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第九章 平面机构的力分析 9.1 研究平面机构力分析的目的和方法 一、分析目的: 1、确定运动副反力 2、确定维持机构作给定运动所需的平衡力和平衡力矩（可以是驱动力，驱动力矩或阻力、阻力矩） 二、作用在构件上的力的种类 1、驱动力——驱使机械产生运动的力，作正功 2、阻力——阻碍机构运动的力，作负功 1）有效阻力——工作阻力，其所作功为有效功或输出功 2）有害阻力——非工作阻力，其所作功为损耗功 3、运动副反力——切向反力，法向反力，总反力 4、重力——作用在构件上的地心引力 5、惯性力——虚拟在作变速运动构件上的力 9．４ 不考虑摩擦力的机构力分析 一、动态静力法的应用及静定条件 1、先对机构起先运动分析，确定在已知的构件位置时各构件的惯性力和惯性力偶矩，并将它们及其他已知外力和力矩加在相应的构件上。 2、从已知的驱动力或生产阻力所作用的构件开始，对外力全部已知的一个构件或一级构件计算其运动副反力。 3、最后计算平衡力及其所作用的构件的运动副反力。 构件组静力平衡条件 ： 即符合杆组条件（自由度为零的运动链）的构件组即符合静定条件。 * 第四章 平面机构的力分析 §4-1 机构力分析的任务和方法 §4-2 构件惯性力的确定 §4-3 运动副中摩擦力的确定 §4-4 不考虑摩擦时机构的力分析 §4-5 考虑摩擦时机构的力分析 返回 与其作用点的速度方向相同或者成锐角； §4-1 机构力分析的任务和方法 1.作用在机械上的力 （1）驱动力 （2）阻抗力 驱动机械运动的力。 其特征： 其功为正功， 阻止机械运动的力。 其特征： 与其作用点的速度方向相反或成钝角； 其功为负功， 称为阻抗功。 1）有效阻力 2）有害阻力 其功称为有效功或输出功； 称为驱动功 或输入功。 （工作阻力） （非生产阻力） 其功称为损失功。 此外还有：运动副反力、 重力 、 惯性力。 2．机构力分析的任务、目的及方法 （1）任务 确定运动副中的反力 确定平衡力及平衡力矩(阻力或阻力矩 动力或动力矩） （2）方法 静力分析 动态静力分析 图解法和解析法 机构力分析的任务、目的和方法(2/2) §4-2 构件惯性力的确定 1．一般力学方法 以曲柄滑块机构为例 （1）作平面复合运动的构件（如连杆2） FI2＝－m2aS2 MI2＝－JS2α2 可简化为总惯性力FI2 ′ lh2＝MI2/FI2 MS2(FI2)与α2方向相反。 ′ A B C 1 2 3 4 A B 1 S1 m1 JS1 B C 2 S2 m2 JS2 C 3 S3 m3 FI2 MI2 lh2 aS2 α2 FI2 ′ （2）作平面移动的构件（如滑块3） 作变速移动时，则 FI3 ＝－m3aS3 （3）绕定轴转动的构件（如曲柄1） 若曲柄轴线不通过质心，则 FI1＝－m1aS1 MI1＝－JS1α1 若其轴线通过质心，则 MI1＝－JS1α1 FI3 aS3 C 3 A B 1 aS1 S1 α1 FI1 MI1 构件惯性力的确定(2/5) 是指设想把构件的质量按一定条件集中于构件上 某几个选定点上的假想集中质量来代替的方法。 2．质量代换法 质量代换法 假想的集中质量称为代换质量； 代换质量所在的位置称为代换点。 （1）质量代换的参数条件 代换前后构件的质量不变； 代换前后构件的质心位置不变； 代换前后构件对质心轴的转动惯量不变。 这样便只需求各 集中质量的惯性力，而无需求惯性力偶矩， 从而使构件惯性力的 确定简化。 （2）质量动代换 同时满足上述三个条件的质量代换称为动代换。 构件惯性力的确定(3/5) 如连杆BC的分布质量可用集中在B、K两点的集中质量mB、 mK来代换。 mB + mK＝ m2 mB b＝ mK k mB b2＋mK k2＝JS 2 在工程中，一般选定 代换点B的位置，则 k＝ JS 2 /(m2b) mB＝ m2k/(b+k) A B C 1 2 3 S1 S2 S3 m2 K b c k mk mB mK＝ m2b/(b+k) 代换后构件惯性力及惯性力偶矩不改变。 代换点及位置不能随意选择，给工程计算带来不便。 动代换： 优点： 缺点： 构