机构受力分析(图解)学习资料

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第三章3静定结构受力分析(平面刚架)

三. 刚架指定截面内力计算
四.刚架的内力分析及内力图的绘制
①分段：根据荷载不连续点、结点分段。 ②定形：根据每段内的荷载情况，定出内力图的形状。 ③求值：由截面法或内力算式，求出各控制截面的内力值。
④画图：画M图时，将两端弯矩竖标画在受拉侧，连以直线，再叠加上横向荷载产生的简支梁的弯矩图。Q，N 图要标
方法:切断两个刚片之间的约束,取一个刚片为隔离体,假定约束力的方向,由隔离体的平衡建立三个平衡方程.
例1: 求图示刚架的支座反力
C
B
C
B
l
2
YB
P
lP
A
l
2
A X A YA
解:
Fx 0, X A P 0, X A P()
MA
0, P
l 2
YB
l
0,YB
P 2
()
Fy
0,YA
YB
0,YA
另外，根据这些关系，常可不经计算直观检查 M 图的轮廓是否正确。 ①M图与荷载情况不符。 ②M图与结点性质、约束情况不符。 ③作用在结点上的各杆端弯矩及结点集中力偶不满足平衡条件。
内力图形状特征
Q图 M图
1.无何载区段 2.均布荷载区段 3.集中力作用处
平行轴线
↓↓↓↓↓↓
＋－
发生突变
＋P －
斜直线
2m
8kN
B24kN.m
6kN
4m
6kN
0
－6kN
∑X = 8－8 = 0
8kN
∑Y = －6－（－6） = 0
16kN.m 6kN
∑M = 24－8 － 16 = 0
作内力图
8kN
QDA=8kN NDA=0 MDA=8kN.m（左拉）

受力分析受力图ppt

一、受力分析解决力学问题时，首先要选定需要进行研
究的物体，即选择研究对象；然后根据已知条件，约束类型并结合基本概念和公理分析它的受力情况，这个过程称为物体的受力分析。
作用在物体上的力有：
主动力：如重力，风力，气体压力等。
被动力：即约束反力。
二、受力图
研究对象：我们把所研究的物体称为研究对象。
G
FCB C
B
FBA’
解： 1. 杆AB的受力图。
FAB
A
2. 杆BC 的受力图。
FBC’
B
B
FBA’
FCB C
3. 滑轮B ( 不带销钉）的受力图。
FBy
F2
B
FBx
F1
4. 滑轮B ( 带销钉）的受力图。
F2
FBA
B
30o
60o
FBC
F1
受力图的作图步骤：
1、根据题意确定研究对象：将研究对象从结构中分离出来，单独画出其简单轮廓图形。
分离体（隔离体）：解除周围约束后所得的自由物体。
受力图：在分离体上画上它所受的全部主动力和约束
反力，就称为该物体的受力图。内力与外力：
如果所取的分离体是由某几个物体组成的物体系统时，通常将系统外物体对物体系统的作用力称为外力；而系统内物体间相互作用的力称为内力。
三、单个物体的受力图
画物体受力图主要步骤为： ① 选研究对象； ② 取分离体； ③ 画主动力； ④ 画约束反力。
铰链约束反力：大小未定，方向假设。
Fx Fy
圆柱铰链在工程上的运用：链杆约束、固定铰链支座、可动铰链支座、固定支座、定向支座等。
⑴ 链杆约束：
R 组成：两端用光滑圆柱铰链连接物体而中间不受力。约束特点：限制物体沿链杆中心线运动。约束反力：大小及方向均未定，作用线在链杆

专题17--力的示意图及受力分析(解析版)

