平面机构的力分析

平面机构的力分析平面机构被广泛应用于机械工程中，其主要功能是将输入力或运动转化为需要的输出力或运动。

在进行力学设计时，了解和分析平面机构的力分布是非常重要的，本文将对平面机构的力分析进行详细介绍。

首先，平面机构可以通过静力学方法进行力分析。

静力学是研究物体静止或平衡的力学学科，可以用来分析静态平面机构中各个零件的力。

在进行平面机构的力分析时，一般需要考虑以下几个方面：1.合力和力矩：平面机构中各个零件受到的力可以相互作用，产生合力和合力矩。

合力是所有力的矢量和，而合力矩是所有力矩的矢量和。

通过计算合力和合力矩，可以判断机构是否平衡，以及零件上的受力情况。

2.内力：内力是作用在零件内部的力，由于平均剪应力和平均正应力引起。

在平面机构中，内力可以通过应力分析和静力平衡方程求解。

通过分析内力，可以判断零件的强度和稳定性。

3.杆件受力：平面机构中的杆件是承受力的主要部分，因此对于杆件的受力进行分析是非常重要的。

通常，可以通过静力平衡方程和力矩平衡方程来计算杆件上的受力。

根据受力情况，可以选择合适的杆件材料和尺寸。

4.关节受力：平面机构中的关节是连接零件的部分，受到的力会传递到相邻的零件上。

通过分析关节受力，可以确定关节的强度和稳定性，并进行合理的设计。

在进行平面机构的力分析时，可以使用手动计算方法或计算机辅助设计软件。

手动计算方法需要进行力学方程的推导和计算，需要较高的数学和力学知识。

计算机辅助设计软件可以通过输入机构的几何参数和力参数，自动进行力分析和力矩分析，快速得到各个零件的受力情况。

总之，平面机构的力分析是机械设计中的重要内容，可以通过静力学方法进行。

在进行力分析时，需要考虑合力和力矩、内力、杆件受力和关节受力等因素。

通过合理的力分析，可以为机构的设计提供有用的参考和指导。

平面机构的力分析、机械的摩擦与效率(总分100,考试时间90分钟)一、填空题1. 作用在机械上的力按作用在机械系统的内外分为______和______。

2. 作用在机械上的功按对机械运动产生的作用分为______和______。

3. 机构动态静力分析时，把______视为一般外力加在机构构件上，解题的方法、步骤与静力分析完全一样。

4. 用速度多边形杠杆法可以直接求出作用在任意构件上的未知平衡力(平衡力矩)，此方法的依据是______原理。

5. 运动链的静定条件为______，______。

6. 矩形螺纹和梯形螺纹用于______，而三角形(普通)螺纹用于______。

7. 机构效率等于______功与______功之比，它反映了______功在机械中的有效利用程度。

8. 移动副的自锁条件是______，转动副的自锁条件是______，螺旋副的自锁条件是______。

9. 从效率的观点来看，机械的自锁条件是______；对于反行程自锁的机构，其正行程的机械效率一般小于______。

10. 槽面摩擦力比平面摩擦力大是因为______。

11. 提高机械效率的途径有______，______，______，______。

12. 机械发生自锁的实质是______。

二、选择题1. 传动用丝杠的螺纹牙形选择______。

A.三角形牙 B.矩形牙 C.三角形牙和矩形牙均可2. 单运动副机械自锁的原因是驱动力______摩擦锥(圆)。

A.切于 B.交于 C.分离3. 如果作用在轴颈上的外力加大，那么轴颈上摩擦圆______。

A.变大 B.变小 C.不变 D.变大或不变4. 机械出现自锁是由于______。

A.机械效率小于零B.驱动力太小 C.阻力太大 D.约束反力太大5. 两运动副的材料一定时，当量摩擦因数取决于______。

A.运动副元素的几何形状 B.运动副元素间的相对运动速度大小 C.运动副元素间作用力的大小 D.运动副元素间温差的大小6. 机械中采用环形支承的原因是______。

第4章不考虑摩擦时平面机构的力分析题4-2在图示的凸轮机构中，已知各构件的尺寸、生产阻力F r的大小及方向以及凸轮和推杆上的总惯性力F I1′和F I2′，试以图解法求各个运动副中的反力和需要施加在凸轮轴上的平衡力偶矩M b。

（注：已知各力的大小自己确定，要求列出力的矢量方程，并作图求解未F´题4-2图知力）解：题4-4在图示的四杆机构中，已知ω1=20s-1，l AB=140mm，l BC=400mm，l CD=400mm，l AD=600mm，构件2和3的重量分别为G2＝47N，G3＝56N，对其形心的转动惯量为J S2＝0.286kg.m2，J S3＝0.505kg.m2，构件1的质量略去不计，试求需要加在构件1上的平衡力以及各个运动副中的反力。

解：4D题4-4图第5章 摩擦与效率题5-1图a)所示的导轨副为由拖板1和导轨2组成的复合移动副，拖板的运动方向垂直于纸面；图b)所示为由转轴1和轴承2组成的复合转动副，绕轴线OO 转动。

