第二节作用在机械上的力 学习要求 熟悉作用在机械上的各力的名称及其概念,掌握作转 动、移动和一般平面运动的构件惯性力和惯性力偶的确定 方法。 主要内容 作用在机械上的力; 构件惯性力和惯性力偶的确定; 本节例题
第二节 作用在机械上的力 学习要求 熟悉作用在机械上的各力的名称及其概念，掌握作转 动、移动和一般平面运动的构件惯性力和惯性力偶的确定 方法。 主要内容 作用在机械上的力； 构件惯性力和惯性力偶的确定； 本节例题
作用在机械上的力 作用在机械上的力 惯性力(矩):由于构件的变速运动而产生的。当构件加速运 动时,是阻力(矩);当构件减速运动时,是驱动力(矩)。 1.给定力 驱动力和驱动力矩—→输入功 外加力 工作阻力(矩)→输出功或有益功 阻力和阻力矩 有害阻力(矩)→损失功 法向反力 2.约束反力 切向反力,即摩擦力 约束反力对机构而言是内力,对构件而言是外力。 单独由惯性力(矩)引起的约束反力称为附加动压力
作用在机械上的力 惯性力（矩）:由于构件的变速运动而产生的。当构件加速运 动时，是阻力（矩）；当构件减速运动时，是驱动力(矩)。 1．给定力 驱动力 和驱动力矩 输入功 外加力 工作阻力（矩） 输出功或有益功 阻力和阻力矩 有害阻力（矩） 损失功 法向反力 2．约束反力 切向反力, 即摩擦力 约束反力对机构而言是内力，对构件而言是外力。 单独由惯性力（矩）引起的约束反力称为附加动压力。 作用在机械上的力
构件惯性力和惯性力偶的确定 作用在机械上的力 ·1.作一般平面运动且具有平行于运动平面的对称面的构件 构件2作一般平面运动; B F 2质心;as2-质心加速度 Frds 3 J2-转动惯量,α2-角加速度 77777 其惯性力系可简化为一个通过质心 =-m,t 2S2 的惯性力F12和一个惯性力偶M12; C m2是构件2的质量,负号表示F2的方向与as2的方向 相反以及M2的方向与α2的方向相反。 通常可将F2和M2合成一个总惯性力F’F与F12间的 距 h2 2 离 2.作平面移动的构件 因角加速度α为零,故只可能有惯性力,如图示邮柄滑块机构中的滑块3, 若其质量为m3、加速度为a3,则其惯性力 若加速度也为零,则惯性力也为零
构件惯性力和惯性力偶的确定 • 1．作一般平面运动且具有平行于运动平面的对称面的构件 • 构件2作一般平面运动; S2— 质心; as2—质心加速度; Js2—转动惯量，α2—角加速度; • 其惯性力系可简化为一个通过质心 的惯性力FI2和一个惯性力偶MI2 ； • m2是 构件2的质量，负号表示FI2的方向与as2的方向 相反以及MI2的方向与α2 的方向相反。 通常可将FI2和MI2合成一个总惯性力 ， 与FI2间的 距 离 • 2．作平面移动的构件 因角加速度α为零，故只可能有惯性力 ， 如图示曲柄滑块机构中的滑块3， 若其质量为m3、加速度为a3，则其惯性力 若加速度也为零，则惯性力也为零。 作用在机械上的力 FI 2 = −m2 aS 2 I 2 S 2 2 M = −J 2 2 2 / h = MI FI FI 2 FI 2 FI 3 = −m3 a3
作用在机械上的力 3.绕通过质心轴转动的构件 因质心的加速度a=0,故只可能有惯性力偶。(》m 如曲柄滑块机构中的曲柄1 上式中α1是角加速度,J1是过质心轴的转动惯 量,若α1=0,则M=0 4.质心与转轴不重合的转动件 如图所示,转动件的质心S与转轴不重合。其运动可以看作随质 心的移动和绕该质心的转动的合成,可以用式(5-1)和(52) 求惯心力和惯性力偶。即 =-m2s2(5-1) Js2a2(52) 若角加速度q2=0 则M=0,而惯性力为离心惯性力
• 3．绕通过质心轴转动的构件 • 因质心的加速度as=0，故只可能有惯性力偶。 如曲柄滑块机构中的曲柄1； • 上式中 α1 是角加速度，Js1 是过质心轴的转动惯 量，若α1 =0，则MI1=0。 • 4．质心与转轴不重合的转动件 如图所示，转动件的质心S与转轴不重合。其运动可以看作随质 心的移动和绕该质心的转动的合成，可以用式（5-1）和（5-2） 求惯心力和惯性力偶。即 • 若角加速度α2=0 则 ，而惯性力为离心惯性力。 （5-2） （5-1） 作用在机械上的力 I1 S1 1 M = −J FI 2 = −m2 aS 2 I 2 S 2 2 M = −J MI 2 = 0
作用在机械上的力 本节例题 已知:lB=0.1,c=033n1-1500mn=常数, G3=21N,G2=25NJs2=0.0425kg/m2, 2=BC/3a=1800ms as2=21225ms2,a2=5000ad/s2(逆时针方向) 求:活塞的惯性力以及连杆的总惯性力。 解: 活塞3:F13=m2ac=aG3/g=1800×2/981=38532(N) 连杆2:F2=m2a32=as2G2/g=2122.5×25/981=5409(N) Mn2=J2O2=0.0425×5000=212.5(Mm) 总惯性力:F2=F2=5409(N) n2=Mn2/F2=0.0393(m)
本节例题 • 已知： • 求：活塞的惯性力以及连杆的总惯性力。 • 解： 活塞3： 连杆2： 总惯性力： 作用在机械上的力 lAB=0.1, lBC=0.33, n1=1500r/min=常数， G3=21N， G2=25N JS2=0.0425kg/m2 ， lBS2=lBC/3 aC=1800m/s2 aS2=2122.5m/s2 ， α2=5000rad/s2（逆时针方向） / 1800 21/ 9.81 3853.2 ( ) FI 3 = m3 aC = aC G3 g = = N / 2122.5 25 / 9.81 5409 ( ) FI 2 = m2 aS 2 = aS 2 G2 g = = N 0.0425 5000 212.5 ( ) M I 2 = J S 2 2 = = Nm 5409 ( ) FI 2 = FI 2 = N / 0.0393 ( ) l h2 = M I 2 FI 2 = m