机械原理力分析
机械原理力分析
N1 N2 N
则
又据 MO 0
得 Gh Nl
欲使摇臂不自动下 滑，必须满足
G 2Ff
联解上三式得
Ff1 fN Ff 2 Ff
h l 2f
即 h l
2tgj
S应位于E点的右边
2. 楔形面移动副摩擦
θ
θ
以滑块作为受力
体，有 Ff= f N
1
所以 ， F =2Ff= 2f N
2
R21
N
Ff
Fx
tgj tg
R21
N
j
Ff 1
Fx
2
Fy
F
1) 当β＞ φ时，Ff＜Fx , 滑块作加速运动。
2) 当 β ＝ φ时， Ff = Fx ，滑块作匀速运动(若1原来就在
运动)或者静止不动(若1原来就不动)。
3) 当 β ＜ φ时， Ff ＞ Fx ，若滑块原来就在运动，则作减 速运动直至静止不动；如滑块原来就不动，则无论外力F
3. 质量代换法 a. 动代换。同时满足上述三个代 换条件的质量代换。对连杆有：
mB+mK=m2 mBb=mKk mBb2+mKk2=Js2
b. 静代换。只满足上述前两个代 换条件的质量代换。(忽略惯性力 矩的影响)
mB=m2c/(b+c) mC=m2b/(b+c)
§9-3 运动副中摩擦(Friction)力分析
假想的集中质量称为代换质量，代换质量所在的位置称
为代换点。
2. 质量代换的等效条件
n
a. 代换前后构件的质量不变；Σi=m1 i= m
n
b.
代换前后构件的质心位置不变；
Σi=m1 i
n
机械原理介绍
机械原理介绍
机械原理是研究机械运动和力学性能的学科。
它研究力和运动之间的关系，以及通过机械传动装置将能量从一处转移到另一处的方式。
机械原理主要包括以下几个方面的内容。
一、力的分析：力是机械运动的基础，机械原理研究了力的大小、方向和作用点对机械系统的影响。
通过分析力的作用，可以确定机械系统的平衡条件和运动方式。
二、力的传递和转换：机械装置通过传递和转换力来实现能量的转移。
机械原理研究了不同类型的机械传动方式，如齿轮传动、皮带传动和链传动等，以及力的转换方式，如杠杆原理、滑块机构和凸轮机构等。
三、运动的分析：机械原理研究了机械系统的运动规律和运动学特性。
通过分析运动学参数，如速度、加速度和位移，可以确定机械系统的运动方式和运动轨迹。
四、平衡和稳定性：机械原理研究了机械系统的平衡和稳定条件。
通过分析系统的受力平衡条件，可以确定系统的平衡位置和平衡状态。
五、摩擦和磨损：机械原理研究了机械系统中的摩擦和磨损问题。
摩擦会使机械系统的能量损失，而磨损则会导致机械零件的损坏。
通过研究摩擦力和磨损机制，可以减少能量损失和零
件磨损，提高机械系统的效率和寿命。
总之，机械原理是机械工程的基础学科，它提供了研究和设计机械系统的理论和方法。
通过应用机械原理，可以解决机械系统的力学问题，提高机械系统的性能和可靠性。
孙桓《机械原理》笔记和课后习题(含考研真题)详解(平面机构的力分析)【圣才出品】
第4章平面机构的力分析4.1 复习笔记一、机构力分析的任务、目的和方法1．作用在机械上的力根据力对机械运动影响的不同，可分为两大类。
（1）驱动力①定义驱动机械运动的力称为驱动力。
②特点驱动力与其作用点的速度方向相同或成锐角，其所作的功为正功，称为驱动功或输入功。
（2）阻抗力①定义阻止机械运动的力称为阻抗力。
②特点阻抗力与其作用点的速度方向相反或成钝角，其所作的功为负功，称为阻抗功。
③分类a．有效阻抗力机械在生产过程中为了改变工作物的外形、位置或状态而受到的阻力，即工作阻力。
克服这类阻力所完成的功称为有效功或输出功。
b．有害阻抗力机械在运转过程中所受到的非生产阻力。
克服这类阻力所作的功称为损失功。
2．机构力分析的任务和目的（1）确定运动副中的反力运动副反力是指运动副两元素接触处彼此作用的正压力和摩擦力的合力。
（2）确定机械上的平衡力或平衡力偶平衡力是指机械在已知外力的作用下，为了使该机构能按给定的运动规律运动，必须加于机械上的未知外力。
3．机构力分析的方法对于不同的研究对象，适用的方法不同。
（1）低速机械惯性力可以忽略不计，只需要对机械作静力分析。
