四杆机构构件的受力分析和强度
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矢量表示法： F1=－F2；
公理3 加减平衡力系原理
在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改 变原力系对刚体的作用。
推理1 力的可传性
作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到 刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。
作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为大小、方向 和作用线
推理2 三力平衡汇交定理
? 平面力偶系 – 合成 – 平衡
力的平移定理
力和力偶都是力学基本物理量，二者不能等效替代，也不能互 相抵消各自的效应。但这并不是说，二者就没有联系，力的平 移定理就是用来揭示二者联系的一个定理。
力的平移定理实质上是将一个力分解在同平面的另一个力和 一个力偶。反之，同平面内的一个力和一个力偶也可以合成为 一个力。
完成受力图.
（3）取轮为研究对象： 画出主动力距M；
画出杆AB对轮的作用力FA; 画出O点的光滑铰链约束反力FOX,FOY；
完成受力图。
计算受力大小，解决平衡方程及 其应用
要求：掌握平衡方程及其应用
? 力矩的表示 – 力矩的矩心、力臂 – 大小、转向、作用面 – 正负号规定 – 量纲单位：
? 牛顿.米[N.m或] 千牛.米[kN.m] ?
M o (F ) ? ? F ?d
? 定义：
力偶
– 两个大小相等，方向相反，且不共线
的平行力组成的力系称为力偶。
? 力偶的表示法
– 书面表示（F，F'）
– 图示
在画物体受力图时要注意此公理的应用。
公理5 刚化原理
变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形 体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。
柔性体（受拉力平衡）
刚化为刚体（仍平衡）
反之不一定成立，因对刚体平衡的充分必要条件，对 变形体是必要的但非充分的。
刚体（受压平衡）
柔性体（受压不能平衡）
力矩
? 力对物体的运动效应，包括力对物体的移动和转动效应， 其中力对物体的转动效应用力矩来度量。 – 力矩是力对物体的转动效应的度量
《机构设计与制作》
适用专业：模具设计与制造 机械系机械基础教研室
情境设计2
自动送料连杆机构的设计
单元5. 四杆机构构件的受力分析和强度 问题
目标：零件的受力分析及基本变形的判定
任务一：压力机的曲柄滑块机构中连杆、
滑块的受力分析
分析压力机的曲柄滑块机构的零部件的受力 来判断其变形形式，解决受力图和各种变形 的受力特点
作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的 作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个 力的作用线通过汇交点。
?Leabharlann Baidu
?
平衡时F3必与 F共12 线则三力必汇交O 点，且共面．
公理4 作用和反作用定律
作用力和反作用力总是同时存在，同时消失，等值、反 向、共线，作用在相互作用的两个物体上．
若用F表示作用力，又用F' 表示反作用力，则 F = -F'
? 力偶矩
– 大小 Mo(F, F') ? Mo(F) ? Mo(F') ? ? F(d ? x) ? F' x ? ? F ?d
– 正负规定：逆时针为正
– 单位量纲：牛米[N.m]或千牛米[kN.m]
? 力偶的三要素
? 力偶矩的大小、力偶的转向、力偶的作用面
力偶的基本性质
? 力偶的基本性质 – 力偶无合力（不能用一力替代，力：移动效应，力偶： 转动效应） – 力偶中两个力对其作用面内任意一点之矩的代数和， 等于该力偶的力偶矩（与矩心的选择无关 M=Fd） – 力偶的可移动性即等效性（保持转向和力偶矩不变） – 力偶的可合成性：（M=M1+M2+¨¨+Mn）
1.固定铰链支座
2.中间铰链
约束力画法同固定铰链
3.活动铰链支座
各种约束的约束力小结
?
（1）光滑面约束——法向约束力 FN
?
（2）柔索约束——张力 F T
??
（3）光滑铰链—— F Ay F Ax 活动铰链支座-F垂直于支撑面
(4) 固定端约束— FAx,Fay,M
三、 静力学公理和物体的受力分析
要求: 1.作三活动构件的受力图 2.作曲柄安装轴键连接的键受力图 3.计算各力的大小 4.分析AB杆变形形式
知识点总结 零件受力分析
一、柔性约束的特点：
只能受拉，不能受压。 只能限制延约束的轴线伸长方向 常见的柔性约束：绳子、皮带、链条等
柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体 胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力
转矩Me
=9550
P(kW) n(r/min) (N.m )
P —— 转轴的功率 n —— 转轴的转速
知识链接：汽车的行驶
平路：功率一定时，扭矩小，转速大 上坡：功率一定时，扭矩大，转速小
内容 种类
轴向拉伸 及 压缩
Axial Tension
杆件受力与变形简介
外力特点
变形特点
剪切 Shear
扭转 Torsion
二、刚性约束
具有光滑接触面、线、点的约束（光滑接触约束）
摩擦力可忽略
限制接触点法向运动
铰链约束—光滑圆柱面连接（轴与孔）
约束力作用在接触处，沿径向指向轴心． 接触点会随外载荷改变，则约束力的大小与方向均有改变．
?? 可用两个通过轴心的正交分力 Fx , F表y 示．
?固定铰链支座 ?中间铰链 ?活动铰链支座
力的平移定理揭示了力对构件产生移动和转动两种运动效应 的实质。比如打乒乓球（图示），若球拍击球的作用力不通过 球心，根据力的平移定理，将力F平移至球心，得到平移力F和 附加力偶M，力F使球向前运动，力偶M使球绕球心转动，于是 打出的是旋转球。
M 力偶 ? F ? 300
转矩 T=50N.m
工程中的转矩：
平面弯曲 Bending
组合受力（Combined Loading）与变形
课内练习1：分析曲柄滑块机构的受力，判断 连杆的变形形式。
解（1）取连杆AB 为研究对象，杆AB为二 力杆。画受力图，由受力图可知杆AB 的变 形为压缩变形。
（2）取滑块为研究对象； 画出主动力F
画出杆AB对滑块的作用力FN 画出滑道对滑块的约束反力FB，
静力学公理
公理1 力的平行四边形法则
作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合 力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这 两个力为边构成的平行四边形的对角线确定，如图所示。
公理二：二力平衡公理
作用于刚体上的两个力使刚体平衡的 必要 和充分条件是：这两个力的大小相等、方向 相反、作用线重合。
公理3 加减平衡力系原理
在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改 变原力系对刚体的作用。
推理1 力的可传性
作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到 刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。
作用在刚体上的力是滑动矢量，力的三要素为大小、方向 和作用线
推理2 三力平衡汇交定理
? 平面力偶系 – 合成 – 平衡
力的平移定理
力和力偶都是力学基本物理量，二者不能等效替代，也不能互 相抵消各自的效应。但这并不是说，二者就没有联系，力的平 移定理就是用来揭示二者联系的一个定理。
力的平移定理实质上是将一个力分解在同平面的另一个力和 一个力偶。反之，同平面内的一个力和一个力偶也可以合成为 一个力。
完成受力图.
