第4章 平面机构的力分析
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V12
ϕ
重力G为驱动力， Ff21 有效驱动力为： 摩擦力为：
α
G sin α
1
α
G
2
fFN 21 = G cos α tan ϕ
滑块沿斜面下滑的条件为：
G sin α ≥ G cos α tan ϕ
tan α ≥ tan ϕ
第三节 考虑摩擦的机构力分析
α <ϕ
为自锁条件
一、移动副中的摩擦 3. 槽面移动副的摩擦
运动副中的摩擦
在考虑摩擦的机构力分析时,一般不再考虑惯性 力的影响。摩擦主要发生在机构的运动副之中。
第三节 考虑摩擦的机构力分析
运动副中的摩擦
平面移动副
1、移动副中的摩擦
斜面移动副 槽面移动副
2、转动副中的摩擦 3、螺旋副中的摩擦
径向轴承 止推轴承 三角螺纹 矩形螺纹
第三节 考虑摩擦的机构力分析
一、移动副中的摩擦 1.平面移动副中的摩擦
FR21 FN21 Fd
φ
1 Ff21 2
V12
滑块1在总驱动力Fd力的作用下，相对平面2以速度V12等速移动。
平面2给滑块1的作用力有法向反力 FN21和摩擦力Ff21， 二者的合力FR21为平面2给滑块1的总反力，与法线方向的夹角为ϕ。
第三节 考虑摩擦的机构力分析
G
二、转动副中的摩擦
径向轴承
止推轴承
第三节 考虑摩擦的机构力分析
二、转动副中的摩擦
1、径向轴承
G 2
静止时
2
G Md FR21 O2 O1 FN21 1
FN21=G 刚开始旋转时，
Md O2 O1
A点摩擦力的阻
1
ρ
r
A FN21
碍，接触点爬行 到B点，处于稳 定运转
F = F = Gρ f 21r R 21 ρ
F0 vF
G
vG
η = Pr /Pd=GvG /FvF η0 = GvG /F0vF =1
复杂机械的机械效率计算方法： 1.)串联：
Pd 1 P1 2 P2 Pk-1 Pd P1 1
k 1
k
Pk
Pk Pk P 3 1 P 2 P η= = ⋅ ⋅ ⋅⋅⋅ = η1 ⋅η2 ⋅ ⋅ ⋅ηk Pd Pd P Pk −1 1 P 2
2θ 1 2 G FN21 G FN21
θ θ
FN21
FN21
G/2 f Ff 2= FN 21 f 2 = f G fvG = = sin θ sin θ
第三节 考虑摩擦的机构力分析
楔形增压， 导致产生较大摩擦力
半圆柱面接触: FN21= k G，（k = 1~π/2） 摩擦力计算的通式: Ff = f FN21 =f k G =fvG 其中, fv 称为当量摩擦系数, 其取值为: 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 的摩擦力计算和大小比较大为简化。 因而这也是工程中简化处 理问题的一种重要方法。
1
α
V23 2
FR32
α
FR12
n ϕ n V21 n
α −ϕ ≤ ϕ α ≤ 2ϕ
第四节 自锁机构的分析与设计
三、自锁机构的分析与设计 自锁夹具的设计
FR21 ϕ
去掉手柄力F 后，工件2不 会松脱，确定 销轴OLeabharlann Baidu置
o
e ϕ α
1
F
r1
V12 2 3
e sin( α − φ) − r1 sin φ ≤ ρ
第一节 平面机构的力分析概述
三、机构力分析的方法 机构力分析的分类 1、静力分析: 机械低速运转，忽略惯性力，可进行静力分析。 2、动态静力分析： 把惯性力看作外力，加在产生惯性力的构件上，该构件处 于力平衡状态，称之为动态静力分析 力分析时，考虑惯性力的作用，不计摩擦力的影响。 在考虑 摩擦的力分析时则不计惯性力的影响。
考虑摩擦的静力分析
FR23
1、ω34判别FR43 2、ω32判别FR23
ω32
3
ω21 2
FR12 1
ω34
4
V41 Fr
3、V41判别FR14 4、FR32= - FR23 5、ω21判别FR12 6、FR12= - FR32
1
ϕ
FR14
FR43
第三节 考虑摩擦的机构力分析
P83 2-2 作业P16 4-14
第四节
自锁机构的分析与设计
一、运动副中自锁现象分析 二、自锁机构 三、自锁机构的分析与设计
一、运动副中自锁现象分析