（2）高速及重型机械①惯性力不可以忽略，需对机械作动态静力分析。
②设计新机械时，由于各构件尺寸、材料、质量及转动惯量未知，因此其动态静力分析方法如下：a．对机构作静力分析及静强度计算，初步确定各构件尺寸；b．对机构进行动态静力分析及强度计算，并据此对各构件尺寸作必要修正；c．重复上述分析及计算过程，直到获得可以接受的设计为止。
二、构件惯性力的确定构件惯性力的确定有一般力学法和质量代换法。
1．一般力学方法如图4-1-1（a）所示为曲柄滑块机构，借此说明不同运动形式构件所产生的惯性力。
（1）作平面复合运动的构件惯性力系有两种简化方式。
①简化为一个加在质心S i上的惯性力F I2和一个惯性力偶矩M I2，即F I2＝－m2a S2，M I2＝－J S2α2②简化为一个大小等于F I2，而作用线偏离质心S2一定距离l h2的总惯性力F I2′，而l h2＝M I2/F I2F′I2对质心S2之矩的方向应与α2的方向相反。
机械原理机构力分析
机械原理机构力分析机械原理是机械学的基础，它主要研究机械系统中各个构件之间的相互作用和力的传递方式。
而机构是机械系统中起传递、变换和控制运动的作用的装置。
机构力分析是指通过力学原理来解析机械机构中的力以及力的传递和平衡关系。
机械原理机构力分析的目的是为了了解机械机构的运动规律和力学特性，从而为机械设计和性能优化提供理论依据。
在机械系统中，机构是由多个构件组成的，这些构件之间通过连接件连接在一起，形成一个整体。
当机构运动时，各构件之间会受到相互作用力，这些力是通过连接件传递的。
机构力分析的关键是要确定连接件的受力情况，包括连接件上的作用力大小、方向和点位等。
在机构力分析中，首先需要建立机构的运动模型，确定各个构件之间的相对位置和运动方式。
然后，通过应用牛顿第二定律等力学原理，可以得出每个构件所受到的作用力。
在实际应用中，机构力分析可以通过数值计算、有限元分析等方法来进行。
对于复杂的机构，力分析可能会更加困难。
这时可以使用力图和力闭合法来进行分析。
力图是一种通过标注和连接力的方法，直观地表示出受力情况的图形。
力闭合法是一种通过闭合力系统来分析受力情况的方法，通过构造闭合力系统和使用受力平衡条件，可以解析机构中的力学问题。
机构力分析在机械设计和优化中起着重要的作用。
通过对机构力学特性的研究，可以确定机构的运动规律、力学效率和强度等参数。
这些参数对于机械系统的结构设计和性能优化都至关重要。
例如，在设计机械传动系统时，需要对传动链条、齿轮、轴承等部件进行力学分析，以确定它们的合理尺寸和强度；在设计机械臂、摆线机构等复杂机构时，也需要进行力学分析，以确定它们的运动规律和受力情况。
在实际工程中，机械原理机构力分析常常与CAD技术相结合。
通过CAD软件的建模功能和力学分析插件，可以方便地进行机构的三维建模和力学分析。
这不仅提高了设计效率，还减少了设计中的错误和风险。
总之，机械原理机构力分析是机械学中重要的一部分。
机械原理-第3章 平面机构的运动分析和力分析
a
大小:2w1×vB2B1=2w1vB2B1sin90°=2w1vB2B1; k B 2 B1 方向:将vB2B1的方向沿w1转过90°。
vB1B2 1
2 B
(B1B2)
vB1B2 1
2 B
(B1B2)
ω1
a
k B 2 B1
ω1
a
k B 2 B1
(3)注意事项
B (B1B2)
1
2
vB1 = vB2，aB1 = aB2，
目的： 了解现有机构的运动性能，为受力 分析奠定基础。 方法：1)瞬心法（求速度和角速度）; 2)矢量方程图解法; 3)解析法（上机计算）。
3.1
速度瞬心
(Instant center of velocity )
3.1.1 速度瞬心
两个互作平行平面运动的构件 定义：
上绝对速度相等、相对速度为
零的瞬时重合点称为这两个构 件的速度瞬心, 简称瞬心。瞬 心用符号Pij表示。
图(b) 2
(B1B2B3)
扩大刚体(扩大构件3)，看B点。
B 1 A
b2
C
vB3 = vB2 + vB3B2
方向：⊥BD ⊥AB 大小： ？ lAB w1 ∥CD ?