专题17 力的示意图及受力分析考点透视力的示意图是一种简洁、方便的表示力的方法, 是物体受力分析的重要手段, 也是中考中常考的重要知识点之一。

准确的运用力的示意图对物体进行受力分析是掌握力学的一下重要技能。

迷津点拨与点对点讲练一、力的示意图:力示意图是指在受力物体上沿力的方向画一条带箭头的线段来表示力。

线段的起点（或终点）表示力的作用点, 箭头表示力的方向, 线段的长短表示力的大小。

力的示意图可以清晰的表示出力的大小、方向和作用点（即力的三要素）。

画力的示意图的方法：（1）确定受力物体；（2）确定力的作用点（没有特殊说明, 一般画在物体的几何中心）；（3）画线段反映力的大小: 从作用点沿力的方向画一条线段, 在同一图中, 力越大, 线段越长；（4）在线段的末端画上箭头表示力的方向, 并在箭头一旁标上力的符号和数值。

1.画指定力的示意图:指定物体所受的力, 让你画出物体所受该力的示意图。

例题1 （2021辽宁）攀岩是年轻人非常喜欢的一种运动, 如图甲是一名攀岩运动员拉着绳子停在峭壁上的情景。

图乙是这一时刻的简化图, 请你以重心O为作用点, 在图乙中画出：（1）运动员所受的重力；（2）峭壁对运动员的支持力；（3）绳子对运动员的拉力。

【答案】见解析。

【解析】（1）运动员所受的重力,作用在运动员的重心, 方向竖直向下；（2）峭壁对运动员的支持力, 作用在运动员的重心, 方向垂直支持面向上；（3）绳子对运动员的拉力, 作用在运动员的重心, 方向沿着绳子向上。

示意图如下图所示:。

【点拨】画指定力的示意图时, 关键是确定好力的方向即可, 作用点画在物体的重心即可。

当物体受到多个力作用时, 把多个力的作用点都画在受力物体的重心上, 并且力越大, 线段越长。

对点练：（2021甘肃兰州）照片中的旋转飞椅是常见的游乐设施, 请在简化图中画出飞椅受到的重力和拉力的示意图。

【答案】见解析。

【解析】飞椅受到的重力方向竖直向下, 作用点在重心；拉力沿绳子的方向斜向上, 作用点在重心, 示意图如下图所示:。

(完整word版)受力分析画图大全,推荐文档

受力剖析绘图专题第1页共14页一重、二弹、三摩擦、再其余。

初学者对物体进行受力剖析时，常常不是“少力”就是“多力”，所以在进行受力剖析时应注意以下几点：(1)只剖析研究对象所受的力，不剖析研究对象对其余物体所施加的力。

(2)每剖析一个力，都应找到施力物体，若没有施力物体，则该力必定不存在．这是防备“多力”的有效举措之一。

检查一下画出的每个力可否找出它的施力物体，特别是检查一下剖析的结果，可否使对象与题目所给的运动状态(静止或加快 )相一致，不然，必定发生了多力或漏力现象．(3)协力和分力不可以同时作为物体遇到的力。

(4)只剖析依据力的性质命名的力（如重力、弹力、摩擦力），不剖析依据成效命名的力（以下滑力、上涨力等）。

实例稳固：1. 剖析知足以下条件的各个物体所受的力，并指出各个力的施力物体.FV（ 3）在圆滑水平面上向右（1）沿水平草地转动的足球（2）在力F作用下静止水运动的物体平面上的物体VF A Vv F（6 ）沿粗拙的天花板向右（4 ）在力 F 作用下履行在运动的物体F>G路面上小车（5）沿传递带匀速运动的物体2.对以下各样状况下的物体V A（1）沿斜面下滚的小球，接触面不圆滑 .FA（4）在力 F 作用下静止在斜面上的物体 A.［讲堂检测］受力剖析绘图专题第2页共14页A进行受力剖析VA（ 2 ）沿斜面上滑的物体A（接触面圆滑）A（5 ）各接触面均圆滑A（3 ）静止在斜面上的物体A（6）沿传递带匀速上滑的物块 A1.对以下各样状况下的物体 A 进行受力剖析，在以下状况下接触面均不圆滑.A vFA（3）向上爬杆的运动员（ 2 ）A 沿竖直墙面下滑（1 ）A 静止在竖直墙面上A受力剖析绘图专题第3页共14页FAAF（4）静止在竖（5）静止在竖直墙面直墙面轻轻上的物体A 上的物体FA（6 ）在拉力 F 作用下静止在斜面上的物体 A2.对以下各样状况下的AFB（1 ）A 、B 同时同速向右匀速履行A（4）静止的杆，竖直墙面圆滑A 、 B 进行受力剖析（各接触面均不圆滑）AFB（2） A、 B 同时同速向右匀速履行A（ 5）小球静止时的结点A v（ 3 ）沿电梯匀速上涨A（ 6）小球静止时的结点3．以下图，水平传递带上的物体。