运动副中存在两种力，使构件运动 的驱动力和阻碍构件运动的摩擦力。如 果驱动力无论多么大，都不能使构件运 动，称这种现象为自锁。
第四节 自锁机构的分析与设计
一、运动副中自锁现象分析
运动副的自锁条件
一、移动副中的摩擦 2. 斜面移动副中的摩擦(上升)
FN21 FR21
ϕ
α
V12
1 FR21 Fd G
Fd
α +ϕ
G
Ff21
Fd = G tan(α + ϕ )
2
α
= FR 21 G cos(α + ϕ )
α > 90 − ϕ
0
α < 900 − ϕ
不会发生自锁
发生自锁现象
第三节 考虑摩擦的机构力分析
Fd
F f 21 FN 21
φ
1 1
Fy
V12
F f 21 = fFN 21
tan ϕ = f
Ff21
2
ϕ = arctan f
2给1的总反力FR21恒与1相对2的相对速度V12成90+ϕ角 FR21以FN21为轴线旋转后的圆锥,称摩擦锥。
第三节 考虑摩擦的机构力分析
一、移动副中的摩擦
FR21 Fx
θ 2β α
f f fv = = sin θ cos β
自锁条件 α ≤ ϕ v
第三节 考虑摩擦的机构力分析
四、考虑摩擦的力分析
当考虑到运动副中的摩擦时，移动副中的总反力与相对 运动方向成 90 0 + ϕ 角。 转动副中的总反力要切于摩擦圆。其方向判别原则是 对轴心之矩与相对角速度方向相反。 明确总反力的方向后，可按理论力学方法求解。
机械原理
第四章 平面机构的力分析
第一节 第二节 第三节 第四节 平面机构的力分析概述 机构的动态静力分析 考虑摩擦的机构力分析 自锁机构的分析与设计
第四章 平面机构的力分析
第四章 平面机构的力分析
第一节 平面机构的力分析概述
一、作用在机构中的力 二、机构力分析的目的 三、机构力分析的方法
一、作用在机构中的力
FN21
Fx F FN 21 tan α = = y tan α
α
Fy Fd
Ff 21 = FN 21 tan ϕ
1 2
φ
1
V12
α > ϕ, 加速运动 α < ϕ, 减速运动或自锁 α = ϕ, 匀速运动或自锁
Ff21
自锁: 无论多么大的驱动力,都不能使机构运动的现象.
第三节 考虑摩擦的机构力分析
机构的工作行程： 1. 机构的正行程：当驱动力作用在机械的原动 件A上，从动件B克服生产阻力作功，称该行程为正 行程。 2. 机构的反行程：当正行程的生产阻力为驱动 力，作用在机械的从动件B上，原动件A则为从动件， 该过程称为机构的反行程。
第四节 自锁机构的分析与设计
二、自锁机构
Fr
4
1
1
3
2
F
1
第三节 考虑摩擦的机构力分析
四、考虑摩擦的力分析
例1
图示的曲柄滑块机构中，已知各构件尺寸和原动
件曲柄的位置，作用在滑块4上的水平阻力 Fr 以及各运 动副中的摩擦系数f，忽略各构件质量和惯性力，求各 运动副的反力及加在曲柄的平衡力矩。 ω21
2 3
4 Fr
1 第三节 考虑摩擦的机构力分析
四、考虑摩擦的力分析
反行程发生自锁的机构，称为自锁机构。
第四节 自锁机构的分析与设计
三、自锁机构的分析与设计
斜面压榨机
Fr
4 1 1
去掉作用在楔块2上的 作用力F后，在Fr力的 作用下，滑块2不会自
F
1
3
2
动松脱。
第四节 自锁机构的分析与设计
Fr
1 1
三、自锁机构的分析与设计
4 3 2
以滑块2为分离体 v
n
ϕ
21
为松脱方向，FR12与之成 90 0 + ϕ FR32与V23成 90 0 + ϕ 外力合力FR32作用在FR12的 摩擦锥内
一、移动副中的摩擦 1.平面移动副中的摩擦 FR21 φ 1 2 总反力方向的确定方法： G 1）FR21偏斜于法向反力一摩擦角φ ； 2） FR21偏斜的方向应与相对速度v12的方向相反。
第三节 考虑摩擦的机构力分析
FN21
v12 F
Ff21
一、移动副中的摩擦
FR21 FN21
Fx
tan ϕ =
ω12
r
B
Ff21
= Ff 21 f= ρ fv r vG
第三节 考虑摩擦的机构力分析
二、转动副中的摩擦 ρ为摩擦圆的半径
G 2
ω12
ρ
O2 O1 1 B FR21
总反力FR21的方向判别： 轴承2给轴径1总反力 FR21对轴心之矩恒与轴径1相对于 轴承2的角速度ω12相反并相切于摩擦圆.
