四杆机构构件的受力分析和强度
哈工大(威海)机械原理知识点整理
哈工大（威海）《机械原理》知识点整理整理人：131310405郭勇辰第一章1.机械是机器与机构的总称。
2.机器是一种人为实物组合的具有确定机械运动的装置，用来完成有用功、转换能量或处理信息，以代替或减轻人类的劳动。
3.现代化机器具有四个组成部分：原动机、传动机、执行机构和控制系统。
4.一部机器通常包含一个或若干个机构。
机构是一个具有相对机械运动的构件系统，或称它是用来传递与变换运动和动力的可动装置。
第二章1.构件与零件的区别在于：构件是运动的单元，而零件是制造的单元。
一个构件既可以是一个零件，也可以是由若干零件装配而成的刚性体。
2.运动副：两构件间的直接接触又能产生一定相对运动的活动连接成为运动副。
3.一个运动副引入的约束数目最多只能是5个，最少是1个。
4.运动链：若干构件通过运动副连接而成的构件系统称为运动链。
运动链中各构件首位封闭，则称为闭式链，否则为开式链。
5.机构：如果将运动链中的一个构件固定作为参考坐标系，则这种运动链称为机构。
6.运动副的分类：把引入1个约束的运动副称为Ⅰ级副，以此类推；以面接触的运动副称为低副，以点或线接触的运动副称为高副；如果两运动副元素间只能相互做平面平行运动，则称之为平面运动副，否则为空间运动副；7.不按比例绘制的运动简图成为机构示意图。
8.机构运动简图的单位为m/mm（图纸上1mm所代表的真实长度）。
9.自由度：确定一个构件或机构的运动（或位置）所需的独立参数的数目。
10.机构具有确定运动的条件是：机构的自由度大于零，且机构的原动件数目等于机构的自由度数。
11.计算自由度时注意三种情况：复合铰链、局部自由度、虚约束。
12.复合铰链：由两个以上构件在同一处构成的重合转动副。
13.局部自由度：不影响整个机构运动的自由度。
14. 虚约束：起重复限制作用的约束。
（虚约束的几种情况在P17）15. 三维空间中，一个活动构件具有6个自由度。
16. 任何机构都包含机架、原动件和从动件系统三个部分。
液压支架四连杆机构设计及运动学分析
01 引言
03 参考内容
目录
02 机构设计
引言
液压支架是煤矿井下综采工作面的重要设备之一，用于支撑顶板和护帮，以 保证作业安全。四连杆机构是液压支架的重要组成部分，对支架的支撑力和稳定 性有着重要影响。本次演示将介绍液压支架四连杆机构的设计及运动学分析，旨 在为优化支架性能提供理论支持。
在仿生机器人的研究领域中，四足仿生马机器人是一种非常经典的案例。四 足动物，尤其是马，具有非常优异的运动性能和适应能力，因此模仿其运动特征 的机器人具有广泛的应用前景。本次演示将介绍一种凸轮连杆组合机构驱动的四 足仿生马机器人的构型设计与运动学建模分析。
该仿生马机器人主要由凸轮连杆组合机构、驱动装置和四肢关节等组成。其 中，凸轮连杆组合机构是机器人的核心组成部分，其作用是模拟马腿部的运动特 征，包括马腿的伸展和收缩。驱动装置则是控制凸轮连杆组合机构运动的关键部 件，其作用是提供动力，使机器人可以自主运动。四肢关节则是连接凸轮连杆组 合机构和驱动装置的枢纽，其作用是传递运动和动力。
1、降低摩擦损失：减少活塞、连杆和曲轴之间的摩擦是提高内燃机效率的 重要途径。我们可以采用低摩擦材料和润滑技术来降低摩擦损失。
2、优化结构布局：通过改变活塞、连杆和曲轴的结构布局，可以改善力的 传递路径，提高机构的稳定性和效率。例如，可以改变活塞形状、连杆长度和曲 轴半径等参数来优化结构布局。
3、精确控制燃烧过程：燃烧过程是内燃机工作的核心过程之一。通过精确 控制燃烧过程，可以优化燃烧效率，减少废气排放。例如，可以通过精确控制燃 油喷射、点火时间和进气流量等参数来优化燃烧过程。
4、优化冷却系统：内燃机的冷却系统对于保证其正常运行和延长使用寿命 具有重要意义。通过优化冷却系统的设计，可以降低内燃机的温度，减少热损失， 提高效率。例如，可以通过优化散热器、冷却风扇和循环管道等部件的设计来优 化冷却系统。
机械原理之四杆机构受力分析PPT课件
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FR32= - FR12= FR21
3）.取构件3为分离体——其上作用有：FR23、 FR43、 M3
由力平衡条件得： FR43= - FR23= FR21
M3 = FR23L´
C
FR23
3
L
M3
ω1 1 D
FR43