现已知各个运动副的尺寸，并设G 为外加总载荷，各接触面之间的摩擦系数均为f 。

试分别求导轨副的当量摩擦系数f V 和转动副的摩擦圆半径ρ。

解：1）求图a)所示的导轨副的当量摩擦系数f Va)Ob)题5-1图故f V ＝F/G ＝2）求图b)所示的导轨副的摩擦圆半径ρ故ρ＝M f /G ＝题5-2图示为一锥面径向推力轴承，已知其几何尺寸如图所示，设轴1上承受有铅直总载荷G ，轴承中的滑动摩擦系数为f ，试求轴1上所受的摩擦力矩M f （分别以新轴端和跑合轴端来加以分析）。

提示：可以利用当量摩擦系数的概念直接引用平轴端轴承的公式求得。

解：若为新轴端轴承，则若为跑合轴端轴承，则题5-3图示为一曲柄滑块机构的三个位置，F 为作用在活塞上的力，转动副A 及B 上所画的虚线小圆为摩擦圆，试决定在此三个位置时作用在连杆AB 上的作用力的真实方向（各构件的重量及惯性力略去不计）。

第13讲平面连杆机构动态静力分析平面连杆机构是由直线运动连杆组成的机械系统，被广泛应用于各种机械设备中。

平面连杆机构的动态静力分析是对连杆机构在运动过程中的受力和运动性能进行研究和分析的过程。

本文将从动力学和静力学两个方面来介绍平面连杆机构的动态静力分析。

一、动力学分析平面连杆机构的动力学分析主要研究机构在运动过程中的受力和运动性能。

动力学分析涉及到速度、加速度、力矩等物理量的计算和分析。

1.速度分析速度分析是指根据机构的几何形状和约束条件，计算机构各个连杆和构件的速度。

常用的方法有几何法、瞬心法和向量法等。

2.加速度分析加速度分析是指根据机构的几何形状、约束条件和速度，计算机构各个连杆和构件的加速度。

常用的方法有几何法、瞬心法和向量法等。

3.力矩分析力矩分析是指根据机构的几何形状、约束条件、速度和加速度，计算机构各个连杆和构件的力矩。

根据牛顿第二定律，力矩等于物体的质量乘以加速度，根据连杆机构的几何形状和运动状态，可以计算出各个连杆和构件的力矩。

二、静力学分析平面连杆机构的静力学分析主要研究机构在静态平衡条件下的受力和力矩分布。

静力学分析可以用于评估机构的工作性能和稳定性。

1.均衡方程静力学分析的基础是建立连杆机构的均衡方程，即根据物体的几何形状和约束条件，建立物体受力和力矩平衡的方程。

通过求解这些方程，可以得到机构的受力和力矩分布。

2.受力分析受力分析是指根据机构的几何形状、约束条件和力矩，计算机构各个连杆和构件的受力。

受力分析可以帮助我们了解机构在运动过程中的受力情况，从而确定机构的结构设计和增加机构的稳定性。

3.力矩分析力矩分析是指根据机构的几何形状、约束条件和受力分析，计算机构各个连杆和构件的力矩。

力矩分析可以帮助我们确定机构的受力情况，从而评估机构的工作性能和稳定性。

平面连杆机构的动态静力分析是机械工程中重要的研究内容之一、通过动态静力分析，可以了解机构运动过程中的受力和运动性能，并根据分析结果进行机构的设计和优化。

工程力学中的平面四杆机构的力学分析工程力学中，机构是指由若干构件组成的结构，能够实现特定功能的装置。

平面四杆机构是一种常见且重要的机构，在众多工程应用中发挥着重要作用。

本文将对平面四杆机构的力学分析进行详细探讨，以便更好地理解和应用于实际工程设计中。

1. 平面四杆机构的定义和基本结构平面四杆机构由四根杆件和若干铰链连接而成，其中两根杆件称为主杆件，另外两根杆件称为从杆件。

主杆件与从杆件分别通过两个固定的铰链连接，形成一个封闭的链环结构。

平面四杆机构的基本结构如图1所示。

[插入图1平面四杆机构的基本结构]2. 平面四杆机构的运动约束条件由于铰链的特性，平面四杆机构具有一定的运动约束条件。

根据实际应用需求，平面四杆机构可以实现以下几种运动：2.1 行走机构行走机构是平面四杆机构的一种常见运动模式，用于实现直线行走。

在行走机构中，主杆件沿着一条直线路径移动，从而驱使从杆件实现步进运动。

该机构常用于工程设备的行走机构中，如履带式输送机等。

2.2 摇摆机构摇摆机构是平面四杆机构的另一种典型运动形式，用于实现往复摆动。

在摇摆机构中，主杆件通过旋转，引导从杆件做往复运动。

摇摆机构广泛应用于水泵、风扇等设备中，实现节律性的液体或气体输送。

2.3 连杆机构连杆机构是平面四杆机构中的一种特殊形式，用于实现固定长短的连杆运动。

主杆件和从杆件的长度可以通过调整来改变杆件的运动轨迹和速度，进而实现对工程装置的精确操控。

3. 平面四杆机构的力学分析方法为了更好地理解和应用平面四杆机构，需要进行力学分析，以确定各杆件之间的力学关系。

以下是常用的几种力学分析方法：3.1 克氏图法克氏图法是一种常用的力学分析方法，利用平面四杆机构的平面图形，推导出杆件之间的运动学方程和力学方程。

通过解这些方程组，可以得到各杆件的位置、速度、加速度以及承受的力。

3.2 动力学分析动力学分析是在运动学基础上，研究机构内各杆件所受力的分布和大小。

通过应用牛顿第二定律和动量守恒定律，可以推导出杆件的受力情况和所需的驱动力。