第4章　平面机构的力分析

一、选择题

1．在带传动中，三角胶带作用于从动带轮上的摩擦力属于（　  ）。[浙江工业大学2011研]

A．惯性力　  B．有害阻力　  C．生产阻力　  D．驱动力

【答案】C

【解析】带传动是依靠带与带轮间的摩擦力来传递运动的，故这种摩擦力属于生产阻力。

2．如果作用在径向轴颈上的外力加大，那么轴颈上摩擦圆（　　）。[武汉科技大学2007研]

A．变大　  B．变小　  C．不变　  D．变大或不变

【答案】C

【解析】摩擦圆半径：，其中,为当量摩擦系数，r为轴径。因此，摩擦圆的大小与力无关。

二、计算分析题

1．如图4-1所示，已知作用在导杆3上的生产阻力矩M₃＝100，a＝200mm，d＝400mm，φ₁＝60°，（此时，φ₃＝80.1039°，s＝581.8626mm）。不计各运动副的摩擦，求构件1上的平衡力矩M_b及各运动副反力。[武汉科技大学2008研]

图4-1

解：分别对三个构件进行受力分析，如图4-2所示。

图4-2

根据力的平衡条件得

则有

构件1上的平衡力矩

其中

故有

2．如图4-3所示曲柄滑块机构运动简图。已知各转动副轴颈半径，当量摩擦系数，移动副的摩擦系数，作用于滑块上的生产阻力为。试：

（1）在该简图上画出各运动副总反力（包括方向及作用线位置）；

（2）写出构件1、3的力平衡方程式，并画出其力多边形。[北京交通大学2005研]

图4-3

解：（1）各转动副摩擦圆半径为

以各转动中心A、B、C为中心，为半径作圆即得各转动副的摩擦圆。

移动副摩擦角为

如图4-4所示，即可得各运动副总反力。

图4-4

（2）由图4-4中1、3所受的各力首尾相接，即可得到如图4-5所示两个力三角形。

图4-5

其中，构件1、3的力平衡方程分别为

3．图4-6所示为肘杆式夹钳，设所有转动副的摩擦圆半径均为，F为驱动力，Q为钳口剪力。调整螺丝为右旋螺纹。

（1）画出机构在图示位置各个运动副反力的方向。

（2）如何确定力F和力Q大小之间的关系。

（3）在力F和Q作用点、方向均不变的条件下，为了提供大小相同的力Q而减小力F，应当如何转动调整螺丝。[西南交通大学2005研]

图4-6

解：（1）作出各个运动副反力，如图4-7（a）所示。

图4-7

（2）分别对各个杆进行分析。

①对2杆分析可知，其中受杆1和4作用的两个力，由平衡方程可得：；

同时，由F作用下的力矩平衡，可得和；

②对1杆分析可知，有矢量式

其中，与是作用力与反作用力关系，可得的大小与方向；

③对3杆分析可知，有矢量式

其中，与是作用力与反作用力关系，可得的大小与方向；

④绘制力的三角形，如图4-7（b）所示，由此根据各杆长度关系，即可确定Q与F的关系。

（3）在力F和Q作用点、方向均不变的条件下，为了提供大小相同的力Q而减小力F，应当向外（左）调整镙丝，使AD增大。