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例 如图所示为一曲柄滑块机构，设各构件的尺寸(包括转动副的半径)已知，各
式中
xI, yI——力作用点I的坐标， xK, yK——取矩点K的坐标。
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4) 各构件的力平衡方程式
•对于构件1分别根据
•对于构件2有
•对于构件3有
可得
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以上共列出九个方程式，故可解出上述各运动副反力和平衡力的九个力 的未知要素。又因为以上九式为一线性方程组，因此可按构件1、2、3上待 定的未知力Mb, R41x, R41y, R12x, R12y, R23x, R23y, R34x, R34y的次序整理成以下的 矩阵形式：
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同理根据构件1的平衡条件得至此机构的受力分析进行完毕
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目。
A
ω23
C
FR32
3
M3
4D
解：1）.求构件2所受的两力FR12、FR32的方位。
2）.取曲柄1为分离体——其上作用有：
四连杆受力分析
四连杆受力分析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）一一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）相平衡的未知外力（矩）已知生产阻力平衡力（矩）一一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）一一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.§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匕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，然后依次分析中> + «力*1——占作用于机鋼构件上的已相平飯的未甘外力（E）己知生产阻力平衡力（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）| A平衡力（矩）——求解机构所能克服的牛产阻力-构件组的静定条件——轨构件谢所能列岀的m氏的力平術方fiSftftS.10等于构件组中两有力的未知要責的81目"豪亘的力罕对扌程丸的救耳=所韦帶的来知要索的itq。
t运动樹中反力曲未知里秦n转动副——（2个）-丸小---- ？{方為—?作用点卡动副中心2 •构件fin*定条件设某构件组共有沖个构件*几个低副、几个高副>f构件可以列出§个独立的力平鎮方程，科个构件共有為个力平衡方程>一个平面低副引入2个力的未知数，円个低副共引入2円个力的未知数>—个平面高副引入1个力的未知数，几个低副共引入几个力的未知数而当构件组仅有低副时，则为『3归耳绘冷；羞專杆粗那满足鼻直条件二.用图解法作机构的动态静力分析步骤:1）对机构进行运动分析*求出个构件的住及其质心的吗$2）求出各构件的惯性力，并把它们视为外力加于构件上*3）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：4）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；5）对平衡力作用的构件作力分析。
机械原理课件之四杆机构受力分析
通过解方程，求解出各个连杆的受力大小和方向。
四杆机构受力分析的案例研究
案例1
案例2
分析一台工业机械中的四杆机构， 确定各个连杆的受力情况。
在一个机器人手臂中应用四杆机 构，研究其受力和应力分析。
案例3
通过受力分析，优化四杆机构的 设计，提高其工作效率。
结论和总结
四杆机构受力分析是机械工程领域的重要研究方向之一。它不仅可以帮助我 们了解四杆机构的工作原理，还可以指导我们设计更优秀的机械系统。
四杆机构的组成和基本结构
连杆
四杆机构由四根连杆组成，包括两个边连杆和两个角连杆。
铰链
连杆通过铰链连接，使得四杆机构能够实现运动。