第三节 考虑摩擦的机构力分析
p
2
未经跑合，p=c 经过跑合，
2r2
pρ = c
r −r 2 M f = fG 2 2 1 2 3 r2 − r1
3
3
Mf =
1 fG (r2 + r1 ) 2
止推轴承是设计摩擦离合器的理论基础
第三节 考虑摩擦的机构力分析
三、 螺旋副中的摩擦 1.矩形牙螺旋副中的摩擦
r
FR21
G F
α 2πr
相当于滑块沿斜面运动
二、转动副中的摩擦
G 2 Md FR21 O2 O1 FN21 1 2
G’
ω12
ρ
O2 F21 B O1 1 B FR21
ρ
ω12
r
运动状态的判别： 1、外力合力G’作用于摩擦圆之内 2、外力合力G’作用于摩擦圆之外
第三节 考虑摩擦的机构力分析
二、转动副中的摩擦
2、止推轴承 G 1 p
整个圆环接触面积上的摩擦力矩为 2r1 ρ dρ
第一节 平面机构的力分析概述
三、机构力分析的方法
1、图解法：把构件作为分离体，根据受力平衡原 理，利用作力图的方法求解未知力 。 2、解析法：把构件作为分离体，列出力平衡方程， 利用数学的方法求解未知力 。
第一节 平面机构的力分析概述
第四章 平面机构的力分析
第三节
考虑摩擦的机构力分析
一、移动副中的摩擦 二、转动副中的摩擦 三、螺旋副中的摩擦 四、考虑摩擦的力分析
以空气压缩机受力情况分析
运动副反力
B C
惯性力 生产阻力 摩擦力
驱动力
A
G2
重力
G3
第一节 平面机构的力分析概述
二、机构力分析的目的
1、根据机构所受的已知外力，确定各运动副中 的反力。 2、根据作用在机构上的力，确定需要加在机构 上的平衡力或平衡力矩。 3、为设计自锁机构奠定理论基础 4、为效率计算提供服务
一、移动副中的摩擦 2. 斜面移动副中的摩擦(上升)
第三节 考虑摩擦的机构力分析
一、移动副中的摩擦 2. 斜面移动副中的摩擦(上升)
第三节 考虑摩擦的机构力分析
一、移动副中的摩擦 2. 斜面移动副中的摩擦(上升)
第三节 考虑摩擦的机构力分析
一、移动副中的摩擦 2.斜面移动副中的摩擦(下降) FR21 FN21
四、考虑摩擦的力分析
例2 求各运动副处的反作用力及作用在凸轮上的平衡力矩
FR12
ω23
2
3 C
v12 FR31 ω1
A 3 B
利用二力共线， 三力汇交等力学规 则，作力图。
E
FR21
1
FR32 Fr FR32 Fr FR12
第三节 考虑摩擦的机构力分析
作业P17 4-15
第四章 平面机构的力分析
第四节 自锁机构的分析与设计
e sin( α − φ) ≤ r1 sin φ + ρ
本章总结
本章重点： 运动副中的摩擦与自锁 自锁机构与机构自锁的判定
机械的效率
1.机械效率的概念及意义 （1）机械效率 机械的输出功(Wr)与输入功(Wd)的比值， 以η表示。 机械损失系数或损失率 机械的损失功(Wf)与输入功(Wd) 的比值。 η＝Wr/Wd ＝1－Wf/Wd （2）机械效率的意义 机械效率反映了输入功在机械中的有效利用的程度。 它是 机械中的一个主要性能指标。 因摩擦损失是不可避免的，故必 有η <1。
第三节 考虑摩擦的机构力分析
三、 螺旋副中的摩擦 1.矩形牙螺旋副中的摩擦
FR21 Fd
拧紧螺母： 相当于滑块沿斜面上升 放松螺母： 相当于滑块沿斜面下降 自锁条件同斜面摩擦
α 2πr
G
自锁条件：α ≤ ϕ
第三节 考虑摩擦的机构力分析
三、 螺旋副中的摩擦 2. 三角牙螺旋副中的摩擦 相当槽面摩擦
