（1）首先准确画出机构运动简图； （2）确定构件的受力特征； （3）应用力平衡条件，初步确定总反力的方向；
从二力构件入手，判断其受力状况 （4）判断构件之间的相对速度、相对角速度； （5）确定运动副总反力作用线方向； （6）利用力平衡条件确定构件的作用力；
二力平衡，三力汇交一点，力偶矩平衡
（7）选择合适的力比例尺F(Nmm)，列出力平衡矢量方程，
当＜0时，绝对值越大，则表示自锁越可靠。
正行程、反行程的效率和’一般不相等。 若>0，而’＜0，则表示该机械的正行程不自锁，而反行
程自锁，这种机械称为自锁机械。
自锁机械常用于各种夹具、螺栓联结、楔联结、起重装置 和压榨机等机械上。
自锁机械在正行程中效率一般都较低，在传递动力时，只 宜用于传递功率较小的场合。
数fv以及摩擦角，作用在构件3上的工作阻力为Fr，求作用
在曲柄1上的平衡力Fb (不计各构件的重力和惯性力)。 解
(1)分析机构中各构件受力状态
Fb
B 2
A1
C 3 Fr
4
(2)确定连杆力的作用线
Fb
R12 B 21
A1
2 23 C
3 Fr
14
4
R32
(3)分析1、3构件的受力
Fb R21 B
用集中力于代替斜面上的受力，其总反
力与斜面的法线夹一摩擦角。
R13
根据机构各构件间的几何关系及相对运
动方向画出楔块2、3的受力分析图。 2）力平衡方程式
R23 R12
P+R12+R32=0 R23+Q+R13=0
R32
3）作力封闭多边形 ，确定P、Q之间关系
由力封闭多边形可得：
P R32 sin( 2 ) Q R23 cos( 2 )
夹具设计的几何条件为： e sin( ) r sin
arcsin r sin
e
C
D R23
B
例1 图示为一四杆机构中，曲柄1为主动件，在力矩M的作
用下沿方向转动，试求转动副B及A中作用力的方向线的位
置。图中虚线小圆为摩擦圆。(不考虑构件的自重及惯性力)
R23
R023
ω32
传递功率较大的机械，常采用其它装置来防止其倒转或松 脱，不影响其正行程的机械效率。
例 图示楔块式压榨机，水平运动楔块的楔紧角较小为；竖直运动 楔块的楔紧角较大为90–；楔块各摩擦面的摩擦系数均为。 求：当不继续向水平运动楔块施加压力，而被榨物体不致松开时，
楔块的楔紧角应为多少？
[解] ：
1）受力分析
第七章 机械动力学
第一节 概述
一、机械动力学的研究内容及意义
低速、轻载的机械进行运动分析和受力分析时，假定机构的原动 件作匀速运动——静力分析。 高速、重载、大质量的机械，上述分析误差大，可能直接影响到 设计的安全性和可靠性。 在实际工况中，作用在机器执行构件的生产阻力绝大多数是变化 的，作用在构件上的摩擦力和摩擦力矩随着机器的运转也在不断 变化。
cos
cos
P Qtg( 2)
4）计算正行程效率
令=0，得理想驱动力P0与生产阻力Q
的关系式： P0 Qtg
正行程的效率为：
P0 tg
R12
P tg( 2)
为了避免正行程发生自锁，应使>0
R13
R23
R32
Q
<90–2
P P+R12+R32=0 R23+R13+Q=0
5）计算反行程效率 反行程被压物体的重力和弹性恢复力Q为机构运动的驱动力。
R23
b
R43 G
a
23 C
R12 B
2
R32
1 Md
14
21
3
G
A
D
4
C
R23
3
G
D R43
R23 F bc，R21 R23 MdF bcl
c
R23
b
R43 G
a
23 C
C
R12 B
2
R32
B R21
1 Md
14
21
3
G
1l Md
14
R23
3
G
A
DA
D
4
R41
R43
例3 已知机构各构件的尺寸、各转动副的半径r和当量摩擦系
（2）如果合力的作用线与摩接圆相割，即驱动力矩小于最大摩擦 力矩，轴颈发生自锁。
（3）如果合力的作用线落在摩擦圆之外，则驱动力矩大于摩擦力 矩，轴颈将加速转动。
例：分析图示偏心夹具自锁条件。 作用在手柄上的P力卸掉后，偏心圆盘3能将工件2继续夹紧， 工件给偏心圆盘的总反力R23应作用在偏心圆盘上转动副的摩擦圆 内，使机构自锁。