驱动装置
驱动装置为四杆机构提供动力，使其能够完成特定任务。
四杆机构的运动分析
1
自由度
四杆机构的自由度取决于连杆的个数和铰链的类型。
2
运动类型
四杆机构可以实现旋转、平动和复杂的运动。
3
工作轨迹
通过对四杆机构的运动分析，可以得到工作轨迹的方程。
四杆机构受力分析的基本原理
四杆机构受力分析的基本原理是根据静力学的原理，通过分析力的平衡条件 来确定各个连杆的受力情况。
四杆机构受力分析的方法和步骤1 建立坐标系确定来自适的坐标系，便于受力分析的计算。
2 列写平衡方程
根据力的平衡条件，列写各个连杆的受力方程。
机械原理课件之四杆机构 受力分析
这篇课件将详细介绍四杆机构的受力分析。从概述四杆机构的基本原理开始， 到运动分析和受力分析的具体方法，最后通过案例研究加深理解。让我们一 起来探索吧！
四杆机构的概述
四杆机构是一种常见的机械连杆机构，由四根连杆组成。它具有简单的结构 和广泛的应用领域，是研究机械原理的重要组成部分。
四连杆机构
W d W r W f
通常用 来表示机械对能量的利用程度
Wr
W d W
f
W
1
f
1
Wd Wd
Wd
用功率表示的机械效率
Pr 1 P f Pd Pd
机械效率也可以用力或力矩的表达式表示 一机械传动如图。设Fd为驱动力，Fr为生产阻力，
d 和 r分别为在Fd和Fr的作用
B
EB
C
EC
大小
l ？
1 AB
？
PC
？
方向 ？ AB BE
CD EC
后一个方程只有两个未知 数，可用图解法求解
过b点作EB 的方向线
be BE 过c点作
EC 的方向线 ce CE
两线交于e点
矢量 pe 代表 E
其大小为
E
pe
将矢量pc移到c点处则可见bccbec大小方向ab矢量pe代表其大小为后一个方程只有两个未知数可用图解法求解eb的方向线ec的方向线cecebc式中有两个未知数可用矢量图解法求解选定加速度比例尺ab可以代表从b作矢量ab指向与1一致则矢量作为的方向线与代表acb大小分别为将它们平移到机构图中的c点处可得bc逆时针方向cd大小方向ec如图c所示过b点作eb矢量代表aec大小分别为矢量422组成移动副的两构件瞬时重合点的速度加速度分析已知条件
角加速度 3
1.速度分析
（1）求vB2 构件1和2在B点组成转动副，vB2 vB1 1 lAB
方向垂直于AB，指向与1 的方向相同。
（2）求 vB3 构件2和构件3组成移动副，B2与B3为瞬时重合
点，B3点的绝对速度等于点B2的绝对速度和B3
连杆受力分析完整版
连杆受力分析
HEN system office room 【HEN16H-HENS2AHENS8Q8-HENH1688】
四连杆受力分析
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）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.。
四连杆机构原理 受力
四连杆机构原理受力四连杆机构是一种常用的机械传动装置，由四个连杆组成，可以实现复杂的运动轨迹。
在四连杆机构中，各个连杆之间的受力关系是非常重要的，它直接影响到机构的运动特性和稳定性。
我们来看一下四连杆机构中各个连杆的受力情况。
四连杆机构由一个固定连杆、两个活动连杆和一个驱动连杆组成。
固定连杆连接固定点和驱动点，活动连杆连接驱动点和工作点，驱动连杆连接工作点和固定点。
在四连杆机构中，驱动连杆是通过驱动点的力来产生运动的，而活动连杆则转化这个运动，并将其传递给工作点。
在四连杆机构中，各个连杆之间的受力关系是相互影响的。
首先，固定连杆在连接点处受到驱动点的力，这个力可以分解为水平方向和垂直方向的分力。
水平方向的分力使固定连杆产生水平方向的拉力，垂直方向的分力使固定连杆产生垂直向上的压力。
这些受力使得固定连杆保持稳定，并且不会发生位移。
接下来，活动连杆在连接点处同样受到驱动点的力。
这个力可以分解为水平方向和垂直方向的分力。
水平方向的分力使活动连杆产生水平方向的拉力，垂直方向的分力使活动连杆产生垂直向上的压力。
这些受力使得活动连杆具有一定的刚度，并且可以传递驱动点的力给工作点。
驱动连杆在连接点处同样受到驱动点的力。
这个力可以分解为水平方向和垂直方向的分力。
水平方向的分力使驱动连杆产生水平方向的拉力，垂直方向的分力使驱动连杆产生垂直向上的压力。
这些受力使得驱动连杆能够将驱动点的力传递给工作点，并且实现机构的运动。