对移动副而言，当外力合力作用在摩擦锥之内，则移动 副发生自锁； 对于斜面移动副，用斜面倾角与摩擦角的关系判断自锁。 滑块沿斜面上升中的自锁条件为 α > 900 − φ 滑块沿斜面下降中的自锁条件为
α<φ
对转动副而言，当外力合力作用在摩擦圆之内，则转动 副发生自锁。
第四节 自锁机构的分析与设计
二、自锁机构
2.机械效率的确定 （1）机械效率的计算确定 1）以功表示的计算公式 η＝Wr/Wd＝1－Wf/Wd 2）以功率表示的计算公式 η＝Pr/Pd＝1－Pf/Pd 3）以力或力矩表示的计算公式 η＝F0/F＝M0/M 即 理想驱动力 理想驱动力矩 η＝ ＝ 实际驱动力 实际驱动力矩
理论机械装置 实际机械装置 η0
ϕ
重力G为驱动力， Ff21 有效驱动力为： 摩擦力为：
α
G sin α
1
α
G
2
fFN 21 = G cos α tan ϕ
滑块沿斜面下滑的条件为：
G sin α ≥ G cos α tan ϕ
tan α ≥ tan ϕ
第三节 考虑摩擦的机构力分析
α <ϕ
为自锁条件
一、移动副中的摩擦 3. 槽面移动副的摩擦
运动副中的摩擦
在考虑摩擦的机构力分析时,一般不再考虑惯性 力的影响。摩擦主要发生在机构的运动副之中。
第三节 考虑摩擦的机构力分析
运动副中的摩擦
平面移动副
1、移动副中的摩擦
斜面移动副 槽面移动副
2、转动副中的摩擦 3、螺旋副中的摩擦
径向轴承 止推轴承 三角螺纹 矩形螺纹
第三节 考虑摩擦的机构力分析
一、移动副中的摩擦 1.平面移动副中的摩擦
FR21 FN21 Fd
φ
1 Ff21 2
V12
滑块1在总驱动力Fd力的作用下，相对平面2以速度V12等速移动。
平面2给滑块1的作用力有法向反力 FN21和摩擦力Ff21， 二者的合力FR21为平面2给滑块1的总反力，与法线方向的夹角为ϕ。
第三节 考虑摩擦的机构力分析
G
二、转动副中的摩擦
径向轴承
止推轴承
第三节 考虑摩擦的机构力分析
二、转动副中的摩擦
1、径向轴承
G 2
静止时
2
G Md FR21 O2 O1 FN21 1
FN21=G 刚开始旋转时，
Md O2 O1
A点摩擦力的阻
1
ρ
r
A FN21
碍，接触点爬行 到B点，处于稳 定运转
F = F = Gρ f 21r R 21 ρ
F0 vF
G
vG
η = Pr /Pd=GvG /FvF η0 = GvG /F0vF =1
复杂机械的机械效率计算方法： 1.)串联：
Pd 1 P1 2 P2 Pk-1 Pd P1 1
k 1
k
Pk
Pk Pk P 3 1 P 2 P η= = ⋅ ⋅ ⋅⋅⋅ = η1 ⋅η2 ⋅ ⋅ ⋅ηk Pd Pd P Pk −1 1 P 2
2θ 1 2 G FN21 G FN21
θ θ
FN21
FN21
G/2 f Ff 2= FN 21 f 2 = f G fvG = = sin θ sin θ
第三节 考虑摩擦的机构力分析
楔形增压， 导致产生较大摩擦力
半圆柱面接触: FN21= k G，（k = 1~π/2） 摩擦力计算的通式: Ff = f FN21 =f k G =fvG 其中, fv 称为当量摩擦系数, 其取值为: 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 的摩擦力计算和大小比较大为简化。 因而这也是工程中简化处 理问题的一种重要方法。
1
α
V23 2
FR32
α
FR12
n ϕ n V21 n