3
w1
D
4
p
选 v ，找 p 点 。
v
v B 3 pb3 μv ω3 （逆 ） l BD l BD
b3
(b)
例4:已知机构位臵、尺寸，w1为常数，求w2、a2。
C B
n t n t aC aC a B aCB aCB
2
1
E
方向:C→D ⊥CD B→A C→B ⊥CB 大小:lCD w32 ? lABw12 lCB w22 ?
机械原理课件之四杆机构受力分析
通过解方程，求解出各个连杆的受力大小和方向。
四杆机构受力分析的案例研究
案例1
案例2
分析一台工业机械中的四杆机构， 确定各个连杆的受力情况。
在一个机器人手臂中应用四杆机 构，研究其受力和应力分析。
案例3
通过受力分析，优化四杆机构的 设计，提高其工作效率。
结论和总结
四杆机构受力分析是机械工程领域的重要研究方向之一。它不仅可以帮助我 们了解四杆机构的工作原理，还可以指导我们设计更优秀的机械系统。
四杆机构的组成和基本结构
连杆
四杆机构由四根连杆组成，包括两个边连杆和两个角连杆。
铰链
连杆通过铰链连接，使得四杆机构能够实现运动。
驱动装置
驱动装置为四杆机构提供动力，使其能够完成特定任务。
四杆机构的运动分析
1
自由度
四杆机构的自由度取决于连杆的个数和铰链的类型。
2
运动类型
四杆机构可以实现旋转、平动和复杂的运动。
3
工作轨迹
通过对四杆机构的运动分析，可以得到工作轨迹的方程。
四杆机构受力分析的基本原理
四杆机构受力分析的基本原理是根据静力学的原理，通过分析力的平衡条件 来确定各个连杆的受力情况。
四杆机构受力分析的方法和步骤1 建立坐标系确定来自适的坐标系，便于受力分析的计算。
2 列写平衡方程
根据力的平衡条件，列写各个连杆的受力方程。
机械原理课件之四杆机构 受力分析
这篇课件将详细介绍四杆机构的受力分析。从概述四杆机构的基本原理开始， 到运动分析和受力分析的具体方法，最后通过案例研究加深理解。让我们一 起来探索吧！
四杆机构的概述
四杆机构是一种常见的机械连杆机构，由四根连杆组成。它具有简单的结构 和广泛的应用领域，是研究机械原理的重要组成部分。
机械原理-第02章 平面连杆机构及其设计 - 平面连杆机构的力分析
件惯性力对机械性能的影响。
G′
2020年4月23日星期四
5
§2-5 平面连杆机构的力分析
WHUT
3、机构力分析的方法
静力分析和动态静力分析。
由于最初设计时，各构件的结构尺寸、形状、材料、质量及 转动惯量未知，因而惯性力（矩）无法确定。此时，一般先 对机构作静强度计算，初步确定各构件尺寸，然后再对构件 进行动态静力分析及强度计算，并以此为依据对各构件作必 要的修正。一般不考虑摩擦力的影响。
(2) 绕定轴转动的构件
a. 回转轴线通过构件质心
S
Pi = 0 Mi = -Js ε ( ε = 0 或 ε ≠0 ) b. 回转轴线不通过质心
Pi = -mas Mi = - Jsε
其中：h=Mi/Pi
2020年4月23日星期四
WHUT
Pi＇ Pi
h S
Mεi
8
§2-5 平面连杆机构的力分析
(3) 作平面复合运动的构件
2020年4月23日星期四
21
WHUT
(2) 判定构件间的相对转向
F
R12
R12
ω21
v
1
2
R23ω23
3Q
ω14
4
R41
R32R32
R43
(3) 判定作用力在摩擦圆上切点位置
Q R23
R21
F
R43 R41
(4) 依据力平衡条件求解
对构件3：Q + R23 + R43 = 0 对构件1：R21 + R41+ F = 0
2020年4月23日星期四
3
§2-5 平面连杆机构的力分析
2、机构力分析的任务和目的
机械原理平面机构力分析与机械的效率
根据力的平衡条件
P R Q 0 P Qtg( )
二、移动副中的摩擦（续）
2）求保持滑块1沿斜面2等速下滑所需的水平力 P’
（反行程）
根据力的平衡条件 P' R Q 0
P Qtg( )
注意
▪ 当滑块1下滑时，Q为驱动力，P’为阻抗力，其作用为
阻止滑块1 加速下滑。
一、研究摩擦的目的（续 ） 2. 摩擦的有用的方面：