四连杆机构中各个连杆之间的受力关系是非常重要的。
固定连杆、活动连杆和驱动连杆都承受着来自驱动点的力，这些力使得连杆产生拉力和压力，并且保持机构的稳定性和运动特性。
在实际应用中，我们需要根据具体情况来选择合适的连杆长度和连接方式，以确保机构的可靠性和性能。
四连杆机构中各个连杆之间的受力关系是非常重要的。
了解这些受力关系可以帮助我们更好地设计和应用四连杆机构，实现所需的运动轨迹和功能。
同时，我们还需要注意机构的稳定性和可靠性，确保机构在工作过程中不会出现失效和故障。
平面四杆机构动力学分析
04 平面四杆机构动力学建模
模型假设与简化
刚体假设
假设四杆机构中各杆件均 为刚体，忽略其弹 即无摩擦、无间隙。
平面运动
假设四杆机构在平面内运 动，忽略其空间运动效应。
运动学方程建立
位置分析
加速度分析
通过各杆件的长度和夹角，确定各点 的位置坐标。
对速度表达式再次求导，得到各点的 加速度表达式。
成功构建了适用于平面四杆机构的动力学模型，为相关研究提供了有效的分析工具。
机构运动学和动力学特性的研究
通过对模型进行仿真分析，揭示了平面四杆机构在运动过程中的速度、加速度、力等动力 学特性的变化规律。
机构优化设计的探讨
基于动力学分析结果，提出了针对平面四杆机构的优化设计方法，为工程实践提供了理论 指导。
平面四杆机构动力学分析
目 录
• 引言 • 平面四杆机构概述 • 动力学分析基础 • 平面四杆机构动力学建模 • 平面四杆机构动力学仿真分析 • 平面四杆机构动力学优化设计 • 结论与展望
01 引言
目的和背景
探究平面四杆机构的动力学特性
通过对平面四杆机构进行动力学分析，了解其运动过程中的力、速度和加速度 等特性，为机构设计和优化提供理论依据。
详细介绍平面四杆机构的 动力学建模方法，包括牛 顿-欧拉法、拉格朗日法等 ，并分析各种方法的优缺 点和适用范围。
通过仿真和实验手段对平 面四杆机构的动力学模型 进行验证，确保模型的准 确性和可靠性。同时，展 示仿真和实验结果在机构 设计和优化中的应用。
提出针对平面四杆机构的 动力学性能评价指标，如 运动范围、速度波动、加 速度峰值等，为机构性能 评价提供量化依据。
仿真软件介绍
ADAMS
一款广泛应用的机械系统动力学 仿真软件，可用于建立和分析复 杂机械系统的虚拟样机。
四杆机构构件的受力分析和强度共56页文档
课内练习：计算力的大小:
已知： OA=R， AB= l, F , 不计物体自重与摩擦,
系统在图示位置平衡;
求:
力偶矩M 的大小，轴承O处的约 束力，连杆AB受力，冲头给导轨
的侧压力.
解: 取冲头B,画受力图.
Fiy 0 FFBco s0
解得
FB
F
cos
研究这种状态的规律称为静力分析。
对构件的静力分析有着十分重要的工程实际意义，分析
的结果对于研究构件的变形、构件的材料选取、尺寸结构形
状的设计有直接联系。
平面任意力系的平衡条件:
平面任意力系平衡的充要条件：该力系的主矢、主矩分别为零 1.平面任意力系的平衡方程：
平面任意力系平衡的充要条件：所有各力在 两个坐标轴中每一个轴上的投影的代数和等 于零，以及这些力对于每一个点的矩的代数 和也等于零. 2.平面平行力系的平衡方程：
3.能力要求
a. b.
了能解独。材立料测实量验实机 验的相工关作参原数理，，并能正操确作读试取验数机据测；量；
c．能正确处理数据。通过实验结果，能掌握塑性材料和
脆性材料拉压的力学性能，并了解两种材料在工程中的实
际应用。
主要内容
1.测定低碳钢拉伸时的屈服极限σs、抗拉强度σb（拉伸强 度极限）、断后伸长率δ，断面收缩率ψ；
则
F = -F’
在画物体受力图时要注意此公理的应用。
公理5 刚化原理
变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形 体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。
柔性体（受拉力平衡）
刚化为刚体（仍平衡）
反之不一定成立，因对刚体平衡的充分必要条件，对 变形体是必要的但非充分的。
四杆机构构件的受力分析和强度-精选文档
力偶
力偶的三要素
力偶矩的大小、力偶的转向、力偶的作用面
力偶的基本性质
• 力偶的基本性质 – 力偶无合力（不能用一力替代，力：移动效应，力偶： 转动效应） – 力偶中两个力对其作用面内任意一点之矩的代数和， 等于该力偶的力偶矩（与矩心的选择无关 M=Fd） – 力偶的可移动性即等效性（保持转向和力偶矩不变） – 力偶的可合成性：（M=M1+M2+¨¨+Mn） • 平面力偶系 – 合成 – 平衡
