构变成机构时，这个荷载才是真正的塑性破坏荷载。

静力法适用于超静定次数较低的梁和刚架。

机构法以上限定理为基础。

它的任务是：从所有可能的破坏机构中，选出相应于最小塑性极限荷载的一个机构，便是真正的破坏机构，这个最小塑性极限荷载即真正的塑性破坏荷载。

作为校核，这个相应破坏机构的弯矩图应处处不超过Mp。

弯矩平衡法寻找一个与外荷载平衡的弯矩分布方案，构件的截面即按这种弯矩分布确定。

事实上，可以找到许多个弯矩分布方案，其中每一个分布方案都可以和外荷载平衡。

在实际设计中，可以选用导致最小结构重量的方案，因为最小重量和经济方案是密切相关的。