有不少机器，是利用摩擦来工作的。如带传动、摩擦 离合器和制动器等。
二、移动副中的摩擦-2
1. 移动副中摩擦力的确定
F21=f N21 ❖当外载一定时，运动副两元素间法向反力 的大小与运动副两元素的几何形状有关：
1）两构件沿单一平面接触
N21= -Q
：
✓可以用总惯性力PI’来代替PI和MI ，PI’ = PI，作用线由
质心S 偏移 lh
lh
MI PI
二、质量代换法
1. 质量代换法 按一定条件，把构件的质量假想地用集中于某几个选
定的点上的集中质量来代替的方法。 2. 代换点和代换质量 ❖代换点：上述的选定点。 ❖代换质量：集中于代换点上的假想质量。
❖ 螺旋副可以化为斜面机构进行力分析。
三、螺旋副中的摩擦（续）
2）拧紧和放松力矩 ❖拧紧：螺母在力矩M作用下 逆着Q力等速向上运动，相 当于在滑块2上加一水平力P，使滑块2 沿着斜面等速向上 滑动。
P Qtg( ) M P d 2 d 2 Qtg( )
22
❖ 放松：螺母顺着Q力的方向 等速向下运动，相当于滑块 2 沿着斜面等速向下滑。
dF= fdN= f p ds
dM f dF fdN fpds
M f
机械原理平面机构的力分析、效率和自锁
机械原理-平面机构的力分析、效率和自锁第三讲平面机构的力分析、效率和自锁平面机构的力分析知识点：一、作用在机械上的力1．驱动力：定义：驱使机械运动的力特征：该力与其作用点速度的方向相同或成锐角，其所作的功为正功，称为驱动功或输入功。
来源：原动机加在机械上的力2．阻抗力：定义：阻止机械产生运动的力称为阻抗力特征：该力与其作用点速度的方向相反或成钝角，其所作的功为负功，称为阻抗功。
分类：生产阻力（有效阻力）：有效功（输出功）有害阻力：非生产阻力：损失功二、构件惯性力的确定（考的较少）1、一般力学方法(1) 作平面复合运动的构件对于作平面复合运动且具有平行于运动平面的对称面的构件（如连杆2），其惯性力系可简化为一个加在质心S2 上的惯性力F I2和一个惯性力偶矩M I2, 即F I2 = －m2a S2 , M I2 = －J S2α2也可将其再简化为一个大小等于F I2，而作用线偏离质心S2一距离l h2的总惯性力F′I2,l h2 = M I2/ F I2F′I2对质心S2之矩的方向应与α2的方向相反。
(2) 作平面移动的构件如滑块3，当其作变速移动时，仅有一个加在质心S3上的惯性力F13＝－m3a S3。
(3) 绕定轴转动的构件如曲柄1，若其轴线不通过质心，当构件为变速转动时，其上作用有惯性力F I1＝－m1a S1及惯性力偶矩M I1＝－J S1α1，或简化为一个总惯性力F′I1；如果回转轴线通过构件质心，则只有惯性力偶矩M I1＝－JS1α1。
2、质量代换法（记住定义和条件）1．基本定义：（1）质量代换法：按一定条件将构件质量假想地用集中于若干个选定点上的集中质量来代替的方法叫质量代换法。
（2）代换点：选定的点称为代换点。
（3）代换质量：假想集中于代换点上的集中质量叫代换质量。
2．应满足条件（1）代换前后构件的质量不变。
（2）代换前后构件的质心位置不变。
（3）代换前后构件对质心的转动惯量不变。
机械原理第四章 力分析
FN21/2
G
FN21/2
式中， fv为 当量摩擦系数 fv = f / sinθ
若为半圆柱面接触: FN21= k G，（k = 1~π/2）
摩擦力计算的通式:
Ff21 = f FN21 = fvG
其中, fv 称为当量摩擦系数, 其取值为:
G
平面接触: fv = f ； 槽面接触: fv = f /sinθ ； 半圆柱面接触: fv = k f ，（k = 1~π/2）。
说明 引入当量摩擦系数之后, 使不同接触形状的移动副中 摩擦力的计算和比较大为简化。因而这也是工程中简化处理问题
的一种重要方法。
（2）总反力方向的确定
运动副中的法向反力与摩擦力 的合力FR21 称为运动副中的总反力， 总反力与法向力之间的夹角φ， 称 为摩擦角，即
φ ＝ arctan f
FR21
FN21
机械原理
第四章 平面机构的力分析
