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机械原理平面机构的力分析机械原理平面机构的力分析是对平面机构进行力学分析和力学设计的过程。
平面机构是平面运动副的组合，由多个刚体构成，通过运动副连接起来的，因此需要进行力学分析来了解各个部件之间的力的传递和影响。
平面机构力分析的目的是确定各个部件之间的相对运动和受力情况，从而确定设计参数和优化设计。
首先，进行平面机构的力分析需要了解机构的运动副类型和特点。
平面机构包括直线副、转动副和滑动副等，而不同类型的运动副对应不同的受力情况。
例如，直线副的受力主要是拉力和压力，转动副的受力主要是转轴上的扭矩和轴承力，滑动副的受力主要是摩擦力和压力等。
其次，需要确定机构的约束和自由度，以及受力分析的基准点和坐标系。
约束是机构中连接各部件的运动约束，包括固定约束和运动约束；自由度是机构允许的运动自由度，通过自由度的分析可以了解机构的运动特性。
基准点和坐标系的选择是为了方便受力分析和结果的表示。
接下来，通过自由度分析和约束条件，可以得到机构中各个部件之间的受力关系。
根据受力分析的原理，可以采用静平衡条件、动力学方程或功率分析等方法来计算各个部件的受力情况。
静平衡条件可以用来计算处于平衡状态时的受力情况，动力学方程可以用来计算部件在运动过程中的受力情况，功率分析可以用来计算部件之间的能量传递和能量转换情况。
最后，通过力分析的结果可以进行力学设计和性能评估。
根据受力情况，可以确定各个部件的尺寸、材料和结构形式，以满足所要求的工作条件。
同时，还可以通过分析得到的各个部件的受力情况，来评估机构的运动稳定性和工作性能，从而进行优化设计和改进。
总的来说，机械原理平面机构的力分析是对平面机构进行力学分析和力学设计的过程。
通过力分析可以了解机构中各个部件之间的力的传递和影响，为机构的设计和优化提供基础。
力分析需要了解机构的运动副类型和特点，确定约束和自由度，选择基准点和坐标系，采用适当的方法进行受力分析，最后进行力学设计和性能评估。
第四章平面机构的力分析
4.1本章知识点串讲
作用在机械上的力
作用在机械构件上的力常见到的有：驱动力、生产阻力、重力、惯性力、摩擦力、介质阻力和运动副中的反力。
从做功的角度可分为驱动力和阻抗力。
驱动力：驱使机构产生运动的力特点：与作用点的速度方向相同、或成锐角——作正功——驱动功、输入功。
包括：原动力、重力（重心下降）等。
阻抗力：阻碍机构产生运动的力
特点：与作用点的速度方向相反、或成钝角——作负功——阻抗功。
包括：生产阻力、摩擦力、重力(重心上升)
本章的知识点主要有1个，运动副中摩擦力的确定。
1. 平面摩擦
2. 楔形面摩擦N
R tgα=Px/Py
Px—有效分力
Py—有害分力
而：N= -Py
F= f N
R—总支反力，正压力与摩擦力的矢量和；R与N之间夹角用
φ表示，称作摩擦角。
结论：
(1) 摩擦角与摩擦系数一一对应，j =arctgf；
(2) 总支反力永远与运动方向成90°+φ角。
3. 斜面摩擦
4. 螺旋副摩擦
Q
P R 2
α+ϕ
Q
P
R 2
α-ϕ
a. 等速上升
物体平衡： P + Q + R = 0 所以有： P = Q tg (α+ϕ)
b. 等速下降
物体平衡： P + Q + R = 0 所以有： P = Q tg (α-ϕ)
Q
N ′ N
2θ 90．
-θ
90．
-θ
以滑块作为受力体，有
F ′= f N ′
所以 ，总摩擦力F =2F ′= 2f N ′ 因为：Q=2N ′* sin θ，即N ′=Q/2sin θ
所以：F =2F ′= 2f N ′= Q*f/sin θ 令：fv = f / sin θ 有F = Q*fv
fv ——当量摩擦系数
N ′
5．轴颈的摩擦
6．轴端的摩擦
设r 为轴颈半径，Q 为铅垂径向载荷，Md 为驱动力矩。
于是：N =ΣNi (标量)
F =ΣFi = Σf*Ni= f * N=f*ΣNi 因为：Q = ΣNiy
然而： ΣNiy ≤ ΣNi
所以：N (=ΣNi) ≥ Q (= ΣNiy) 令：N=KQ K ≈ 1~1.57
所以： F = f * N = K * f * Q = fv * Q ， fv ——当量摩擦系数
于是：M = F * r = fv * r * Q 显然： R21 = -Q ，Mf = R21*ρ
∴ Md=Mf= Q*ρ= R21*ρ= fv * r * Q ∴ ρ= fv *r ——摩擦圆半径 结论：
A. 总反力始终切于摩擦圆；
B. 总支反力方向与作用点速度方向相反。
i 螺母1在铅垂载荷G 和力矩M 的共同作用下等速轴向运动。
拧紧螺母时：
M=Fd 2/2=Gd 2tan(α+ϕ)/2
放松螺母时： M'=Gd 2tan(α-ϕ)/2
4.2本章重难点总结
4.2.1重难点知识点总结
本章的难点在于运动副中摩擦力的确定。
4.2.2本章重难点例题讲解
【例题1】求如图所示的滑块在运动时所受的摩擦力的大小，已知物体与接触面间的摩擦系数为f=0.3，θ=30。
，Q=100N 。
解析：本题很简单，先求出当量摩擦系数，再根据当量摩擦系数确定摩擦力的大小。
当量摩擦系数为f v =0.3/sin30。
=0.6。
所以摩擦力F=Q*f v =60N 。
【例题2】求轴颈转动时所受的摩擦力的大小，已知Q=200N ，f v =1.2。
1） 新轴端。
对于新制成的轴端和轴承，可假定整个轴端接触面上的压强处处相等。
则： Mf=(2/3)fG(R 3-r 3)/(R 2-r 2)
2） 跑合轴端。
轴端经过一段时间的工作后，轴端接触面上的压强不能认为处处相等。
则： Mf=fG(R +r)/2
解析：这题就更简单了，当量摩擦系数已经给出，直接就可以求出。
F=Q*f v=2400N
4.3本章典型题库
4.3.1作业
1．当两接触面沿整个半圆周均匀接触时，当量摩擦系数fv的范围是多少？（接触面间的摩擦系数为f）
2．平面移动副中，若摩擦系数为f，则构件所受全反力的方向与其相对速度矢量的夹角为＿＿＿＿＿＿。
4.3.2作业答案
1．f ≤f v ≤(π/2)*f；
2．π/2+arctanf；。