杆件横截面的应力和变形
1.应力的概念：
内力在截面上的集度称为应力(垂直于杆横截 面的应力称为正应力，平行于横截面的称为切应力)。 应力是判断杆件是否破坏的依据。 应力单位是帕斯卡，简称帕，记作Pa，即l平方米 的面积上作用1牛顿的力为1帕，1N／m2＝1Pa。 1kPa＝103Pa，1MPa＝106Pa 1GPa＝109Pa
作用力和反作用力总是同时存在，同时消失，等值、反 向、共线，作用在相互作用的两个物体上． 若用F表示作用力，又用F’表示反作用力，则 F = -F’ 在画物体受力图时要注意此公理的应用。
公理5 刚化原理
变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形
体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。
柔性体（受拉力平衡）
伸长率:
L1 L 100 L
A
%
%
断面收缩率 ： A A1 100
L1 —试件拉断后的标距 L—是原标距 A1 —试件断口处的最小横截面面积 A—原横截面面积
M F 300 力偶
转矩 T=50N.m
工程中的转矩：
转矩Me =9550
P(kW)
n(r/min)
(N.m)
P —— 转轴的功率
四连杆机构原理 受力
四连杆机构原理受力四连杆机构是一种基础的机械结构，可以将旋转运动转化为线性运动，被广泛应用于各种机械设备中。
在四连杆机构中，受力是非常重要的，下面我们就来探讨一下四连杆机构受力的原理。
1. 受力分析四连杆机构的结构由四个连杆组成，通常分为一个驱动连杆和三个连动连杆。
其受力分析的过程可以被分为两个部分：静力分析和动力分析。
静力分析主要是在定常的状态下，确定各个连杆的内力和外力的大小及方向，以及各个连杆的运动学参数。
而动力分析则是在运动状态下，研究各个连杆的受力情况以及碰撞和推力等因素的影响。
2. 受力原理四连杆机构的受力原理可以用以下四个方面来描述：(1) 动能守恒原理四连杆机构的运动过程中，各个连杆的平动和转动都会涉及到动能的转化。
动能守恒原理指出，系统总动能在运动过程中不变，此原理可用于双脚平地行走机构、可编程整倍增速装置等四连杆机构。
(2) 力平衡原理四连杆机构中任何一点的受力情况必须符合牛顿力学的力平衡原理，受力平衡不仅关系到各个连杆自身的结构强度，也关系到连杆与其它部件之间的协调。
(3) 力谷原理在四连杆机构的运动过程中，随着某一连接点的位置的变化，系统的自身能量会发生改变。
这种变化会使系统处于一个稳态，这种稳态就是力谷。
(4) 傅科定理傅科定理假设四连杆机构中各个连杆都是刚性的，受力直线分布。
在此基础上，劳伦茨原理可以被应用于分析各个连杆的运动学参数。
另外，还有一些其他的受力原理，如弹性原理、脉冲定理等，这些原理同样适用于四连杆机构。
总结：四连杆机构受力原理是四连杆机构设计中的重要一环，能够帮助我们更好地理解其工作原理和机构特点。
在实际应用中，我们还需要结合实际情况综合分析其受力特性，以使机构设计和优化更加准确和高效。
铰链四杆机构基本性质
死点影响
机构处于死点位置时，无论驱动力多大 ，都不能使从动件转动。因此，死点位 置对机构的传动性能有不利影响。
压力角与传动角
01
压力角定义
压力角α是从动件的受力方向与力作用点的速度方向之间所夹的锐角。
压力角越大，机构的传动性能越差。
02
传动角定义
传动角γ是压力角的余角，即γ=90°-α。传动角越大，机构的传动性能
铰链四杆机构的速度分析是研 究机构在运动过程中各点速度 的变化规律。
通过速度分析，可以了解机构 在不同位置时的速度分布和变 化规律，为机构的动态设计和 优化提供依据。
速度分析需要考虑机构的几何 特性和运动学特性，采用适当 的方法进行计算和分析。
加速度分析
01
铰链四杆机构的加速度分析是研究机构在运动过程中各点加速 度的变化规律。
铰链四杆机构的运动分析
REPORTING
WENKU DESIGN
位置分析
铰链四杆机构的位置分析是研究 机构在不同位置时的形态和尺寸
关系。
通过位置分析，可以确定机构在 不同位置时的杆长、角度等参数，
进而了解机构的运动特性。
位置分析是铰链四杆机构设计和 分析的基础，对于优化机构性能
具有重要意义。
速度分析
铰链四杆机构基本性 质
