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平面机构的力分析平面机构被广泛应用于机械工程中，其主要功能是将输入力或运动转化为需要的输出力或运动。
在进行力学设计时，了解和分析平面机构的力分布是非常重要的，本文将对平面机构的力分析进行详细介绍。
首先，平面机构可以通过静力学方法进行力分析。
静力学是研究物体静止或平衡的力学学科，可以用来分析静态平面机构中各个零件的力。
在进行平面机构的力分析时，一般需要考虑以下几个方面：1.合力和力矩：平面机构中各个零件受到的力可以相互作用，产生合力和合力矩。
合力是所有力的矢量和，而合力矩是所有力矩的矢量和。
通过计算合力和合力矩，可以判断机构是否平衡，以及零件上的受力情况。
2.内力：内力是作用在零件内部的力，由于平均剪应力和平均正应力引起。
在平面机构中，内力可以通过应力分析和静力平衡方程求解。
通过分析内力，可以判断零件的强度和稳定性。
3.杆件受力：平面机构中的杆件是承受力的主要部分，因此对于杆件的受力进行分析是非常重要的。
通常，可以通过静力平衡方程和力矩平衡方程来计算杆件上的受力。
根据受力情况，可以选择合适的杆件材料和尺寸。
4.关节受力：平面机构中的关节是连接零件的部分，受到的力会传递到相邻的零件上。
通过分析关节受力，可以确定关节的强度和稳定性，并进行合理的设计。
在进行平面机构的力分析时，可以使用手动计算方法或计算机辅助设计软件。
手动计算方法需要进行力学方程的推导和计算，需要较高的数学和力学知识。
计算机辅助设计软件可以通过输入机构的几何参数和力参数，自动进行力分析和力矩分析，快速得到各个零件的受力情况。
总之，平面机构的力分析是机械设计中的重要内容，可以通过静力学方法进行。
在进行力分析时，需要考虑合力和力矩、内力、杆件受力和关节受力等因素。
通过合理的力分析，可以为机构的设计提供有用的参考和指导。
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。
第四章平面机构的力分析
4-1 选择或填空题
（1）如果作用在径向轴颈上的外力加大，那么轴颈上摩擦圆。
A．变大；B．变小；C．不变；D．不确定。
（2）两运动副的材料一定时，当量摩擦系数取决于。
A．运动副元素的几何形状；B．运动副元素间的相对运动速度大小；
C．运动副元素间作用力的大小；D．运动副元素间温差的大小。
（3）机械中采用环形支承的原因是。
A．加工方便；B．避免轴端中心压强过大；C．便于跑合轴端面；D．提高承载能力。
（4）移动副中总反力与其相对运动方向的夹角是____。
A．锐角；B．钝角；C．直角；D．不确定。
（5）风机发动机的叶轮受到空气的作用力，此力在机械中属于____。
A．驱动力；B．工作阻力；C．有害阻力；D．摩擦力。
（6）轴径1与轴承2组成转动副，设初始状态时轴径相对轴承静止，轴径受单外力Q作用，当外力Q的作用线与摩擦圆相交时，轴承对轴径的总反力R12的作用线与摩擦圆____；当外力Q的作用线与摩擦圆相切时，轴承对轴径的总反力R12的作用线与摩擦圆____；当外力Q的作用线与摩擦圆相离时，轴承对轴径的总反力R12的作用线与摩擦圆____。
A．相切；B．相交；C．相离；D．不确定。
（7）在外载荷和接触表面状况相同的条件下，三角螺纹的摩擦力要比矩形螺纹的大，是因为____。
A．当量摩擦角大；B．当量摩擦角小；C．摩擦系数大；D．不确定。
4-2图a所示导轨副为由拖板1与导轨2组成的复合移动副，拖板的运动方向垂直于纸面；图b所示为由转动轴1与轴承2组成的复合转动副，轴1绕其轴线转动。
现已知各运动副的尺寸如图所示，并设G为外加总载荷，各接触面间的摩擦系数均为f。
试分别求导轨副的当量摩擦系数f v和转动副的摩擦圆半径ρ。
解：
a)
2θ
b)
想一想：①采用当量摩擦系数f v及当量摩擦角ϕv的意义何在？
②当量摩擦系数f v与实际摩擦系数f不同，是因为两物体接触面几何形状的改变，从而引起摩擦系数改变的结果对
吗？
4-3 在图示的曲柄滑块机构中，设已知l AB=0.1m，l BC=0.33m，n1=1500r/min（常数），活塞及其附件的重量G3=21N，连杆重量G2=25N，J S2=0.0425kg·m2，连杆质心S2至曲柄销B的距离重量l BS2=l BC/3。
试确定在图示位置时活塞的惯性力以及连杆的总惯性力。
解：（1）选取比例尺（μl=0.005m/mm）做机构运动简图
（2）运动分析：（μv=0.5(m/s)/mm），（μa=75(m/s2)/mm）
（3）确定惯性力：
想一想：构件的惯性力的大小、方向及作用点和惯性力偶矩的大小及方向是怎样确定的？总惯性力的大小及作用线方向又如何确定？
4-4 在图示楔块机构中，已知γ=β=60º，Q=1000N，各接触面摩擦系数f=0.15。
如Q为有效阻力，试求所需的驱动力F。
解：
4-5 在图示正切机构中，已知h =500mm ，l =100mm ，ω1=10rad/s （为常数），构件3的重量G 3=10N ，质心在其轴线上，生产阻力F r =100N ，其余构件的重力、惯性力及所有构件的摩擦力均略去不计。
试求当ϕ1= 60°时，需加在构件1上的平衡力矩M b 。
解：
想一想：在对机构进行力分析时，分离体是如何选取的？有何特征？
4-6 图示为一曲柄滑块机构的三个位置，P 为作用在滑块上的力，转动副A 和B 上所画的虚线小圆为摩擦圆。
试决定在此三个位置时作用在连杆AB 上的作用力的真实方向（构件重量及惯性力略去不计）。
解：
4-7 图示铰链四杆机构中，已知l AB =80mm ，l BC =l CD =320mm ，当ϕ1=90°时，BC 在水平位置，CD 与水平位置夹角ϕ3=45°。
P 3=1000N ，作用在CD 的中点E ，α3=90°，作用在构件3上的力偶矩为M 3=20N ·m 。
试求各运动副中的反力以及应加于构件1上的平衡力矩M 1。
解：
想一想：试总结机构运动分析和力分析的思路及具体分析步骤。
1
ϕ3
ϕ3
α1
ϕ。
