文档介绍：第四章平面机构的力分析
第4章平面机构力分析
复****br/>第四章：惯性力、惯性力矩
第七章：动能定理
第4章平面机构力分析
§4—1 机构力分析的任务、目的和方法
由于作用在机械上的力，不仅是影响机械的运动和动力性能的重要参数，而且也是决定构件尺寸和结构形状的重要依据。
所以不论是设计新机械，还是为了合理地使用现有机械，都必须对机械的受力情况进行分析。

机械在运动过程中，其各构件上受到的力有原动力、生产阻力、重力、摩擦力和介质阻力、惯性力以及运动副中反力等。
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θ
根据力对机械运动影响的不同，可将其分为两大类。
1. 驱动力驱使机械运动的力为驱动力。
驱动力与其作用点的速度方向相同或成锐角，其所做的功为正功，称为驱动功或输入功。

2. 阻抗力阻止机械运动的力称为阻抗力。
阻抗力与其作用点的速度方向相反或成钝角，其所做的功为负功，称为阻抗功。
θ
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阻抗力又可分为如下两种：
（1）有效阻力即工作阻力。
它是机械在生产过程中为了改变工作物的外形、位置或状态等所受到的阻力，克服这些阻力就完成了有效的工作，如机床中工件作用于***上的切削阻力，起重机所起重物的重力等就都是有效阻力。
克服有效阻力所完成的功称有效功或输出功。
（2）有害阻力即机械在运转过程中所受到的非生产阻力.
克服这类阻力所做的功是一种纯粹的浪费，故称为损失功。
例如摩擦力、介质阻力等，一般就常为有害阻力。
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二、机构力分析的任务和目的
1. 确定运动副中的反力。
运动副反力是运动副两元素接触处彼此作用的正压力（法向力）和摩擦力（切向力）的合力。
运动副反力对于整个机械来说是内力，而对于一个构件来说则是外力。
其大小和性质，对于计算机构的强度、运动副中的摩擦、磨损，确定机械的效率，以及研究机械的动力性能等一系列问题，都极为重要。
2. 确定机械上的平衡力（或平衡力偶）。
所谓平衡力是指机械在已知外力作用下，为了使该机械能按给定的运动规律运动，还必须加于机械上的未知外力。
机械平衡力的确定，对于设计新机械或为了充分挖掘现有机械的生产潜力，都是十分必要的。
例如根据机械的生产负荷，确定机械所能克服的最大生产阻力等问题，就都需要确定机械的平衡力。
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三、机构力分析的方法
对于低速机械，因其惯性力小，故常略去不计。此时只需对机械作静力分析；
对于高速及重型机械，因其惯性力很大（常超过外力），故必须计及惯性力。这时需对机械作动态静力分析（即将惯性力视为一般外力加于相应构件上，再按静力分析的方法进行分析）。
要作动态静力分析，需先求出各构件的惯性力。
在设计新机械时，因各构件的结构尺寸、质量及转动惯量尚不知，因而无法确定惯性力。在此情况下，一般先对机构作静力分析及静强度计算，初步确定各构件尺寸，然后再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。
在作动态静力分析时一般可不考虑构件的重力及摩擦力，所得结果大都能满足工程实际问题的需要。但对于高速、精密和大动力传动的机械，因摩擦对机械性能有较大影响，故须计及摩擦力。
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机构力分析的方法有图解法和解析法两种。
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§4—2 构件惯性力的确定
构件惯性力的确定有如下两种方法。
一. 一般力学方法
1. 做平面复合运动的构件
2. 作平面移动的构件
3. 绕定轴转动的构件
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1. 做平面复合运动的构件
对于作平面复合运动，其惯性力系可简化为一个加在质心S 上的惯性力FI 和一个惯性力偶矩MI
FI2= -m2as2
MI2= -Js2α2
式中：as 为构件质心处的加速度；
α 为构件的角加速度；
J 为构件绕质心轴的转动惯量。
进一步可将其在简化为一个大小等于FI，而作用线偏离质心S 一距离l 的总惯性力FIˊ，
或FI2’ = FI2
l h2= MI2/ FI2
FIˊ对质心S 之矩的方向应与α的方向相反。
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