机构力学分析-第12讲

第六章机构力学分析本章学习任务：构件上作用力分析，构件的惯性力和惯性力偶分析，运动副中摩擦力分析，忽略摩擦时的机构受力分析，考虑摩擦时的机构受力分析。

驱动项目的任务安排：完成项目中机构受力分析，采用Matlab 编程计算。

6.1机构力分析的目的和方法在机构运动过程中，其各个构件是受到各种力的作用的，故机构的运动过程也是机构传力和做功的过程，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，而且也是决定相应构件尺寸及结构形状等的重要依据。

所以不论是设计新的机械，还是为了合理地使用现有机械，都应当对机构进行力分析。

机构力分析的目的有两个：（1）确定运动副中的反力，亦即运动副两元素接触处的相互作用力。

这些力的大小和变化规律，对于计算机构各零件的强度和刚度，分析运动副中的摩擦、磨损，确定机构的效率及其运转时所需的功率，都是非常重要的数据。

（2）确定机构原动件按给定规律运动时需加于机械上的平衡力（或平衡力矩），亦即与作用在机械上的已知外力及按给定规律运动时与各构件的惯性力（惯性力矩）相平衡的未知外力（外力矩）。

求得机械的平衡力（或平衡力矩），对于确定原动机的功率，或根据原动机的功率确定机械所能克服的最大工作载荷等是必不可少的。

机构力分析有两类，一类适用于低速轻载机械，称之为机构的静力分析，即在不计惯性力所产生的动载荷而仅考虑静载荷的条件下，对机构进行力分析；另一类适用于高速重载机构称之为机构的动力分析，即同时计及静载荷和惯性力（惯性力矩）所引起的动载荷，对机构进行力分析。

在对机构进行动力分析时，常采用动态静力法，即根据达朗贝尔原理，假想地将惯性力加在产生该力的构件上，则在惯性力和该构件上所有其他外力作用下，该机构及其单个构件都可认为是处于平衡状态，因此可以用静力学的方法进行计算。

机构力分析的方法可分为图解法和解析法两种。

图解法用于静力分析是清晰简便的，也有足够的精度。

解析法求解精度高，容易求得约束反力与平衡力的变化规律，随着计算机的广泛应用，解析法愈来愈受到重视。

机械原理平面机构的力分析、效率和自锁

机械原理-平面机构的力分析、效率和自锁第三讲平面机构的力分析、效率和自锁平面机构的力分析知识点：一、作用在机械上的力1．驱动力：定义：驱使机械运动的力特征：该力与其作用点速度的方向相同或成锐角，其所作的功为正功，称为驱动功或输入功。

来源：原动机加在机械上的力2．阻抗力：定义：阻止机械产生运动的力称为阻抗力特征：该力与其作用点速度的方向相反或成钝角，其所作的功为负功，称为阻抗功。

分类：生产阻力（有效阻力）：有效功（输出功）有害阻力：非生产阻力：损失功二、构件惯性力的确定（考的较少）1、一般力学方法(1) 作平面复合运动的构件对于作平面复合运动且具有平行于运动平面的对称面的构件（如连杆2），其惯性力系可简化为一个加在质心S2 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 S2α2也可将其再简化为一个大小等于F I2，而作用线偏离质心S2一距离l h2的总惯性力F′I2,l h2 = M I2/ F I2F′I2对质心S2之矩的方向应与α2的方向相反。