§4-1 概述 §4-2 运动副中总反力的确定 §4-3 不考虑摩擦时平面机构的动态静力分析 §4-4 机械的效率和自锁 §4-5 考虑摩擦时机构的受力分析
§4-1 概述
一、作用在机械上的力
有重力、摩擦力、惯性力等，根据对机械运动的影响，分为两类： （1）驱动力 驱动机械运动的力。 与其作用点的速度方向相同或者成锐角； 其功为正功， 称为驱动功 或输入功。
放松：M′＝Gd2tan(α φv)/2
三、转动副中摩擦力的确定
G
1 径向轴颈中的摩擦 1）摩擦力矩的确定
转动副中摩擦力Ff21对轴颈的摩
擦力矩为 Mf = Ff21r = fv G r
轴颈2 对轴颈1 的作用力也用
ω12
Md O
机械原理机械工程中的机械力学分析方法
机械原理机械工程中的机械力学分析方法机械原理：机械工程中的机械力学分析方法机械力学是机械工程中非常重要的一门学科，它在机械设计与制造中起着关键作用。
本文将探讨机械工程中的机械力学分析方法，包括静力学和动力学的原理与应用。
1. 静力学分析方法静力学是研究物体处于平衡状态下的力学学科。
在机械工程中，我们常常需要分析和计算各种机械零件和结构的受力情况，以确保其稳定性和安全性。
1.1 受力分析受力分析是静力学的基础，它通过对各个力的作用方向、大小和点位进行分析，来确定物体是否处于平衡状态。
在机械工程中，我们通常使用自由体图来进行受力分析，将物体与外界分离，仅考虑受力情况。
1.2 静平衡方程静平衡方程是确定物体受力平衡的基本工具。
对于一个处于平衡状态的物体，其受力和力矩必须为零。
通过写出受力和力矩的平衡方程，我们可以求解未知受力或几何参数。
2. 动力学分析方法动力学是研究物体在运动中受力和运动规律的学科。
在机械工程中，我们需要通过动力学分析来确定机械系统的运动状态、加速度和必要的力。
2.1 运动学分析运动学是研究物体的几何运动规律的学科。
通过运动学分析，我们可以了解物体的位置、速度和加速度等信息。
在机械工程中，使用各种几何方法和数学工具，如向量运算和微分学，来进行运动学分析。
2.2 动力学方程动力学方程是描述物体运动规律的数学方程。
根据牛顿第二定律，物体所受合力等于质量乘以加速度。
在机械工程中，我们可以根据系统的几何形状和受力情况，建立动力学方程来求解系统的运动状态和所需的力。
3. 分析方法的应用机械力学的分析方法广泛应用于机械工程中的各个领域，包括结构设计、机构分析和运动仿真等。
3.1 结构设计在机械工程中，我们需要设计各种承载结构，如桥梁、楼房和机械零件等。
通过机械力学的静力学分析方法，我们可以确定结构的受力情况，以确保结构的安全性和稳定性。
3.2 机构分析机械工程中经常涉及到各种机械机构的设计和分析。
机械原理-平面机构的力分析
传动条件
曲柄摇杆机构、齿轮传动机构
存储条件
转动机构、滑动机构
力的基本概念
1 力的作用点
力作用的位置或接触点。
2 力的方向
力作用的方向或施力线。
3 力的大小
力作用的大小或强弱。
平面机构的受力分析
1
受力分析
2
根据力的分解结果，分析各构件的受力情况。
3
力的分解
将力分解为平行于连接构件的分力和垂直于 连接构件的分力。
交叉槽的弯曲影响
交叉槽是指曲柄和滑块之间存在的交叉形状，它会导致机构的弯曲失效和运 动不稳定。
非正交曲柄机构的分析
1 自由度分析
根据曲柄滑块机构的结构，确定其自由度以及运动学约束。
2 力分析
通过力的平衡分析，确定机构各处的力大小和方向。
3 运动模拟
使用模拟软件或物理实验，验证机构设计的正确性和稳定性。
摆线和椭圆曲柄机构的分析
摆线曲柄机构
利用摆线曲线的特性，实现更平稳的运动传动。
椭圆曲柄机构
利用椭圆曲线的特性，实现更精确的运动传动。
内嵌框架的应用
机构设计
通过内嵌框架的布局，实现机构零 件的紧凑排列和高效传动。
机器人技术
内嵌框架在机器人领域的应用，提 高了机器人的稳定性和工作效率。
汽车工程
通过内嵌框架的结构布局，实现汽 车发动机和悬挂系统的高性能和节 能效果。
力的平衡
通过分析和计算，判断平面机构是否处于力 的平衡状态。
计算机构的自由度
