1-机构的动态静力分析

第 7 章机械动力学7.1概述一．机械动力学的研究内容及意义1）机械的摩擦及效率；2）机械的平衡；3）分析、计算机械系统的速度波动，周期性波动的调速方法和有关的调速零件的设计。

二．机械中作用的力作为发动机的曲柄滑块机构P-驱动力（爆发力）Mr –阻力矩（工作阻力矩）G2 –连杆重力重心上升－阻力，重心下降－驱动力F S2、 M S2 - 惯性力与惯性力矩，Ｎ、Ｆ f –正压力与摩擦力7.2 机械中的摩擦及效率一．机械中的摩擦（一）移动副中的摩擦1.平面摩擦摩擦力产生的条件：（1）两物体直接接触，彼此间有正压力；（2）有相对运动或相对运动的趋势。

作用：阻止两物体产生有相对运。

设摩擦系数为u，F21=uN 21F21tg，φ－摩擦角N21将 F21与 N21合成为 R21R21－总反力（全反力）P X P分解为 P和 P ，tgX Y P Y（ P X P sin、 P Y P cos ）F21P X，有F21tgY 方向平衡： Py=N 21，即：tg tg P Xtg讨论：①总反力 R21恒与相对速度V 12成 90° +φ②当β >φ， P X > F21，滑块作加速运动；当β =φ， P X = F21，动则恒动，静则恒静；当β <φ， P X < F21，原来运动，作减速运动，原来静止，永远静止，称自锁。

③ 自锁条件：β≤φβ=φ，条件自锁（静止）；β<φ，无条件自锁。

2.斜面摩擦斜面机构如图，滑块置于升角α的斜面上，摩擦角为φ，作用于滑块上的铅垂力为Q，求滑块等速上升和下降时所需水平平衡力P 和 P’。

（1）求等速上升水平平衡力 PP－驱动力， Q－阻力PQ R 21 0 ，tg ()P，P Qtg () （1）Q（ 2）求等速下降水平平衡力 P ’Q －驱动力， P ’－阻力P'Q R 21 0 ，tg () P '，P 'Qtg () （2）Q讨论：① 欲求下滑 （反行程） P ’，只需将式 （ 1）中 P →P ’，φ→ (－φ )② 下滑时，当α >φ， P ’为平衡力α <φ， P ’为负，成为驱动力的一部分，该条件下，若无 P ’，则无论 Q 多大，滑块不下滑，称自锁，自锁条件：α≤φ。

机械原理课程设计说明书设计题目：学院：班级：设计者：学号：指导老师：目录目录....................................................................................一、机构简介与设计数据.......................................................................1.1.机构简介.............................................................................1.2机构的动态静力分析....................................................................1.3凸轮机构构设计........................................................................1.4.设计数据.............................................................................二、压床机构的设计...........................................................................2.1.传动方案设计.........................................................................基于摆杆的传动方案...................................................................六杆机构A ............................................................................六杆机构B ............................................................................2.2.确定传动机构各杆的长度...............................................................三.传动机构运动分析..........................................................................3.1.速度分析.............................................................................3.2.加速度分析...........................................................................3.3. 机构动态静力分析....................................................................3.4.基于soildworks环境下受力模拟分析： ..................................................四、凸轮机构设计.............................................................................五、齿轮设计.................................................................................5.1.全部原始数据.........................................................................5.2.设计方法及原理.......................................................................5.3.设计及计算过程....................................................................... 参考文献.....................................................................................一、机构简介与设计数据1.1.机构简介图示为压床机构简图，其中六杆机构为主体机构。

三、设计内容1、导杆机构运动分析选择表1-1中方案II设计内容导杆机构的运动分析导杆机构的动态静力分析符号n2 L0204 L02A L04B L BC L04S4 X S6 Y S6 G4 G6 P Y P J S4 单位r/min mm N mm kgm2方案Ⅰ60 380 110 540 0.25L04B0.5L04B240 50 200 700 7000 80 1.1 Ⅱ64 350 90 580 0.3L04B0.5L04B200 50 220 800 9000 80 1.2 Ⅲ72 430 110 810 0.36L04B0.5L04B180 40 220 620 8000 100 1.2表1-11、机构运动简图。