https://
REPORTING
• 铰链四杆机构概述 • 铰链四杆机构的基本性质 • 铰链四杆机构的演化形式 • 铰链四杆机构的设计方法 • 铰链四杆机构的运动分析 • 铰链四杆机构的优化与应用拓展
目录
PART 01
铰链四杆机构概述
REPORTING
应用领域
铰链四杆机构被广泛应用于各种传动装置、操纵机构和执行机构中，如汽车转向器、工程 机械的变幅机构、飞机起落架收放机构等。
液压支架四连杆机构受力的连续性分析及应用
凡二 ｉ ｓ月 几／ 只Ｓ ｎ ｉ ｎ
（） １
Ｆ Ｓｌ Ｓｌ ３二Ｆ ・ｉＰＩ ， ｌ ３ Ａ ｉ ｌ （） ２
其中：ｐ ｒ， ｒ ｝ ａ 一 ｌ ， ＝ ， ｊ ＝ ， ｐ １ ’ ｆ － ｅ ， ６ ， ， ０ ｅ ｒ ｆ 在公式 （ ， ） （）中， １ ２ 如果，＝，即 ｒ＝，前后 ６Ｏ ， ｉ ｏ 连杆 平行了，由 于分母 为 ０ 则 弓 凡不 ， 、 存在；如果ｌ接近于 ０ ｓｎ ６ ， ； Ｒ 也趋近 ０ 凡 相当 ｉ ， 于 ＞ 、凡 大， 结果是不能 作为可 行方案被采 用的。当 然连杆平 行时瞬心 。 无法计算，因此 更 公式 （） （） １， 和图二、 在Ｎ ０时出现了不 ２ 图三 １ 连续的可能 （ 深入的分 具体
Ｑ ｚ二气 处也是连续的。 根据力的三要 素原则，可以 在前后连 得出 杆平行时，
四 连杆机构的受力是 连续的， 计算结果 无限接 近于连杆平行 时的数值。
＇ ３连续 性的应用
＇ ． 后连杆平行的条件 ３１前
图八是一个任意四边形，如果 Ｌ Ｌ在某一 ， ． ， 。 位置出 现平行，即。二 ： 。。，
Ｆ／ Ｚ Ｆ ， ， ／ 。 ／ Ｆ Ｂ土 ， Ｂ土Ｆ Ｅ ， ＤＦ ， ， 很明 。Ｅ 一直线 在同 显 Ｂ 上，因 Ｆ Ｆ Ｆ 而 ， ２ ａ ， ，
和 ＤＥ Ｂ 形成一个杠杆受力模型，可 以得出：
凡 凡
二凡 ． Ｅ／ Ｅ Ｄ Ｂ
（ ５） （ ６）
二只 ．Ｄ Ｂ ＩＥ Ｂ
法：
（） 据图七 １根 建立一 个数学 模型， ，Ｆ／ 当Ｆ ＺＦ时： ／ ／。
Ｐ二 丽， 凡 ＢＤ ’ Ｆ“ ’ ’ ２气 ３
（）由 特征的连续性， ２ 于力学 对于 某一 高度下 支架的 受力状况可根据相 邻点的受力 状况分析出来。数值计算 绝大多数 取得的结 果只能 是近似结果， 有 一 定的 误差， 但不 会影响结果的可 靠性。因此 人为地制造 可以 一个误差△ ，当
四连杆受力分析word版本
四连杆受力分析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）一一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）相平衡的未知外力（矩）已知生产阻力平衡力（矩）一一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）一—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.§3-4不计摩擦时机构的受力分析根据机构所受已知外力（包括慣性力）来确定个运动副中的反力和需加于该机构上的平衡力乜由于运动副反力对机构来说足内力，必须将机构分解为若干个杆组，然后依次分析多沪宰術力r«j ——与作用于机已知外力A18K力相平飯的未知外力（更）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r 构件组的静定条件——孩脚件组所能则出的独P 的力平痢疗程式的數目.用等于构件塑中險有力曲未知嬰素的数目。
豪丈首力毕衡方烈丸的it 貝=所有力召来知要盍的撤口 *2）移动副 ——（2个）{-大*b ----- ?方向——垂直移动导路 柞用A ——？3）平面高副——（1个）「九 J* ?F ff :方匀一法线I 作用点——挟*k 点2•榔件t 运动聞中反力的未初里索"转动副——（2个）[X.4* ----- ?方甸——？杵用点——转动副中心A设某构件组共有H个构件.丹个低副.几个高副>一个构件可以列出s个独立的力平衡方程，用个构件共有佝个力平衡方程>一个平面低副引入2个力的未知数，的个低副共引入切彳个力的未知数>—个平面高副引入1个力的未知数.几个低副共引入几个力的未知数轲件《Li6奮龙秦件』| 3“匚2巧;耳而当构件组仅有低副时，则为* 3/f = 2P f结怡：空本杆组寿满足#岌条件二.用图解法作机构的动态静力分析步骤:1）对机构进行运动分析，求出个构件的。