自由度是指机构中独立变量的个数，它决定了机构的运动和约束情况。
平面机构的结构形式
齿轮传动
通过齿轮的啮合来实现转动传动功 能。
机械原理(第4章 平面机构的力分析)
一、作用在机构上的力： 作用在机构上的力：
6.附加动压力：在运动副反力中，由惯性力引起的部分， 6.附加动压力：在运动副反力中，由惯性力引起的部分，称为 附加动压力 附加动压力。对于高速机械来讲，其值比较大。 附加动压力。对于高速机械来讲，其值比较大。 而机械在静态时对应的是静态附加动压力。 而机械在静态时对应的是静态附加动压力。 1、小型低速机械可以不考虑重力、惯性力的影响； 、小型低速机械可以不考虑重力、惯性力的影响； 注意 2、一般在进行力分析时，可以不考虑摩擦力，但对 、一般在进行力分析时，可以不考虑摩擦力， 于摩擦力影响比较大， 于摩擦力影响比较大，特别是依靠摩擦力来作功时 则必须考虑； 则必须考虑； 3、高速、重载的情况下由于惯性力远大于重力，可 、高速、重载的情况下由于惯性力远大于重力， 以不考虑重力。 以不考虑重力。 总的来说作用在机械上的力可以归并为两大类： 总的来说作用在机械上的力可以归并为两大类： 驱动力和阻抗力。 驱动力和阻抗力。
质点的达郎伯原理—当非自由质点运动时， 质点的达郎伯原理 当非自由质点运动时，作用于 当非自由质点运动时 质点的所有力和惯性力在形式上形成一平衡力系。 质点的所有力和惯性力在形式上形成一平衡力系。
机构的力分析法具体包括图解法和解析法，本章采用图解法。 机构的力分析法具体包括图解法和解析法，本章采用图解法。
Northwest A&F University
第四章 平面机构的力分析
一、作用在机构上的力： 作用在机构上的力：
摩擦力和介质阻力在某些情况下也可能是有效阻力， 摩擦力和介质阻力在某些情况下也可能是有效阻力， 有效阻力 注意 甚至为驱动力 比如磨床砂轮受到工件给与的摩擦力， 驱动力。 甚至为驱动力。比如磨床砂轮受到工件给与的摩擦力， 搅拌机叶轮所受到的被搅拌物质的阻力等等均为有效 阻力。 阻力。 3.重力：地心对构件的引力。 3.重力：地心对构件的引力。 重力 其特征是机构的重心向下运动时重力为驱动力， 其特征是机构的重心向下运动时重力为驱动力，重力所作 是机构的重心向下运动时重力为驱动力 的功是正功；机构的重心向上运动时重力为阻抗 的功是正功；机构的重心向上运动时重力为阻抗 正功 力，重力所作的功是负功； 重力所作的功是负功； 负功 重力在物体的一个运动循环过程中所做的功的总和为零。 重力在物体的一个运动循环过程中所做的功的总和为零。
机械原理 第8章 平面机构的受力分析
式中， 为摩擦系数，当运动副元素是平面时，不同材料组 合测得的摩擦系数参数见表8.1。 由于 f 21 是一个常数，在计入摩擦的受力分析时，为了简化 N 21 分析过程，通常不单独分析 f 21 和 N 21 ，而研究它们的合力 F 21 ， 称为构件2对构件1的总反力。从图8.4中可以看到： F 21 与 N 21 之间 f arctan ， 称为构件的摩擦角。因为 F 21 与 的夹角 arctan N 之 v12 间夹角为 90° ，F 21故是运动的总反力。引入摩擦角的概 念对分析构件的运动十分方便。如图8.4(b)所示，当与滑移副导轨 的垂直方向夹角为 的驱动力 F 的作用线作用在摩擦角以内时 (即 时)，无论驱动力 F 加到多大，其水平分力永远小于 摩擦力 f 21 ，滑块原来不动将永远不会运动；如果滑块原来在运 动，则将作减速运动，直至运动停止。当 时，滑块将加速运 动；当 时滑块原来不动仍然不动，原来在运动，则将继续 保持原方向匀速运动。
● 8.4
● 8.4.1
运动副中摩擦力的确定
低副中摩擦力的确定 1. 移动副中的摩擦力和总反力 图8.4(a)所示移动副，滑块1为示力体，当载荷为 Q 的滑块1在 驱动力 F 水平作用下相对构件2以匀速 v12 水平移动时，根据库 仑定理，构件2作用在滑块1上的法向反力 N 21 与摩擦力 f 21 有以下 关系： f 21 N 21 Q (8.8)