α −ϕ ≤ ϕ α ≤ 2ϕ
第四节 自锁机构的分析与设计
三、自锁机构的分析与设计 自锁夹具的设计
FR21 ϕ
去掉手柄力F 后，工件2不 会松脱，确定 销轴OLeabharlann Baidu置
o
e ϕ α
1
F
r1
V12 2 3
e sin( α − φ) − r1 sin φ ≤ ρ
第一节 平面机构的力分析概述
三、机构力分析的方法 机构力分析的分类 1、静力分析: 机械低速运转，忽略惯性力，可进行静力分析。 2、动态静力分析： 把惯性力看作外力，加在产生惯性力的构件上，该构件处 于力平衡状态，称之为动态静力分析 力分析时，考虑惯性力的作用，不计摩擦力的影响。 在考虑 摩擦的力分析时则不计惯性力的影响。
考虑摩擦的静力分析
FR23
1、ω34判别FR43 2、ω32判别FR23
ω32
3
ω21 2
FR12 1
ω34
4
V41 Fr
3、V41判别FR14 4、FR32= - FR23 5、ω21判别FR12 6、FR12= - FR32
1
ϕ
FR14
FR43
第三节 考虑摩擦的机构力分析
P83 2-2 作业P16 4-14
第四节
自锁机构的分析与设计
一、运动副中自锁现象分析 二、自锁机构 三、自锁机构的分析与设计
一、运动副中自锁现象分析
运动副中存在两种力，使构件运动 的驱动力和阻碍构件运动的摩擦力。如 果驱动力无论多么大，都不能使构件运 动，称这种现象为自锁。
第四节 自锁机构的分析与设计
一、运动副中自锁现象分析
运动副的自锁条件
一、移动副中的摩擦 2. 斜面移动副中的摩擦(上升)
FN21 FR21
ϕ
α
V12
1 FR21 Fd G
Fd
α +ϕ
G
Ff21
Fd = G tan(α + ϕ )
2
α
= FR 21 G cos(α + ϕ )
α > 90 − ϕ
0
α < 900 − ϕ
不会发生自锁
发生自锁现象
第三节 考虑摩擦的机构力分析
Fd
F f 21 FN 21
φ
1 1
Fy
V12
F f 21 = fFN 21
tan ϕ = f
Ff21
2
ϕ = arctan f
2给1的总反力FR21恒与1相对2的相对速度V12成90+ϕ角 FR21以FN21为轴线旋转后的圆锥,称摩擦锥。
第三节 考虑摩擦的机构力分析
一、移动副中的摩擦
FR21 Fx
θ 2β α
f f fv = = sin θ cos β
自锁条件 α ≤ ϕ v
第三节 考虑摩擦的机构力分析
四、考虑摩擦的力分析
当考虑到运动副中的摩擦时，移动副中的总反力与相对 运动方向成 90 0 + ϕ 角。 转动副中的总反力要切于摩擦圆。其方向判别原则是 对轴心之矩与相对角速度方向相反。 明确总反力的方向后，可按理论力学方法求解。
机械原理
第四章 平面机构的力分析
第一节 第二节 第三节 第四节 平面机构的力分析概述 机构的动态静力分析 考虑摩擦的机构力分析 自锁机构的分析与设计
第四章 平面机构的力分析
第四章 平面机构的力分析
第一节 平面机构的力分析概述
一、作用在机构中的力 二、机构力分析的目的 三、机构力分析的方法
一、作用在机构中的力
FN21
Fx F FN 21 tan α = = y tan α
α
Fy Fd
Ff 21 = FN 21 tan ϕ
1 2
φ
1
V12
α > ϕ, 加速运动 α < ϕ, 减速运动或自锁 α = ϕ, 匀速运动或自锁
Ff21
自锁: 无论多么大的驱动力,都不能使机构运动的现象.