图1-12、曲柄位置“7”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）取曲柄位置“7”进行速度分析，其分析过程同曲柄位置“1”。

取构件3和4的重合点A进行速度分析。

列速度矢量方程，得υA4=υA3+υA4A3大小? √?方向⊥O4A⊥O2A∥O4B代表pa4 pa3 a3a4V A3=ω2l o2A=64/60×6.28×0.09=0.603m/s取速度极点P，速度比例尺µv=0.01(m/s)/mm，作速度多边形如图1-2则由图1-2知，υA4=pa4·μv=29×0.01=0.29m/sυA4A3=a3a4·μv=52×0.01m/s=0.52m/s图1-2υB5=υB4=υA4·O4B/ O4A=0.44m/s取5构件为研究对象，列速度矢量方程，得υC5=υB5+υC5B5大小? √?方向∥XX⊥O4B⊥BC代表pc5 pb4 b4b5其速度多边形如图1-2所示，有υC5=5Pc·μv=42×0.01=0.42m/s取曲柄位置“7”进行加速度分析，取曲柄构件3和4的重合点A进行加速度分析.列加速度矢量方程,得:a A4 =a A4n +a A4t= a A3n +a A4A3k+a A4A3r 大小? ω42l O4A ?√2ω4υA4A3 ? 方向? A→O4⊥O4B A→O2⊥O4B（向右）∥O4B代表pA4’pn4’n4’A4’p’A3’A3’k’k’A4’取加速度极点为P＇,加速度比例尺μa=0.02（m/s2）/mm作加速度多边形图1-3图1-3则由图1─3知:a A4t= n4’A4’·μa =137×0.02m/s2=2.74m/s2α4= a A4t/l O4A = 7.17 m/s2a A4 = pA4’·μa = 138×0.01m/s2 =2.76 m/s2用加速度影象法求得a B5 = a B4 = a A4 ×l O4B/l O4A=4.19m/s2取5构件的研究对象，列加速度矢量方程，得a C5=a B5+ a C5B5n+ a C5B5t大小?√√?方向∥xx √ C→B ⊥BC代表 P’c5’ P’B5’ n5’B5’ C5’n5’加速度比例尺μa=0.02（m/s2）/mm其加速度多边形如图1─4所示，有图1-4a C5B5t= n5’c5’·μa =31×0.02m/s2 =0.62m/s2a C5 = P’c5’·μa =179×0.02m/s2 =3.58m/s23、曲柄位置“10”速度分析，加速度分析（列矢量方程，画速度图，加速度图）取曲柄位置“10”进行速度分析。

习 题1.判断题（1）摩擦力总是有害阻力。

（ × ） （2）惯性力是构件在作变速运动时产生的。

（ √ ） （3）机械效率是用来衡量机械对能量有效利用程度的物理量。

（ √ ） （4）V 带传动利用了楔形面能产生更大摩擦力的原理。

（ √ ） （5）自锁是机械的固有属性，所以机械都有自锁现象 （ × ） 2.单选题（1）重力在机械运转过程中起到的作用是（ C ） A ．作正功 B ．作负功 C ．有时作正功，有时作负功 D ．不做功 （2）不能称为平面机构的基本运动形式的是（ C ） A ．直线移动 B ．定轴转动 C ．曲线运动 D ．平面运动 （3）楔形面比平面能产生更大的摩擦力，是因为（ B ）A ．楔形面构件表面的实际摩擦因数变大B ．由于结构导致的当量摩擦因数更大C ．正压力变大 3.简答题（1）何谓机构的动态静力分析？对机构进行动态静力分析的步骤如何？ 答：机构的动态静力分析就是将惯性力视为一般外力加于相应构件上，再按静力分析的方法进行分析。

对机构进行动态静力分析的步骤： ①计算各构件的惯性力；②确定机构董乂静力学分析中的起始构件（一般把作用未知外力的连架构件作为起始构件），并进行拆杆组（如有高副，应先低代）；③从离开起始构件最远的杆组进行力的计算，最后再推算到起始构件；④对机构的一系列位置进行动态静力计算，求出各运动副中的反力和平衡力的变化规律。

