Для первого этапа силового анализа проведем расчет несколькими методами:
1) для расчетного положения механизма графоанлитическим методом определим силы во всех кинематических парах и уравновешивающий момент, который необходимо приложить к начальному звену;
2) основываясь на методе возможных перемещений, определим аналитическим и графоаналитическим способами уравновешивающий момент для того же расчетного положения механизма.
3.1.1.Графоаналитический метод силового анализа механизма
Для расчетного положения механизма необходимо определить все силы и моменты сил, действующие на звенья механизма.
1.Силы тяжести

2.Силы от действия горизонтальной и вертикальной перегрузок:

3. Главные векторы и главные моменты инерционных сил, к которым приводятся силы инерции, действующие на каждое звено механизма. Для звеньев 2 и 3


где
и
– массы звеньев 2 и 3;
и
– ускорения центров масс звеньев (для звена 3 точка
совпадает с точкой В);
угловое ускорение звена 2;
– момент инерции масс звена 2 относительно оси, проходящей через центр масс и перпендикулярной плоскости движения звена, который определяестя по формуле

4. Сила трения на ползуне

5.Сила сопротивления на ползуне:
для нерабочего хода ползуна 
где 
Здесь
– модуль силы сопротивления, соответствующей расчетному положению механизма. Для определения значения этой силы необходимо постоить приближенный график параболической зависимости силы сопротивления от координаты точки В
, используя три значения функции
для трех значений аргумента
, данные в задании.
График зависимости
представлен на рис. 3.1.

Рис. 3.1. Зависимость силы сопротивления от положения ползуна
Знак «минус» везде учитывает направление силовго параметра, противоположное направлению соответствующего кинематического параметра.
Численное значения сил и моментов сил для расчетного положения рассматриваемого механизма
будут следующими:





Малыми величинами, которые составляют не более (5...10)% от максимально известной силы, можно пренебречь.
Силовой расчет механизма следует начать с двухповодковой группы, состоящей из звеньев 2 и 3. Схема структурной группы, изображенная в масштабе со всеми приложенными силами, представлена на рис. Определению подлежат силы реакции
.
Задача нахождения сил и плеча
является статически определимой задачей, поскольку для группы из двух звеньев можно составить 6 уравнений равновесия, и определению подлежат 6 неизвестных – величина и направления сил рефкций во вращательных кинемиатических парах А и В, величина и точка приложения силы
в поступательной кинематической паре ползун – неподвижные направляющие ползуна.
Для удобства проведения расчета главный момент сил инерции можно заменить парой сил, приложенных в точках А и В звена 2. Значения сил будут

При графоаналисическом методе расчета следует неизвестную силу реакции
представить в виде двух составляющих: нормальной
, направленой вдоль звена, и касательной
, направленой перпендикулярно звену.
Все неизвестные силы реакции на рис.3.2,а направлены произвольно. Если из расчета какая-либо сила получится со знаком «минус», это значит, что ее дейстительное направление противоположно принятому.
Для системы сил, приложенных к звену 2, составим уравнение моментов относительно точки В

Если условиться, что моменты, направленные против часовой стрелки, считаются положительными, а по часовой стрелке – отрицательными, то уравнение моментов будет иметь вид

где неизвестная составляющая силы
направлена произвольно – вниз от точки А.
В развернутом виде уравнение перепишется как

Откуда неизвестная сила
будет



Рис.3.2. Схема к кинетостат. расчету двухповод. группы, ведущего звена и план сил 21
Здесь через h с индексами обозначены плечи соответствующих сил относительно точки В. Как видно из формулы для
, плечи сил могут быть взяты непосредственно из рисунка группы(рис.3.2,а), невзирая на масштаб его построения.
Следует отметить, что при определении численных значений сил рефкций как
, так и других, все силы следует брать по модулю, т.к. знак силы указывает на ее дейстительное направление, а на схеме механизма знак силы был учтен при изображении ее на рисунке.
Численное значение касательной составляющей
для рассматриваемого примера будет

Знак «минус» означает, что сила
должна быть направлена в проитвоположную от выбранного направления сторону, т.е. от точки А вверх, что показано на рис.
Для определения величин нормальной составляющей силы реакции в точке А
и
составим векторное уравнение равновесия структурной группы, сгруппировав силы по звеньям:

или

В уравнении силы, известные по величине и направлению, подчеркнуты двумя чертами, а известные лишь по направлению – одной чертой.
Решим векторное уравнение графически путем построения многоугльника сил(рис.3.2,б). Для этого необходимо выбрать масштабный коэффициент построения плана сил
, используя любую известную силу, лучше максимальную: у нас 

Если рассматриваемого примера отрезок
выбрать равным 70 мм, то масштабный коэффициент плана сил будет “удобным ” числом:

Тогда отрезок, изображающие остальные известные силы, будут




Построение силового многоугольника начнем с линии дейстивия силы
, перпендикулярной оси x (рис.3.2,б),. Из призвольной точки a на этой линии, которая является точкой конца отрезка,изображающего вектор силы
, проведем вектор
, известный по величине и направлению. Из конца этого вектора проведем следующий известный вектор
и так далее согласно векторному уравнению сил. Из конца последнего известного вектора
проводим линию действия силы
, параллельную АВ. Пересечение в точке с этой линии и первой, перпендикулярной оси x, определяет искомые отрезки
и
. Измерив их длины, определим значения сил:


Полный вектор силы
равен геометрической сумме нормальной и касательной его составляющих

Величина вектора


Для силы
необходимо определить точку ее приложения. Воспользуемся уравнением моментов для звена 3 относительно точки В

или

Так как для рассматриваемого примера все остальные силы проходят через точку В, то и сила
также проходит через эту точку и ее плечо 
Для определеня усилия во вращательной кинематической паре В можно рассмотреть равновесие одного из звеньев - 2 или 3. Запишем условие равновесия сил, действующих на звено 3:

или

Неизвестный вектор силы
определим с помощью построенного многоугольника сил на рис.3.2,б, соединив точки b и c:

С помощью условия равновесия сил на звене 2 можно было определить усилие
, при этом очевидно, что

Рассмотрим равновесие ведущего звена 1 механизма рис.3.2,в. На это звено действует известная сила рефкций
во вращательной кинематической паре А:

Требуется определить силу реакции
в шарнире 0 и уравновешивающий момент
.
Из уравнения моментов для звена 1 относительно точки 0 определим уравновешивающий момент: 
или

Здесь
- действительная длина ведущего звена;
- угол между звеном 1 и перпендикуляром, опущенным на направление силы
(берётся из чертежа).
Направление неизвестного момента
взято произвольным (у нас против часовой стрелки). Из уравнения определяется величина уравновешивающего момента на рис. следует сменить на противоположное.
Момент
, совпадающий по направлению с положительной угловой скоростью
будет отрицательным.
Для рассматриваемого примера

И является положительным
Уравнение равновесия ведущего звена имеет вид

Отсюда

Таким образом