两种。
① 有效阻力，即工作阻力。它是机械在生产过程中为了改变 工作物的外形、位置或状态等所受到的阻力，克服了这些阻力就 完成了有效的工作。如机床中工件作用于刀具上的切削阻力，起 重机所起吊重物的重力等均为有效阻力。克服有效阻力所完成的 功称为有效功或输出功。 ② 有害阻力，即机械在运转过程中所受到的非生产阻力。机 械为了克服这类阻力所做的功是一种纯粹的浪费。如摩擦力、介 质阻力等，一般常为有害阻力。克服有害阻力所做的功称为损失 功。 当然，摩擦力和介质阻力在某些情况下也可能是有效阻力，甚 至是驱动力。例如磨床砂轮受到工件给予的摩擦力，搅拌机叶轮 所受到的被搅拌物质的阻力等均为有效阻力。而在带传动中，从 动轮所受到的带的摩擦力则是一种驱动力。 此外，作用于构件重心上的重力，是一种大小和方向均不变化 的力。当重心上升时为阻抗力，而当重心下降时则为驱动力。
机械原理 第8版
机械原理第8版简介《机械原理》是一本全面介绍机械工程基本原理和方法的教材。
该教材广泛应用于机械工程专业的本科和研究生课程中。
本文将主要介绍《机械原理》第8版的内容概述以及该教材在机械工程教育中的重要性。
内容概述《机械原理》第8版共分为八部分，涵盖了机械工程中的基本原理和方法。
下面将对各部分的主要内容进行简要介绍。
第一部分：力分析该部分介绍了力的基本概念、力的合成与分解、力的平衡条件等内容。
力是机械工程中最基本的概念，理解力的性质和作用对于后续的学习非常重要。
第二部分：力的作用分析该部分主要涉及静力学的内容，包括力点、力矩、力的偶、平衡条件等。
通过学习力的作用分析，可以有效地理解和分析各种机械系统的平衡情况。
第三部分：运动分析该部分介绍了运动学的基本概念和方法，包括位移、速度、加速度等。
运动学是机械工程中研究物体运动规律的基础，通过学习运动分析，可以深入理解各种机械系统的运动特性。
第四部分：动力学基础该部分主要介绍了动力学的基本原理和方法，包括牛顿定律、动量守恒、功和能量等。
动力学是机械工程中研究物体受力和运动规律的重要分支，对于设计和分析机械系统至关重要。
第五部分：动力学进阶该部分深入讨论了动力学中的一些高级概念和方法，包括刚体动力学、振动理论等。
这些内容对于分析和设计复杂的机械系统非常有帮助。
第六部分：机构与机械系统分析该部分介绍了机构的基本概念和分类，以及机械系统的分析和设计方法。
通过学习这些内容，可以有效地理解和设计各种机械系统。
第七部分：齿轮与齿轮传动该部分主要讨论了齿轮和齿轮传动的原理和计算方法。
齿轮传动是机械工程中常见的传动方式之一，通过学习齿轮与齿轮传动的内容，可以为实际机械设计提供指导和参考。
第八部分：离合器与制动器该部分介绍了离合器和制动器的工作原理和设计方法。
离合器和制动器是机械系统中常见的装置，学习其工作原理和设计方法对于实际应用非常重要。
机械工程教育中的重要性《机械原理》作为一本经典的教材，在机械工程教育中起着重要的作用。
机械原理机构力分析
在机械原理机构力分析的学习中，我们将探讨机械原理机构的定义和分类， 以及力学分析的方法。
机械原理机构的定义与分类
深入了解机械原理机构的不同类型和特征，包括齿轮、连杆和滑块机构等。 了解这些机构的作用和应用。
机械原理机构的力学分析方法
1
力的合成和分解法
学习如何分解和合成力，以便更好地分
杆件受力分析
2
析机械原理机构的受力情况。
通过杆件受力图，了解杆件在机械原理
机构中承受的力的分布。
3
齿轮机构的力分析
研究齿轮机构中齿轮的力学特征，包括 转矩和轴向力的计算。
连杆机构的力分析
受力特点
了解连杆机构的受力特点和 相关计算方法。
运动分析
通过运动分析，理解连杆机 构中各部件的相对运动。
应用案例
通过实际案例，拓展对连杆 机构力学分析的理机构的工作原理和 力学特点，通过实例进行分析。
力的传递
研究滑块机构中力的传递路径和 力的大小变化情况。
力学计算
掌握滑块机构中力学计算的方法， 包括力的平衡和力的传递。
反馈和总结
回顾机械原理机构力分析的核心概念，并总结其中的重点内容。这些知识对 于理解和设计机械系统至关重要。