如需考虑运动副中摩擦，可在上述力分析的基础上加入摩擦力后多次反复计算而得，此法称逐步逼近法。

（2）构件组的静定条件是什么?基本杆组都是静定杆组吗?答：构件组的静定条件：32l h n p p =+，其中n 为构件组中构件数目，l p 为低副个数，h p 为高副个数。

由于基本杆组320l h n p p --=应符合，所以基本杆组都满足静定条件，都是静定杆组。

（3）采用当量摩擦系数v f 及当量摩擦角v φ的意义何在？当量摩擦系数v f 与实际摩擦系数f 不同，是因为两物体接触面几何形状改变，从而引起摩擦系数改变的结果，对吗？答：采用当量摩擦系数v f 及当量摩擦角v φ的意义在于简化计算，统一计算公式，可以不考虑两运动副元素的几何形状如何，其摩擦力均按v y F f P =计算，当量摩擦角v v arctan f φ=。

钢结构的静力与动力分析钢结构在建筑和工程设计中起着重要的作用，对其静力与动力进行准确分析是确保结构安全和性能的关键。

本文将对钢结构的静力与动力分析进行探讨。

一、钢结构的静力分析钢结构的静力分析是指在静力平衡的条件下，对结构的力学行为进行分析。

其目的是得出结构的受力情况和变形情况，以评估结构的安全性和可靠性。

1. 受力分析受力分析是静力分析的第一步，通过对结构施加外力进行受力分析，求解各个节点和构件的内力大小和方向。

常用的力学方法包括叠加法、位移法和刚度法等。

2. 变形分析在受力分析的基础上，进行结构的变形分析是为了研究结构在外力作用下的变形情况。

利用弹性力学理论，采用位移法或刚度法等方法可以较准确地计算出结构的变形。

3. 安全评估通过对受力和变形情况的分析，可以对结构的安全性进行评估。

在实际工程中，常采用极限状态设计法和弹性设计法等方法，保证结构在正常使用和极限工况下的安全性。

二、钢结构的动力分析钢结构的动力分析是指在结构受到动力荷载作用下，研究结构的振动特性和动力响应。

动力分析对于建筑、桥梁、塔楼等高层结构的设计和抗震性能评估至关重要。

1. 动力荷载动力荷载是指结构在地震、风载和人工振动等作用下受到的外力。

对于钢结构，地震荷载是主要的动力荷载，其计算与分析需要根据地震波谱和工程土壤条件等因素进行。

2. 振动特性分析振动特性分析是钢结构动力分析的核心内容，主要包括结构的固有频率和振型等。

通过模态分析可以得到结构的固有频率，并且分析结构的振型和振动模态对结构响应的影响。

3. 动力响应分析针对特定的动力荷载和结构参数，进行动力响应分析可以得到结构在动力荷载下的加速度、速度和位移等响应参数。

动力响应分析对于评估结构的动态性能和进行抗震设计具有重要意义。

三、结语钢结构的静力与动力分析是确保结构安全和性能的关键步骤。

在实际工程中，静力分析用于评估结构的受力和变形情况，动力分析用于研究结构的振动特性和动力响应。

摘要——牛头刨床运动和动力分析一、机构简介与设计数据1、机构简介牛头刨床是一种用于平面切削加工的机床，如图1-1a。

电动机经皮带和齿轮传动，带动曲柄2和固结在其上的凸轮8。

刨床工作时，由导杆机构2 –3 –4 –5 –6 带动刨头6和刨刀7作往复运动。

刨头右行时，刨刀进行切削，称工作行程，此时要求速度较低并且均匀，以减少电动机容量和提高切削质量；刨头左行时，刨刀不切削，称空回行程，此时要求速度较高，以提高生常率。

为此刨床采用有急回作用的导杆机构。

刨刀每切削完一次，利用空回行程的时间，凸轮8通过四杆机构1 – 9 – 10 – 11 与棘轮带动螺旋机构（图中未画），使工作台连同工件做一次进给运动，以便刨刀继续切削。

