平面机构力的分析

第4章平面机构的力分析4.1 复习笔记一、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影响的不同，可分为两大类。

（1）驱动力①定义驱动机械运动的力称为驱动力。

②特点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，称为驱动功或输入功。

（2）阻抗力①定义阻止机械运动的力称为阻抗力。

②特点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，称为阻抗功。

③分类a．有效阻抗力机械在生产过程中为了改变工作物的外形、位置或状态而受到的阻力，即工作阻力。

克服这类阻力所完成的功称为有效功或输出功。

b．有害阻抗力机械在运转过程中所受到的非生产阻力。

克服这类阻力所作的功称为损失功。

2．机构力分析的任务和目的（1）确定运动副中的反力运动副反力是指运动副两元素接触处彼此作用的正压力和摩擦力的合力。

（2）确定机械上的平衡力或平衡力偶平衡力是指机械在已知外力的作用下，为了使该机构能按给定的运动规律运动，必须加于机械上的未知外力。

3．机构力分析的方法对于不同的研究对象，适用的方法不同。

（1）低速机械惯性力可以忽略不计，只需要对机械作静力分析。

（2）高速及重型机械①惯性力不可以忽略，需对机械作动态静力分析。

②设计新机械时，由于各构件尺寸、材料、质量及转动惯量未知，因此其动态静力分析方法如下：a．对机构作静力分析及静强度计算，初步确定各构件尺寸；b．对机构进行动态静力分析及强度计算，并据此对各构件尺寸作必要修正；c．重复上述分析及计算过程，直到获得可以接受的设计为止。

二、构件惯性力的确定构件惯性力的确定有一般力学法和质量代换法。

1．一般力学方法如图4-1-1（a）所示为曲柄滑块机构，借此说明不同运动形式构件所产生的惯性力。

（1）作平面复合运动的构件惯性力系有两种简化方式。

①简化为一个加在质心S i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 S2α2②简化为一个大小等于F I2，而作用线偏离质心S2一定距离l h2的总惯性力F I2′，而l h2＝M I2/F I2F′I2对质心S2之矩的方向应与α2的方向相反。

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。