机械原理机械工程中的静力学分析
机械原理机械工程中的静力学分析在机械工程中，静力学是一个重要的分析方法，它研究物体在静止或平衡状态下的力学性质。
静力学分析对于设计和运行各种机械设备都有着重要的作用。
本文将介绍机械原理中的静力学分析方法和应用。
1. 静力学的基本概念静力学是力学的一个分支，研究物体在静止或平衡状态下的受力和力的平衡关系。
在静力学中，物体的力学平衡需要满足两个条件：合力为零和力矩为零。
合力为零表示物体受力的合力为零，即物体不会运动或加速；力矩为零表示物体受力的合力矩为零，即物体不会转动。
2. 物体受力分析静力学分析的第一步是对物体受力进行分析。
物体受到两种类型的力：外力和内力。
外力是外部物体对物体施加的力，例如重力、绳索拉力等；内力是物体内部各部分之间的相互作用力。
通过理解并分析这些力的作用，我们可以确定物体的受力情况。
3. 受力平衡方程静力学分析的关键是建立受力平衡方程。
对于一个物体在受到多个力的作用下保持静止或平衡的情况，我们可以根据力的平衡条件，建立受力平衡方程。
在一个平面内，合力为零和合力矩为零是受力平衡的基本条件。
通过解这些方程，我们可以求解物体各个受力的大小和方向。
4. 静力学分析的应用静力学分析在机械工程中有着广泛的应用。
首先，它在机械设计中起着重要的作用。
通过对机械部件受力情况的分析，可以确定合适的材料和尺寸，保证机械的结构强度和稳定性。
其次，静力学分析也用于机械装配和调试过程中。
通过对各个部件的静力学分析，可以保证装配的正确性和机械系统的正常工作。
5. 静力学分析的挑战和方法静力学分析在实际应用中也面临一些挑战。
首先，受到外界因素的影响，例如空气阻力、地面摩擦力等，需要进行合理的修正。
其次，对于复杂的机械系统，受力分析的计算量较大，需要借助计算机辅助分析方法。
为了解决这些问题，研究人员提出了许多方法和工具。
例如，有限元分析方法可以模拟和分析大型复杂结构的受力情况；多体动力学模拟方法可以对机械系统进行全面的力学分析。
机械原理机械工程中的力矩分析
机械原理机械工程中的力矩分析力矩是机械工程中常见的一个概念，它在机械系统中起着重要的作用。
力矩是力对于旋转物体产生的转动效果的度量，它是通过力乘以力臂得到的。
在机械工程中，力矩的分析和计算是非常重要的。
本文将对机械原理中的力矩进行详细的分析和讨论。
一、力矩的定义和计算方法力矩是指力对于旋转物体产生的转动效果的度量。
力矩的计算方法是力与力臂的乘积。
力臂是指力的作用线与旋转轴线之间的垂直距离。
力矩的计算公式可以表示为：M = F * d，其中M表示力矩，F表示作用力，d表示力臂。
力矩的单位是牛·米(N·m)。
二、力矩的方向和旋转规律在机械系统中，力矩的方向由右手定则确定。
右手定则规定，将右手弯曲，手心指向旋转轴，手指的弯曲方向所指示的方向就是力矩的方向。
根据力矩的方向可以确定力对于物体的转动方向，力矩的大小决定物体的转动效果。
当力矩为正值时，物体将顺时针旋转；当力矩为负值时，物体将逆时针旋转。
三、力矩的平衡条件在机械系统中，力矩的平衡条件是物体处于平衡状态时力矩的和为零。
即ΣM = 0，其中ΣM表示力矩的总和。
当ΣM = 0时，物体不会发生转动；当ΣM ≠ 0时，物体会发生转动。
四、力矩的应用力矩在机械工程中有广泛的应用。
它在杠杆、滑轮、齿轮等机械装置中发挥着重要的作用。
例如，在杠杆中，力矩可以用来实现力的放大或方向的改变。
在滑轮系统中，力矩可以用来调节速度和力的大小。
在齿轮传动系统中，力矩的大小决定了齿轮的转动效果。
五、力矩分析的应用实例以某个机械装置的设计为例，通过力矩分析可以确定力的大小和方向，从而实现机械装置的正常运行。
首先需要确定旋转轴线和作用力的作用点，然后计算每个力矩的大小。
通过比较各个力矩的大小和方向，可以确定物体的转动规律，并对机械装置进行优化设计。
六、力矩分析的重要性力矩分析对于机械工程师来说非常重要。
在机械系统的设计和优化过程中，力矩分析可以帮助工程师确定力的大小和方向，从而实现机械装置的正常运行。