刨头在工作行程中，受到很大的切削阻力（在切削的前后各有一段约0.05H的空刀距离，图1-1b），而空回行程中则没有切削阻力。

因此刨头在整个运动循环中，受力变化是很大的，这就影响了主轴的匀速运转，故需安装飞轮来减小主轴的速度波动，以提高切削质量和减少电动机容量a b图目录摘要 (III)1设计任务 (1)2 导杆机构的运动分析 (2)导杆机构的动态静力分析 (4)3.1运动副反作用力分析 (4)3.2力矩分析 (6)4方案比较 (7)5总结 (10)6参考文献 (10)《机械原理课程设计》说明书1设计任务机械原理课程设计的任务是对机器的主题机构进行运动分析。

动态静力分析，确定曲柄平衡力矩，并对不同法案进行比较，以确定最优方案。

要求根据设计任务，绘制必要的图纸和编写说明书等。

2 导杆机构的运动分析2.1 速度分析取曲柄位置1’对其进行速度分析，因为2和3在以转动副相连，所以V A2=V A3，其大小等于ω2l02A，指向于ω2相同。

取构件3和4的重合点A进行速度分析。

列速度矢量方程，得υA4 = υA3 + υA4A3大小 ? √ ?方向⊥O4A ⊥O2A ∥O4B选比例尺μv=0.004（m/s）/mm，做出速度矢量图（见图a）νA4=0.088m/sνA3=0.816m/s取5构件作为研究对象，列速度矢量方程，得υC5 = υB5 + υC5B5大小 ? √ ?方向∥XX ⊥O4B ⊥BC取速度极点p，选比例尺μv=0.004（m/s）/mm，做出速度矢量图（见图a）νC5=0.16m/sνC5B5=0.044m/s2.2 加速度分析取曲柄位置“1”进行加速度分析。

机械原理课程设计题目：六杆插床机构运动分析学院：装备制造学院班级：机制11 专业：机械设计制造及其自动化学生姓名： Crocodile 学号：指导教师： Mr.H .完成时间： 2014年1月7日成绩：目录机械原理课程设计任务书 (3)一．课程设计目的 (4)二．课程设计的内容与步骤 (4)1.插床机构简介与设计数据 (4)2.插床机构的设计内容与步骤 (5)（1）导杆机构的设计与运动分析 (5)（2）导杆机构的动态静力分析 (11)插床导杆机构的运动分析与动态静力分析图 (15)参考资料 (17)机械原理课程设计任务书设计题目：六杆插床机构分析图1-1 插床机构及其运动简图一．课程设计目的机械原理课程设计是高等工科院校机械类专业学生第一次较全面的机械运动学和动力学分析与设计训练，其目的在于进一步加深学生所学的理论知识，培养学生独立解决有关实际问题的能力，使学生对于机械动力学与运动学的分析与设计有一较完整的概念。

二．课程设计的内容与步骤1.插床机构简介与设计数据插床机构由齿轮，导杆和凸轮组成，如图1-1所示（齿轮，凸轮未画出）。

电动机经过减速装置，使曲柄1转动，再通过导杆机构使装有刀具的滑块沿导路y-y 作往复运动，以实现刀具切削运动，并要求刀具有急回运动。

刀具与工作台之间的进给运动，是由固结于轴O 2上的凸轮驱动摆动从动件杆和其他有关机构（图中未画出）来完成的。

插床设计数据如表1所示。

2.插床机构的设计内容与步骤 （1）导杆机构的设计与运动分析已知：行程速比系数K,滑块冲程H,中心距l O2O3，比值l BC/l O3B ，各构件S 的位置，曲柄每分钟转数n 1.要求：设计导杆机构，作机构各个位置的速度和加速度多边形，作滑块的运动线图，以上内容与后面的动态静力分析一起画在2号图纸上。

步骤1. 设计导杆机构 1）A O 1长度的确定图 1 极限位置由)180/()180(00θθ-+=K ，得极为夹角：060=θ，首先做出曲柄的运动轨迹，以1O 为圆心，A O 1为半径做圆，随着曲柄的转动，有图知道，当A O 2转到12A O ，于圆相切于上面时，刀具处于下极限位置；当A O 2转到22A O ，与圆相切于下面时，刀具处于上极限位置。