(2) 作平面移动的构件如滑块3，当其作变速移动时，仅有一个加在质心S3上的惯性力F13＝－m3a S3。

(3) 绕定轴转动的构件如曲柄1，若其轴线不通过质心，当构件为变速转动时，其上作用有惯性力F I1＝－m1a S1及惯性力偶矩M I1＝－J S1α1，或简化为一个总惯性力F′I1；如果回转轴线通过构件质心，则只有惯性力偶矩M I1＝－JS1α1。

2、质量代换法（记住定义和条件）1．基本定义：（1）质量代换法：按一定条件将构件质量假想地用集中于若干个选定点上的集中质量来代替的方法叫质量代换法。

（2）代换点：选定的点称为代换点。

（3）代换质量：假想集中于代换点上的集中质量叫代换质量。

2．应满足条件（1）代换前后构件的质量不变。

（2）代换前后构件的质心位置不变。

（3）代换前后构件对质心的转动惯量不变。

机构的力分析

4
3
R12 3 2 R ω21 32
受力面 R43 R23 Q
v23 ω34
R12 R21
选µ
N
R21 = M1 h ∴Q = Q图长⋅ µ
N
R43
R41
R32
例3：如图所示机构，已知机构位置，尺寸，：如图所示机构，已知机构位置，尺寸， f, r, P为驱动力，Q为阻力。求：机构中各运为驱动力，为阻力为阻力。动副中总反力的作用线。动副中总反力的作用线。 fr ; ϕ = arctgf 解： ρ = 1+f 2 构件： 1构件：P + R21 + R31 = 0 构件： 2构件： + R12 + R32 = 0 Q v21 R
η η = 1)η 用功率表示 W
η的表达形式：的表达形式： W
r d
t t
=
N N
r d
=1-
N N
f d
2)η用力的比值表示
有摩擦时： i) 有摩擦时： P--驱动力 Q --阻力 --驱动力 --阻力 --
η η=
QV PV
Q P
=
N N
r d
(A)
η0=
Q VQ P 0V P
ii) 无摩擦时：无摩擦时： P0--理想驱动力 Q --阻力 --理想驱动力 --阻力
§3-3 机构的力分析
(Forces analysis of mechanisms) 一、考虑摩擦的力分析的目的和内容
目的：分析运动副中摩擦对机构的影响，目的分析运动副中摩擦对机构的影响，
减少不利因素，发挥有利作用。减少不利因素，发挥有利作用。
内容：介绍几种运动副中的摩擦；内容： 1、介绍几种运动副中的摩擦；

机构受力分析(图解)

R21

用图解法做机构的受力分析
求凸轮副反力方向方向：接触点的法线
接触点法线
求某点法线的方法：在该点邻域找两个等距点，两个点的垂直平分线作为该点的法线
求力的大小

求各力的大小
力三角形
a
R56 R36
R36 a R26 c R36 a R56 b
R26
c
凸轮曲线设计时产生凸轮曲线设计时产生
牛顿
-4000 -6000 -8000 -10000 -12000
BC内力 40000 35000 30000 25000 20000 15000 10000 5000 0 -5000 -10000
牛顿
BC内力
1
3
5
7
9
11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35
凸轮反力 40000 30000 20000
M1
1 R41 ∠DAB增大
R41 R43
R43 ∠ADC减小
作业
研究连杆受力的方向
R12
2
R32 连杆受压
3
4
∠ABO增大 32逆
∠OAB减小 12逆
1
连杆受压
∠ABO减小 32顺 ∠OAB减小 12逆
连杆受拉
∠ABO减小 32逆
∠OAB增大 12逆
切纸机
曲柄滑块机构（类比切纸机刀刃驱动机构）
牛顿-米
0 -200 -400 -600 -800 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 阻力矩