第三节 考虑摩擦的机构力分析
机构的工作行程： 1. 机构的正行程：当驱动力作用在机械的原动 件A上，从动件B克服生产阻力作功，称该行程为正 行程。 2. 机构的反行程：当正行程的生产阻力为驱动 力，作用在机械的从动件B上，原动件A则为从动件， 该过程称为机构的反行程。
第四节 自锁机构的分析与设计
二、自锁机构
Fr
4
1
1
3
2
F
1
第三节 考虑摩擦的机构力分析
四、考虑摩擦的力分析
例1
图示的曲柄滑块机构中，已知各构件尺寸和原动
件曲柄的位置，作用在滑块4上的水平阻力 Fr 以及各运 动副中的摩擦系数f，忽略各构件质量和惯性力，求各 运动副的反力及加在曲柄的平衡力矩。 ω21
2 3
4 Fr
1 第三节 考虑摩擦的机构力分析
四、考虑摩擦的力分析
反行程发生自锁的机构，称为自锁机构。
第四节 自锁机构的分析与设计
三、自锁机构的分析与设计
斜面压榨机
Fr
4 1 1
去掉作用在楔块2上的 作用力F后，在Fr力的 作用下，滑块2不会自
F
1
3
2
动松脱。
第四节 自锁机构的分析与设计
Fr
1 1
三、自锁机构的分析与设计
4 3 2
以滑块2为分离体 v
n
ϕ
21
为松脱方向，FR12与之成 90 0 + ϕ FR32与V23成 90 0 + ϕ 外力合力FR32作用在FR12的 摩擦锥内
一、移动副中的摩擦 1.平面移动副中的摩擦 FR21 φ 1 2 总反力方向的确定方法： G 1）FR21偏斜于法向反力一摩擦角φ ； 2） FR21偏斜的方向应与相对速度v12的方向相反。
第三节 考虑摩擦的机构力分析
FN21
v12 F
Ff21
一、移动副中的摩擦
FR21 FN21
Fx
tan ϕ =
ω12
r
B
Ff21
= Ff 21 f= ρ fv r vG
第三节 考虑摩擦的机构力分析
二、转动副中的摩擦 ρ为摩擦圆的半径
G 2
ω12
ρ
O2 O1 1 B FR21
总反力FR21的方向判别： 轴承2给轴径1总反力 FR21对轴心之矩恒与轴径1相对于 轴承2的角速度ω12相反并相切于摩擦圆.