工程力学中的平面四杆机构的力学分析
工程力学中的平面四杆机构的力学分析工程力学中，机构是指由若干构件组成的结构，能够实现特定功能的装置。
平面四杆机构是一种常见且重要的机构，在众多工程应用中发挥着重要作用。
本文将对平面四杆机构的力学分析进行详细探讨，以便更好地理解和应用于实际工程设计中。
1. 平面四杆机构的定义和基本结构平面四杆机构由四根杆件和若干铰链连接而成，其中两根杆件称为主杆件，另外两根杆件称为从杆件。
主杆件与从杆件分别通过两个固定的铰链连接，形成一个封闭的链环结构。
平面四杆机构的基本结构如图1所示。
[插入图1平面四杆机构的基本结构]2. 平面四杆机构的运动约束条件由于铰链的特性，平面四杆机构具有一定的运动约束条件。
根据实际应用需求，平面四杆机构可以实现以下几种运动：2.1 行走机构行走机构是平面四杆机构的一种常见运动模式，用于实现直线行走。
在行走机构中，主杆件沿着一条直线路径移动，从而驱使从杆件实现步进运动。
该机构常用于工程设备的行走机构中，如履带式输送机等。
2.2 摇摆机构摇摆机构是平面四杆机构的另一种典型运动形式，用于实现往复摆动。
在摇摆机构中，主杆件通过旋转，引导从杆件做往复运动。
摇摆机构广泛应用于水泵、风扇等设备中，实现节律性的液体或气体输送。
2.3 连杆机构连杆机构是平面四杆机构中的一种特殊形式，用于实现固定长短的连杆运动。
主杆件和从杆件的长度可以通过调整来改变杆件的运动轨迹和速度，进而实现对工程装置的精确操控。
3. 平面四杆机构的力学分析方法为了更好地理解和应用平面四杆机构，需要进行力学分析，以确定各杆件之间的力学关系。
以下是常用的几种力学分析方法：3.1 克氏图法克氏图法是一种常用的力学分析方法，利用平面四杆机构的平面图形，推导出杆件之间的运动学方程和力学方程。
通过解这些方程组，可以得到各杆件的位置、速度、加速度以及承受的力。
3.2 动力学分析动力学分析是在运动学基础上，研究机构内各杆件所受力的分布和大小。
通过应用牛顿第二定律和动量守恒定律，可以推导出杆件的受力情况和所需的驱动力。
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? 力偶矩
– 大小 Mo(F, F') ? Mo(F) ? Mo(F') ? ? F(d ? x) ? F' x ? ? F ?d
– 正负规定：逆时针为正
– 单位量纲：牛米[N.m]或千牛米[kN.m]
? 力偶的三要素
? 力偶矩的大小、力偶的转向、力偶的作用面
力偶的基本性质
? 力偶的基本性质 – 力偶无合力（不能用一力替代，力：移动效应，力偶： 转动效应） – 力偶中两个力对其作用面内任意一点之矩的代数和， 等于该力偶的力偶矩（与矩心的选择无关 M=Fd） – 力偶的可移动性即等效性（保持转向和力偶矩不变） – 力偶的可合成性：（M=M1+M2+¨¨+Mn）
二、刚性约束
具有光滑接触面、线、点的约束（光滑接触约束）
摩擦力可忽略
限制接触点法向运动
铰链约束—光滑圆柱面连接（轴与孔）
约束力作用在接触处，沿径向指向轴心． 接触点会随外载荷改变，则约束力的大小与方向均有改变．
?? 可用两个通过轴心的正交分力 Fx , F表y 示．
?固定铰链支座 ?中间铰链 ?活动铰链支座
在画物体受力图时要注意此公理的应用。
公理5 刚化原理
变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形 体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。
柔性体（受拉力平衡）
刚化为刚体（仍平衡）
反之不一定成立，因对刚体平衡的充分必要条件，对 变形体是必要的但非充分的。
刚体（受压平衡）
柔性体（受压不能平衡）
力矩
? 力对物体的运动效应，包括力对物体的移动和转动效应， 其中力对物体的转动效应用力矩来度量。 – 力矩是力对物体的转动效应的度量
平面弯曲 Bending
组合受力（Combined Loading）与变形
课内练习1：分析曲柄滑块机构的受力，判断 连杆的变形形式。
解（1）取连杆AB 为研究对象，杆AB为二 力杆。画受力图，由受力图可知杆AB 的变 形为压缩变形。
（2）取滑块为研究对象； 画出主动力F
画出杆AB对滑块的作用力FN 画出滑道对滑块的约束反力FB，
完成受力图.
