机械原理力分析

机械原理力分析第一页，共十九页，编辑于2023年，星期日§8-1作用在构件上的力

1）驱动力

——正功（输入功）

2）阻力：

有效阻力

有害阻力

——有效功（输出功）

3）重力

——重心下降作正功

重心上升作负功

4）运动副反力：

正压力

摩擦力

——不作功

——负功

5）惯性力（虚拟力）：

加速运动

——阻力

减速运动

——驱动力

第二页，共十九页，编辑于2023年，星期日§8-2运动副反力的确定

一、移动副中的反力

1、平面移动副反力

根据滑快A的平衡，

Ff与VAB相反，大小根据滑动摩擦定律

ψ——摩擦角

f——摩擦系数（材料、光滑度、润滑）

第三页，共十九页，编辑于2023年，星期日确定RBA

（力的三要素：点、方向、大小）

①方向：RBA与VAB成90+ψ

②大小

（1）

A加速运动

（2）

A减速直至静止，若A原来不动，自锁

（3）

A匀速或静止

第四页，共十九页，编辑于2023年，星期日F作用线作用在接触面之外，确定RBA如果材料很硬，可近似认为两反力集中在b、c两点

第五页，共十九页，编辑于2023年，星期日2、楔形面移动副反力

xoy面

yoz面

fΔ——当量摩擦系数ψΔ——当量摩擦角第六页，共十九页，编辑于2023年，星期日与平滑块相同，楔形滑块所受的运动副总反力RBA与VAB成90+ψΔ角

RBA：大小由平衡方程求得。

第七页，共十九页，编辑于2023年，星期日二、转动副中的运动副反力

1、径向轴颈，止推轴颈

2、径向轴颈的反力

由实验测量得：

f0——径向轴颈的当量摩擦系数

（与材料、粗糙度、润滑条件有关）

确定RBA：

RBA与y方向成α角第八页，共十九页，编辑于2023年，星期日其中：

（f为滑动摩擦系数）

（该式当A、B间存在间隙时成立）

若A、B间没有间隙：

对于A、B间没有摩损或磨损极少的非跑合者，

f0=1.56f对于接触面经过一段时间的运转，其表面被磨成平滑，接触更加完善的跑合者，

f0=1.27f

第九页，共十九页，编辑于2023年，星期日由式知：

ρ只与f0，r有关，P变向时，RBA变向，但相对轴心O始终偏移一个距离ρ，

即RAB与以O为圆心，以为半径的圆相切，与摩擦角作用相同，此圆决定了总反力作用线的位置，称摩擦圆

由于摩擦力矩阻止相对运动，∴RBA相对轴心O的力矩为ωAB相反。

RBA：大小

RBA=Q

方向

与Q相反

作用线

与摩擦圆相切，对O的矩与WAB相反

第十页，共十九页，编辑于2023年，星期日根据力偶等效定律，M和Q合并成——合力Q’

（1）

A作减速至静止，原来静止，自锁

（2）

（3）

A匀速转动，或保持静止

A加速运动

第十一页，共十九页，编辑于2023年，星期日3、止推轴颈的摩擦力

r’——当量摩擦半径

非跑合：

跑合：

第十二页，共十九页，编辑于2023年，星期日例：已知各转动副半径r，fo，F求，R41，R21，R23，R45，M3的方向，R14，R12，R32，R34（不计各构件的重力和惯性力）

第十三页，共十九页，编辑于2023年，星期日§8-3构件惯性力的确定

作平面复杂运动的构件FiMi平面移动

-mas0平面一般运动

-mas-Jsε定轴转动

轴线通过质心

匀速

00变速

0-Jsε轴线不通过质心

匀速

-mas0变速

-mas-Jsε第十四页，共十九页，编辑于2023年，星期日§8-4机构的力分析

一、目的

1、确定运动副反力

2、确定机械的平衡力（力矩）

（为保证机构按给定的运动规律运动，必须施加驱动力（力矩）与已知外力相平衡，这种未知力（力矩）称为平衡力）

二、算法

静力计算：

动力计算：

（低速）不考虑惯性力，看成平衡系统

（高速）考虑惯性力，看成平衡系统

第十五页，共十九页，编辑于2023年，星期日三、计算理论：动态静力法

（根据达朗贝尔原理，假想地将惯性力加在产生该力的构件上，构件在惯性力和其他外力的作用下，认为是处于平衡状态，因此可以用静力计算的方法进行计算）

四、分析步骤

1、运动分析（假设原动件匀速运动）

2、计算惯性力

3、考虑反力、惯性力、重力、驱动力、生产阻力的平衡

4、解方程（图解法，力多边形）

第十六页，共十九页，编辑于2023年，星期日例：鄂式破碎机中，已知各构件的尺寸、重力及其对本身质心轴的转动惯量，以及矿石加于活动鄂板2上的压力Ft。设构件1以等角速度ω1转动，其重力可以忽略不计，求作用在其上E点沿已知方向x-x的平衡力以及各运动副中的反力。第十七页，共十九页，编辑于2023年，星期日§8-5速度多边形杠杆法

一、力学原理：虚位移原理

对整个机构由虚位移原理得

从P点到力Fj的距离

力Fj的功率：

（作用在构件