简单平面移动副 o =
V形槽移动副 o=/sin
三角螺旋副 o=/cos
—牙形角
N 21 2
Q
N 21 2
三角带
o= /sin
θθ
转动副/圆柱副
o＝1.57 (非跑合) o＝1.27 (跑合)
Q
移动副的总反力
R21
R21=N21+F21
tg =o (o ,v )─当量摩擦角。
1 F21
摩擦锥----以R21为母线所作圆锥。 2
Q
N21 = Q / sinθ
θ
θ
F21= N21 = ( / sinθ)Q
N 21
N①21
2
21= o N21
─ 通式，适用于移动副、滑动高副、滑动轴承。
F21= o N21
根据运动副元素的几何形状，采用当量摩擦系数计算摩擦力， 为运动副元素是复杂曲面的摩擦力的计算提供了方便。
N21 v12
P
Q
●总反力
R21与v12夹钝角(90+)
R21 恒切于摩擦锥。
●自锁
总外力落在摩擦锥 以内则自锁。
R21 φ 1
F21
N21 v12 90+
P
2
Q
2. 转动副中的摩擦与总反力
两构件形成转动副时，转轴上被支承的部份称为轴颈。 按轴颈受力状态分，轴颈可分为两种： 载荷沿直径方向作用的轴颈，称为径向轴颈。径向轴颈 是转动副最常见的结构形式。 载荷沿轴方向作用的轴颈，称为止推轴颈。
简化计算：若构件间的接触面在正反行程中 不改变，将正行程时力关系式中摩擦角改变符 号，即为反行程时力之间的关系式。
将上式中的摩擦角用–代替得：
P Qtg( 2)
理想生产阻力P0： P0=Qtg
反行程（P为阻力）的机械效率： ' P tg( 2 )
P0
tg
若要保证被榨物不被松开，应使机构反行程自锁，令0得：
驱动力和生产阻力的确定，涉及许多专业知识，本课 程认为所有外力都是已知的。
第二节 机械中的摩擦与效率
一、 机构中的摩擦
1. 移动副中的摩擦力和总反力
F21= N21
（1）平面移动副
N21=Q
F21= N21
N21
v12
F21
P
1
2
Q
（2）V形槽移动副 F21= o N21
Q =(N21 /2)sinθ+( N21 /2)sinθ
R41
Fb
R12 B 21
1 A
14
v34
A1 14
2 23 C
3 Fr
4
R32
C 3 Fr
R43
R23
(4)滑块受力分析 列力平衡矢量方程
Fr R43 R23 0
大小 √ ？ ？
c
方向 √ √ √
选力比例尺F(Nmm)作图
R43
R23
b
Fr
a
Fb
R12 B 21
A1
2 23 C
3 Fr
二、机械中作用的力
研究机械的真实运动规律时，必须知道作用在机械上的 力及其变化规律。
1. 作用在机械上的驱动力和生产阻力
驱动力： 常数 如重力 FdC 位移的函数 如弹簧力 Fd Fd(s) 内燃机驱动力矩 Md Md(s) 速度的函数
如电动机驱动力矩Md Md()
生产阻力： 常数 如起重机、车床的生产阻力 执行机构位置的函数 如曲柄压力机、活塞式压缩机的生产阻力 执行构件速度的函数 如鼓风机、离心泵的生产阻力 时间的函数 如揉面机、球磨机的生产阻力
23 C
R12 B
2
R32
1 Md
14
21
3
G
A
D
4
(4)分析1、3构件的受力状况
C
R23
3
G
23 C
B R21
R43
D
R12 B
2
R32
1
1 Md
14
A
21
3
G
Md
14
A
D
R41
4
(5)列力平衡矢量方程
G R23 R430 大小 √ ？ ？ 方向 √ √ √
选力比例尺F(Nmm)作图
c
14
4
R32
v34
C 3 Fr
R43
R23
(5) 1构件受力分析 列力平衡矢量方程
R21 R41 Fb0 大小 √ ？ ？ 方向 √ √ √
Fb= F da
Fb
R12 B 21
A1
2 23 C
3
14
4
d R41
c R43
b
Fr R32
Fb R21
R23
Fr
a
Fb R21 B
R41
A1