（3）取轮为研究对象： 画出主动力距M；
画出杆AB对轮的作用力FA; 画出O点的光滑铰链约束反力FOX,FOY；
完成受力图。
计算受力大小，解决平衡方程及 其应用
要求：掌握平衡方程及其应用
? 平面力偶系 – 合成 – 平衡
力的平移定理
力和力偶都是力学基本物理量，二者不能等效替代，也不能互 相抵消各自的效应。但这并不是说，二者就没有联系，力的平 移定理就是用来揭示二者联系的一个定理。
力的平移定理实质上是将一个力分解在同平面的另一个力和 一个力偶。反之，同平面内的一个力和一个力偶也可以合成为 一个力。
转矩Me
=9550
P(kW) n(r/min) (N.m )
P —— 转轴的功率 n —— 转轴的转速
知识链接：汽车的行驶
平路：功率一定时，扭矩小，转速大 上坡：功率一定时，扭矩大，转速小
内容 种类
轴向拉伸 及 压缩
Axial Tension
杆件受力与变形ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ介
外力特点
变形特点
剪切 Shear
扭转 Torsion
1.固定铰链支座
2.中间铰链
约束力画法同固定铰链
3.活动铰链支座
各种约束的约束力小结
?
（1）光滑面约束——法向约束力 FN
?
（2）柔索约束——张力 F T
??
（3）光滑铰链—— F Ay F Ax 活动铰链支座-F垂直于支撑面
(4) 固定端约束— FAx,Fay,M
三、 静力学公理和物体的受力分析
? 力矩的表示 – 力矩的矩心、力臂 – 大小、转向、作用面 – 正负号规定 – 量纲单位：
? 牛顿.米[N.m或] 千牛.米[kN.m] ?
M o (F ) ? ? F ?d
? 定义：
力偶
– 两个大小相等，方向相反，且不共线
的平行力组成的力系称为力偶。
? 力偶的表示法
– 书面表示（F，F'）
– 图示
矢量表示法： F1=－F2；
公理3 加减平衡力系原理
在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改 变原力系对刚体的作用。
推理1 力的可传性
作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到 刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。
作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为大小、方向 和作用线
推理2 三力平衡汇交定理
力的平移定理揭示了力对构件产生移动和转动两种运动效应 的实质。比如打乒乓球（图示），若球拍击球的作用力不通过 球心，根据力的平移定理，将力F平移至球心，得到平移力F和 附加力偶M，力F使球向前运动，力偶M使球绕球心转动，于是 打出的是旋转球。
M 力偶 ? F ? 300
转矩 T=50N.m
工程中的转矩：
《机构设计与制作》
适用专业：模具设计与制造 机械系机械基础教研室
情境设计2
自动送料连杆机构的设计
单元5. 四杆机构构件的受力分析和强度 问题
目标：零件的受力分析及基本变形的判定
任务一：压力机的曲柄滑块机构中连杆、
滑块的受力分析
分析压力机的曲柄滑块机构的零部件的受力 来判断其变形形式，解决受力图和各种变形 的受力特点
要求: 1.作三活动构件的受力图 2.作曲柄安装轴键连接的键受力图 3.计算各力的大小 4.分析AB杆变形形式
知识点总结 零件受力分析
一、柔性约束的特点：
只能受拉，不能受压。 只能限制延约束的轴线伸长方向 常见的柔性约束：绳子、皮带、链条等
柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体 胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力
作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的 作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个 力的作用线通过汇交点。
?
?
平衡时F3必与 F共12 线则三力必汇交O 点，且共面．
公理4 作用和反作用定律
作用力和反作用力总是同时存在，同时消失，等值、反 向、共线，作用在相互作用的两个物体上．
若用F表示作用力，又用F' 表示反作用力，则 F = -F'
静力学公理
公理1 力的平行四边形法则
作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合 力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这 两个力为边构成的平行四边形的对角线确定，如图所示。
公理二：二力平衡公理
作用于刚体上的两个力使刚体平衡的 必要 和充分条件是：这两个力的大小相等、方向 相反、作用线重合。