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机械原理第四章 长江大学机械工程学院（HQS） 第四章 平面机构的力分析 一.作用在机械上的力 （二）惯性力 由构件作变速运动产生，其方向与加速度方向相反。 加速时，为阻力；减速时，为驱动力； （三）约束反力（运动副反力） 对整机是内力，对单个构件是外力。 可分解为： 法向反力—与接触面垂直, 不作功; 切向反力—为摩擦力，作功。 * 1.约束反力是在前两种力作用下产生的. 2.由惯性力引起的部分称 “附加动压力”. 二.机构力分析的目的 1.确定运动副反力---是构件强度、刚度计算的需要,是研究磨损、机械效率、运转的需要. 2.确定平衡力或平衡力矩---使原动件按给定运动规律运动需加在机械上的力(矩). 设计新机械---求主动力(矩),即根据生产负荷确定原动机的功率; 合理使用现有机械---求工作阻力,即按原动机功率确定能克服的最大生产负荷. §4-3 运动副中的摩擦 *近似认为运动副中只有滑动摩擦 (低副本是如此;对高副, 滑滚） 一.移动副中的摩擦 摩擦力与接触面的几何形状有关 1.单一平面接触 2.楔槽面摩擦 (1) 受力分析 (2)当量摩擦系数与当量摩擦角 ２．三角螺纹副　　 三．回转副中的摩擦 （一）轴颈及其分类 　１．轴颈－-轴装在轴承中的部分，是回转副的一个元素． ２．分类（按加载方式分） (二）径向轴颈的摩擦 1. 受力分析 3. 当量摩擦系数 (三）止推轴颈的摩擦（在螺纹联接、摩擦离合器中有应用） 1. 非跑合止推轴颈(正压力均布) §4-4. 机构力分析的方法 1. 按是否考虑惯性力分 1) 静力分析---不考虑惯性力, 机构在驱动力、阻力、重力作用下平衡； 2) 动力分析---动态静力法. 将惯性力视为外力加到机构上,再用静力学方法求解. 2. 按求解方法分 1) 图解法 2) 解析法 * §4-1 概 述 §4-2 构件惯性力的确定 §4-3 运动副中的摩擦 §4-4 机构力分析的方法 §4-1 概 述 F V 3 重力 与作用点运动方向相反或成钝角的力； 与作用点运动方向相同或成锐角的力； 1 驱动力— 2 阻 力— （一）外力 有效阻力（生产阻力）—其功为有效功（输出功）； 有害阻力—有些摩擦力或介质阻力。 重心上升，作负功，为阻力； 重心下降，作正功，为驱动力。 §4-2 构件惯性力的确定 对于作平面复杂运动的构件，构件的惯性力可化为一个加在重心上的惯性力及一个惯性力偶： * 1）对作直移运动的构件， ， 仅有 ---对重心轴的转动惯量; 质量代换法(自学) ---重心加速度 ---角加速度 2）对绕重心轴转动的构件， ， 仅有 (2) 摩擦角 * (1) 摩擦力 由平衡条件 *对于倾斜单一平面接触 (1) 滑块等速上升 为驱动力, 为阻力 由 有 (2) 滑块等速下降 为驱动力, 为阻力(维持力) 主动力: 反作用力: 由 得 *在相同载荷及摩擦系数情况下,槽面摩擦大于平面摩擦. 令 当量摩擦系数 相应地 当量摩擦角 此时 (与平面摩擦有统一的形式) * 是人为引入的概念.槽面摩擦大于平面摩擦,不是因为摩擦系数大了, 而是因为正压力大了. （3）对于倾 斜楔面接触 (2) 滑块等速下降 (1) 滑块等速上升 二. 螺旋副中的摩擦 １．矩形螺纹副 （１）拧紧螺母时 （２）松开螺母时 * 假定两构件间作用力作用在螺纹中径处, 并展成平面研究． 以　　替代对于矩形螺纹副 导出的各式中的　　即可． 仿照槽面摩擦，引入 设牙形半角为　 ， 则　　　　　 ．　 等速回转时的平衡条件: 又 2. 摩擦圆与摩擦圆半径 * 总反力总是切于摩擦圆的. —正压力均布( 为常量) ( 与摩擦面正压力的分布情况有关) (1) 非跑合轴颈 根据当量摩擦系数的定义, (2)跑合轴颈 —正压力按余弦规律分布 (3)有间隙的轴颈 * 对于在用的回转副, .为安全计, 计算效率时取大值,计算自锁时取小值 . 将(1)代入(2)得 式中, 称当量摩擦半径. 2.跑合止推轴颈(正压力