第四章 平面机构的静力分析

4.1 机构力分析的任务、目的和方法

1.作用在机械上的力

根据力对机械运动的影响的不同，可将其分为两大类。

1. 驱动力：驱动机械运动的力。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。要注意，一般原动机施加的于机构的力是驱动力，但有时重力、惯性力和弹簧力同样可作为驱动力做正功，摩擦力在带传动中也常作为驱动力。

2. 阻抗力：阻止机械运动的力。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。阻抗力可分为以下两种：

   1. 有效阻抗力：工作阻力，机械在运转过程中为了改变工作物的外形、位置或状态受到的阻力，克服这些阻力就完成了有效的工作，所作的功是有效功或输出功，例如刀具切削阻力，起重机的重物重力。
   2. 有害阻抗力：机械在运转过程中所受到的非工作阻力，所作的功为损失功，例如摩擦力。

4.2 运动副中摩擦力的确定

1.移动副中摩擦力的确定

设作用在滑块 1 上的铅锤载荷为G，而平台 2 作用在滑块 1 上的法向反力为F_{\rm{N}21}，当滑块 1 在水平力F的作用下等速向右滑动时，滑块 1 受到平台 2 作用的摩擦力F_{\rm{f}21}的大小为

方向与滑块 1 相对于平台 2 的相对速度v_{12}相反。式子中，f为摩擦因数。

接触面的几何形状不同，摩擦力的大小也会不同。

图（a）中，沿单一平面接触F_{\rm{N}21}=G，所以F_{\rm{f}21}=fG。

图（b）中，接触面为槽面接触，所以F_{N21}=G/\rm{sin}\theta。

图（c）中，接触面为半圆柱面接触，其接触面各点处的法向反力均沿径向，故法向反力的数量总和可表示为kG，F_{f21}=kG。其中k为与接触面接触情况有关的系数，取k=1\sim\pi/2

综上，为了简化计算，不论移动副元素的几何形状如何，摩擦力均表达为

式中，f_v为当量摩擦因数。当移动副两元素为单一平面接触时，f_v=f；为槽面接触时，f_v=f/\rm{sin}\theta；为半圆柱面接触时，f_v=kf，其中k=1\sim\pi/2。因此，无论其几何形状如何，只需要引入相应的当量摩擦因数即可。