第三节 考虑摩擦的机构力分析
p
2
未经跑合，p=c 经过跑合，
2r2
pρ = c
r −r 2 M f = fG 2 2 1 2 3 r2 − r1
3
3
Mf =
1 fG (r2 + r1 ) 2
止推轴承是设计摩擦离合器的理论基础
第三节 考虑摩擦的机构力分析
三、 螺旋副中的摩擦 1.矩形牙螺旋副中的摩擦
r
FR21
G F
α 2πr
相当于滑块沿斜面运动
二、转动副中的摩擦
G 2 Md FR21 O2 O1 FN21 1 2
G’
ω12
ρ
O2 F21 B O1 1 B FR21
ρ
ω12
r
运动状态的判别： 1、外力合力G’作用于摩擦圆之内 2、外力合力G’作用于摩擦圆之外
第三节 考虑摩擦的机构力分析
二、转动副中的摩擦
2、止推轴承 G 1 p
整个圆环接触面积上的摩擦力矩为 2r1 ρ dρ
第一节 平面机构的力分析概述
三、机构力分析的方法
1、图解法：把构件作为分离体，根据受力平衡原 理，利用作力图的方法求解未知力 。 2、解析法：把构件作为分离体，列出力平衡方程， 利用数学的方法求解未知力 。
第一节 平面机构的力分析概述
第四章 平面机构的力分析
第三节
考虑摩擦的机构力分析
一、移动副中的摩擦 二、转动副中的摩擦 三、螺旋副中的摩擦 四、考虑摩擦的力分析
以空气压缩机受力情况分析
运动副反力
B C
惯性力 生产阻力 摩擦力
驱动力
A
G2
重力
G3
第一节 平面机构的力分析概述
二、机构力分析的目的
1、根据机构所受的已知外力，确定各运动副中 的反力。 2、根据作用在机构上的力，确定需要加在机构 上的平衡力或平衡力矩。 3、为设计自锁机构奠定理论基础 4、为效率计算提供服务
一、移动副中的摩擦 2. 斜面移动副中的摩擦(上升)
第三节 考虑摩擦的机构力分析
一、移动副中的摩擦 2. 斜面移动副中的摩擦(上升)
第三节 考虑摩擦的机构力分析
一、移动副中的摩擦 2. 斜面移动副中的摩擦(上升)
第三节 考虑摩擦的机构力分析
一、移动副中的摩擦 2.斜面移动副中的摩擦(下降) FR21 FN21
四、考虑摩擦的力分析
例2 求各运动副处的反作用力及作用在凸轮上的平衡力矩
FR12
ω23
2
3 C
v12 FR31 ω1
A 3 B
利用二力共线， 三力汇交等力学规 则，作力图。
E
FR21
1
FR32 Fr FR32 Fr FR12
第三节 考虑摩擦的机构力分析
作业P17 4-15
第四章 平面机构的力分析
第四节 自锁机构的分析与设计
e sin( α − φ) ≤ r1 sin φ + ρ
本章总结
本章重点： 运动副中的摩擦与自锁 自锁机构与机构自锁的判定
机械的效率
1.机械效率的概念及意义 （1）机械效率 机械的输出功(Wr)与输入功(Wd)的比值， 以η表示。 机械损失系数或损失率 机械的损失功(Wf)与输入功(Wd) 的比值。 η＝Wr/Wd ＝1－Wf/Wd （2）机械效率的意义 机械效率反映了输入功在机械中的有效利用的程度。 它是 机械中的一个主要性能指标。 因摩擦损失是不可避免的，故必 有η <1。
第三节 考虑摩擦的机构力分析
三、 螺旋副中的摩擦 1.矩形牙螺旋副中的摩擦
FR21 Fd
拧紧螺母： 相当于滑块沿斜面上升 放松螺母： 相当于滑块沿斜面下降 自锁条件同斜面摩擦
α 2πr
G
自锁条件：α ≤ ϕ
第三节 考虑摩擦的机构力分析
三、 螺旋副中的摩擦 2. 三角牙螺旋副中的摩擦 相当槽面摩擦
对移动副而言，当外力合力作用在摩擦锥之内，则移动 副发生自锁； 对于斜面移动副，用斜面倾角与摩擦角的关系判断自锁。 滑块沿斜面上升中的自锁条件为 α > 900 − φ 滑块沿斜面下降中的自锁条件为
α<φ
对转动副而言，当外力合力作用在摩擦圆之内，则转动 副发生自锁。
第四节 自锁机构的分析与设计
二、自锁机构
2.机械效率的确定 （1）机械效率的计算确定 1）以功表示的计算公式 η＝Wr/Wd＝1－Wf/Wd 2）以功率表示的计算公式 η＝Pr/Pd＝1－Pf/Pd 3）以力或力矩表示的计算公式 η＝F0/F＝M0/M 即 理想驱动力 理想驱动力矩 η＝ ＝ 实际驱动力 实际驱动力矩
理论机械装置 实际机械装置 η0