CD内力 4000 2000 0 -2000 1 3 5 7 9 11 13 15 17 19 21 23 25 27 29 31 33 35 37 CD内力

01曲柄连杆机构的运动和受力分析(1)

汽车发动机设计
（1）
赵雨东
清华大学汽车工程系
汽车工程系车辆工程专业课程设置
必修课
汽车概论汽车构造I（汽车发动机）汽车构造II（汽车底盘、
车身）汽车发动机原理汽车理论汽车发动机设计汽车底盘设计汽车车身设计
选修课
汽车电子学汽车电器内燃机燃料供给内燃机增压 … …
下止点
(1 − λ2 sin 2 ϕ ) −3/ 2 = 1 + 3λ2 sin 2 ϕ + 15λ4 sin 4 ϕ + 35λ6 sin 6 ϕ LL
2
8
16
β
l
φ
rω
曲柄连杆机构运动学
－正置曲柄连杆机构的活塞运动规律（5）
将泰勒展开式代入活塞运动规律表达式，并略去含λ三次幂以上的各项（ λ最大0.33 ），得
Fj
用两个集中质量组成的非自由质点系近
似等效单元曲柄连杆机构（活塞、连杆
和曲拐）
mj
往复运动质量－受缸筒约束，沿气缸中心线往复运动
质量往复惯性力
m j = mhz + mlA Fj = −mj j
Frp = mp ρ pω 2 = mpd rω 2 mpd = mp ρp / r
mp：平衡重质量 ρρ ：平衡重质心旋转半径 mpd ：平衡重当量质量
ρp mp
Frp
曲柄连杆机构中的力和力矩
—连杆的惯性力（1） FjlA
实际连杆
随活塞平动＋绕活塞销摆动连续体不便于分析惯性力和惯性力矩
－曲柄连杆机构类型（3）
活塞销负偏置
活塞在上止点前后，受气缸壁之力的推力面会发生变化。采用活塞销负偏置，在活塞运动到上止点之前，连杆中心线与气缸中心线平行，活塞

第八章平面机构的力分析

①方向： RBA与VAB成90+ψ
V A B AB
N ψ A a
a
b
RP
BA
y y
x
x
o
②大小 Y 0
B
FF x
Ff
F βj FN y
BA
R Bc Ao F s co s R B A F c co o s s F R Bc c Ao os s
X R Bs Ai n F si n R Bs Ai n R Bc c Ao o ss s in X R Bc Ao (ts g tg )
Pj Fjhjv0 Fjhj 0
O
Fj j j p
（作用在构件上的所有外力对转向速度多边形极点的力矩之和为零）
注意点： 1、将力偶矩转化为力偶
F M l AB
F
M A
B
lAB
F
2、可以不转速度多边形，将力转90°后，平移到速度多边形上
谢谢！
匀速
定轴转动
轴线通过质心
变速匀速
轴线不通过质心变速
ห้องสมุดไป่ตู้
Fi -mas -mas
0 0 -mas -mas
Mi 0 -Jsε 0 -Jsε 0
-Jsε
§8-4 机构的力分析一、目的
1、确定运动副反力 2、确定机械的平衡力（力矩）（为保证机构按给定的运动规律运动，必须施加驱动力（力矩）与已知外力相平衡，这种未知力（力矩）称为平衡力）
y
θ
θ
q
q
N1 N2
N
N
y
R BAR
N
ψΔ A
v
B
Q
Q( a)
F 2 FP1
x

