本次课题（或教材章节题目）： 平面机构的力分析 教学要求： 明确机构力分析的目的，学会怎样确定构件的惯性力和进行构件的质量代换，掌握进行机构动态静力分析的图解法，了解机构动态静力分析的解析法方程建立的基本原理 重 点：用图解法作机构的动态静力分析（补充：茹可夫斯基杠杆法） 难 点：静代换、动代换，惯性力的平移，杆组的静定分析，“首解副”问题 教学手段及教具：黑板讲授为主。 讲授内容及时间分配：（４学时） 1、机构力分析的目的和方法 2、构件惯性力的确定 3、质量代换法 4、用图解法作机构的动态静力分析(不考虑摩擦力)补充：茹可夫斯基杠杆法 5、用解析法作机构的动态静力分析 课后作业 包括：静代换、动代换的应用；用图解法作机构的动态静力分析(不考虑摩擦力)和茹可夫斯基杠杆法的应用 本章讨论了机构的作用力分析问题，采用的主要原理是达朗贝尔原理或称动态静力分析方法，它在理论力学中有详细的论述。课堂上主要讨论该原理在机构力分析的具体应用，问题的核心是：惯性力、惯性力矩的确定和力分析的解法，假定已知机构的驱动力或生产阻力、构件的主要尺寸、质量、转动惯量等参数。实际上，在着手进行机构的受力分析时，上述的很多参数并非已知，这将意味着设计者需要多方面的查找资料，参考类似机构的有关数据和一些经验公式预先初步估计未知参数的大概数值，然后才可能进行力的分析。在经过第一轮分析后，进行强度计算和校核，再反过来修正原始数据。如此反复直到满意为止。 力分析的具体解法有图解法和解析法。讲述图解法的主要目的在于进行力分析时建立准确的几何概念，明确求解的基本原理，作到思路清晰。实际力分析应用中解析法较常用，它通常采用计算机求解，速度快、精度高，尤其是针对需要反复进行的分析计算。另外，进行机构的力分析可以象机构运动分析那样针对杆组对象进行编程，得到机构力分析的通用标准子程序，使解析法更具实用价值。以上内容可参阅： 阅读指南 《常见机构的电算程序设计》姚立纲等编，哈尔滨：哈尔滨工业大学出版社，2000 《机械原理电算程序集》机械原理电算程序集编写组编，北京：高等教育出版社，1987 《微机在机械原理中的应用》田竹友、郭莹编，北京：机械工业出版社，2001 《机床辅具生产图册》机械电子工业部机械标准研究所，北京：机械工业出版社，1990
第四章 平面机构的力分析
§4-1机构力分析的目的和方法 1、作用在机械上的力
驱动力：∠VS锐角（驱动力→原动力）
作功 生产阻力（有效阻力） （+、-） 阻力 : ∠VS钝角
有害阻力
常见的作用力：原动力、摩擦力、运动副反力、重力、“惯性力”
2、机构力分析的目的和方法
影响及其运动的动力性能→运转性能、调速、平衡、振动、功率分析
力（力矩）
后续机械设计重要参数→尺寸、机构、强度 确定运动副反力→ 强度、摩擦磨损、效率
任务（目的）
确定机构的平衡力（或平衡力矩）→原动机功率？克服生产阻力？
图解法
（均不考虑构件的弹性变形，属于一般刚体运动学、动力学问题） 解析法
解决方法
§4-2构件惯性力的确定
假设已知构件质量、转动惯量（实际设计中可采用类比法，初估计，再逐步修正）及运动参数。 1、 做平面复合运动构件
惯性力 PI??mas
惯性力矩 M??Js?
两者可合二为一：力偶等效原理 2、做平面移动构件 ??0 绕质心轴转动 as?0 3、绕定轴转动构件
绕非质心轴转动
§4-3质量代换法
只需考虑惯性力
刚体 几个集中质量 使问题简化
（有质量、转动惯量） （一般是2个） 用于平衡调速
代换前后总质量不变
代换代换前后质心不变 静代换 动代换
代换前后转动惯量不变
1、静代换问题求解
任取B、C为代换点：
mB?mC?m mB?b?mc?c
解得：代换质量
c mB?mb?c
b mc?mb?c
2、 动代换问题的求解
mB?mk?m mB?b?mk?k
mBb2?mkk2?Ic (原构件转动惯量)
解得
k mB?mb?k
b mk?mb?k
I k?CmB结论：
1） 静代换简单容易，其代换点B、C可随意选取。
2） 动代换只能随意选定一点，另外一点由代换条件确定。 3） 使用静代换，其惯性力偶矩将产生误差：
?MI??IC?mB?b2?mC?c2???cb2bc2?????IC?m??b?c?b?c???????????IC?mbc?????k?c?mb?4）
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机械原理教案 平面机构的力分析
