机械原理与机械设计 （上册） 第4版 第5章 平面机构的力分析.pptx

第五章平面机构的力分析;第一节概述

第二节作用在机械上的力

第三节不考虑摩擦时平面机构的动态静力分析

第四节平衡力和平衡力矩的直接解析确定

第五节机械的效率和运动副中的摩擦及自锁

;第一节概述;二、机构力分析的原理和方法;惯性力（矩）

给定力

外加力（矩）

法向反力

约束反力

切向反力(即摩擦力)

驱动力——在平面运动构件上，凡是力/矩的作用方向与构件的运动/角速度方向相同或成锐角的力称为驱动力/矩。驱动力/矩所作的功为输入功，用于驱动机械运动。

阻力——在平面运动构件上，凡是力/矩的作用方向与构件的运动/角速度方向相反或成钝角的力称为阻力/矩。;阻力;1）一般平面运动构件

构件2（连杆）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;第三节不考虑摩擦时平面机构的动态静力分析;二、解析法作机构动态静力分析时的注意事项;三、铰链四杆机构的动态静力分析;

求：解各运动副中的约束反力；应加在原动件1上的平衡力矩Mb

为了后面计算方便，先求出构件3上的β角。设

则

;(5-8);注意到;因;(5-8);动态静力分析时方程中的矩阵元素表;5）动态静力分析时的程序框图设计;6）铰链四杆机构动态静力分析的编程注意事项;第四节平衡力和平衡力矩的直接解析确定;设：Fi为作用在机构上的任一外力；

δSi为力Fi作用点的线虚位移;

θi为力Fi与δSi之间的夹角;

Mi—为作用在机构上的任意一个外力矩；

δφi为Mi作用构件的角虚位移;

则根据虚位移原理，可知外力所作的虚功（也称元功）;

将上面两式的每一项都用元时间δt除??并求在δt0时的极限可得

上式表明：如果机构处于平衡状态，则所有作用在机构中各构件上的外力及外力矩的瞬时功率之和等于零。;3、直接确定有源机构的平衡力;;2）求Fr作用力方向的微位移δyD

封闭矢量多边形FECDG

将上式投影在y轴上可得

上式微分

3）求平衡力Fb

;第五节机械的效率和运动副中的摩擦及自锁;一、机械效率的概念;将上面三式的各项均除以做功的时间t，分别以Pd、Pr和Pf表示输入功率、输出功率和损失功率。则

;;设想不存在有害阻力的机械称为理想机械。而理想机械的效率

设生产阻力Fr不变，则对于理想机械克服Fr所需要的驱动力/矩，定义为理想驱动力/矩。Fdo(Mdo)

因理想机械

由上式得

上式表明：生产阻力不变时，实际机械的效率等于理想驱动力/矩与实际驱动力/矩之比。;三、复杂机器和机组的效率;2）并联;pd;四、移动副中的摩擦;结论：两个构件组成平面平滑快移动副，当构件1相对构件2等速运动时，构件2对构件1的全反力FR21与相对速度V12间的夹角为90o+φ。

当两运动副元素间的f一定时，Ff21的大小与法向反力FN21有关；而当外载荷一定时，法向反力FN21的大小还与构成运动副两元素的几何形状有关。;2、楔形滑块的摩擦和当量摩擦因数;;结论：在其他条件相同的情况下，槽面移动副中产生的摩擦力大于平面移动副中产生的摩擦力。

利用曹槽面运动副可增大摩擦力的这一特点，在工程中有广泛的实际应用：如，三角皮带由于摩擦力大于平皮带，因而广泛应用传递动力的场合。