典型结构受力分析——结构是怎样受力的

• 运动员对杠体施加了外力 • 使得杠体发生弯曲变形 • 这种外力称为弯曲力
• 杠体弯曲变形的方向 • 与杠体受外力的方向一致 • 杠体总是朝人体所在的瞬间位置的方
向发生弯曲。
（2）立柱的受力与变形分析
• 单杠的立柱，是总荷载的主支撑点。 • 总荷载：杠体传到立柱上端的外力（杠
体和人体）
• 认识到：结构中的某构件可能是其他构件的荷载
荷载中的风载分析
风的作用力
F’’ :垂直立柱轴线
方向的推力
F’:沿立柱轴线方向的压力
M：弯矩
2、梁的受力
对于梁来说： • 恒载：塑料棚膜、后屋面、梁的自重 • 活载：雪载、风载等
活载——雪
粱的受力
粱受力变形示意图
梁的上部受到压力，材料被挤压梁的下部受到张力，材料被拉伸思考：梁的变形是怎样的，怎样防止梁过分弯曲？
比较不同形状的纸板承受压力的大小
1、哪种情况下纸板的抗压能力最强？ 2、你还有更好的方案吗？
拱结构的应用
• 拱结构：即中间高四周低呈弧形的曲面。
• 荷载压力作用于拱上，圆拱再把力传到其四周的支撑上。
• 认识到：
1、在较大的跨度情况下，建筑物多采用拱结构。
2、拱结构既有利于承载，又美观
例子：拧衣服
连线
拉力压力
作用于物体 ,使它产生弯曲的力
两个距离很近,大小相等,方向相反,且作用于同一物体上的平行力
剪切力
挤压物体的力
扭转力
物体所承受的拉拽力
弯曲力
反方向向物体两端均匀施力, 使物体发生扭转形变的力
小结
• 典型结构案例分析：
（1）单杠受力和变形分析（2）棚室屋架受力与变形分析

图解法分析设备受力

(二)、两点固定下图为两点固定杆塔整立至某起立角r时，各设备受力示意图。在下图中，C1、C2为两个固定点；C为两个固定钢绳合力线与杆身的交点，C与支点O的距离用H表示;两根固定钢绳及其合力线与杆身的夹角分别用δ 1、δ 2、δ 表示，其余符号均同一点固定。
两点固定各设备受力的图解方法与单点固定的不同之处是: (1)杆身作用着四个力:杆塔总重G0、固定钢绳C1B和 C2B的受力及F1-1和F1-2、以及支点反力R。因为固定钢绳套的C1BC2处为一个滑车。在起立过程中，滑车在固定钢绳套C1BC2内按椭圆轨迹移动，所以两个固定钢绳受力F1-1和F1-2应该相等，其合力F1平分∠C1BC2. 这样，杆身两个固定钢绳受力F1-1和F1-2可合成合力F1，四个力变成三个力，则F1、G、R组成力三角形，其作图方法同一点固定，先作力三角形gf1n后，再把固定钢绳的合力F1分解为F1-1和F1-2。 (2)抱杆顶部B处，同样作用着四个力(F1-1、F1-2、N 和F2)，其作图方法为，先作F1-1和F1-2的合力F1，再作力三角形f1f2n。
(3)两点固定的各设备受力组成力多边形(见下图)。 (三)、三点、四点固定各设备受力的图解方法，与单点、两点固定相同，图解时只要意先求固定钢绳的合力，再作力三角形，然后求解各设备的受力。
3、制动钢绳受力T（1）的图解方法根据力的分解原理，可把支座反力R，分解为平行杆身的力Rx和垂直杆身的力Ry,Rx即为制动钢绳受力T(如下图)。
4、单根抱杆受力N，(如图) 图中:大为抱杆根开，l为单根抱杆长度。根据N值，将N分解成两个相等的分力N1，N1即为单根抱杆受力。
5.图解法的组合通常可把上面几个力三角形，画在一个图形上(如下图)，组成一个力多边形，像这样的力多边形，在杆塔整立初始状态至抱杆失效状态间，每隔 10°画一个。从中选择各设备受力的最大值，作为选择设备的依据 .