（3）取轮为研究对象： 画出主动力距M；
画出杆AB对轮的作用力FA; 画出O点的光滑铰链约束反力FOX,FOY；
完成受力图。
计算受力大小，解决平衡方程及 其应用
要求：掌握平衡方程及其应用
? 力矩的表示 – 力矩的矩心、力臂 – 大小、转向、作用面 – 正负号规定 – 量纲单位：
? 牛顿.米[N.m或] 千牛.米[kN.m] ?
M o (F ) ? ? F ?d
? 定义：
力偶
– 两个大小相等，方向相反，且不共线
的平行力组成的力系称为力偶。
? 力偶的表示法
– 书面表示（F，F'）
– 图示
在画物体受力图时要注意此公理的应用。
公理5 刚化原理
变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形 体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。
柔性体（受拉力平衡）
刚化为刚体（仍平衡）
反之不一定成立，因对刚体平衡的充分必要条件，对 变形体是必要的但非充分的。
刚体（受压平衡）
柔性体（受压不能平衡）
力矩
? 力对物体的运动效应，包括力对物体的移动和转动效应， 其中力对物体的转动效应用力矩来度量。 – 力矩是力对物体的转动效应的度量
《机构设计与制作》
适用专业：模具设计与制造 机械系机械基础教研室
情境设计2
自动送料连杆机构的设计
单元5. 四杆机构构件的受力分析和强度 问题
目标：零件的受力分析及基本变形的判定
任务一：压力机的曲柄滑块机构中连杆、
滑块的受力分析
分析压力机的曲柄滑块机构的零部件的受力 来判断其变形形式，解决受力图和各种变形 的受力特点
作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的 作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个 力的作用线通过汇交点。
?Leabharlann Baidu
?
平衡时F3必与 F共12 线则三力必汇交O 点，且共面．
公理4 作用和反作用定律
作用力和反作用力总是同时存在，同时消失，等值、反 向、共线，作用在相互作用的两个物体上．
若用F表示作用力，又用F' 表示反作用力，则 F = -F'
? 力偶矩
– 大小 Mo(F, F') ? Mo(F) ? Mo(F') ? ? F(d ? x) ? F' x ? ? F ?d
– 正负规定：逆时针为正
– 单位量纲：牛米[N.m]或千牛米[kN.m]
? 力偶的三要素
? 力偶矩的大小、力偶的转向、力偶的作用面
力偶的基本性质
? 力偶的基本性质 – 力偶无合力（不能用一力替代，力：移动效应，力偶： 转动效应） – 力偶中两个力对其作用面内任意一点之矩的代数和， 等于该力偶的力偶矩（与矩心的选择无关 M=Fd） – 力偶的可移动性即等效性（保持转向和力偶矩不变） – 力偶的可合成性：（M=M1+M2+¨¨+Mn）
1.固定铰链支座
2.中间铰链
约束力画法同固定铰链
3.活动铰链支座
各种约束的约束力小结
?
（1）光滑面约束——法向约束力 FN
?
（2）柔索约束——张力 F T
??
（3）光滑铰链—— F Ay F Ax 活动铰链支座-F垂直于支撑面
(4) 固定端约束— FAx,Fay,M
三、 静力学公理和物体的受力分析
要求: 1.作三活动构件的受力图 2.作曲柄安装轴键连接的键受力图 3.计算各力的大小 4.分析AB杆变形形式
知识点总结 零件受力分析
一、柔性约束的特点：
只能受拉，不能受压。 只能限制延约束的轴线伸长方向 常见的柔性约束：绳子、皮带、链条等
柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体 胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力
转矩Me
=9550
P(kW) n(r/min) (N.m )
P —— 转轴的功率 n —— 转轴的转速
知识链接：汽车的行驶
平路：功率一定时，扭矩小，转速大 上坡：功率一定时，扭矩大，转速小
内容 种类
轴向拉伸 及 压缩
Axial Tension
杆件受力与变形简介
外力特点
变形特点
剪切 Shear
扭转 Torsion
二、刚性约束
具有光滑接触面、线、点的约束（光滑接触约束）
摩擦力可忽略
限制接触点法向运动
铰链约束—光滑圆柱面连接（轴与孔）
约束力作用在接触处，沿径向指向轴心． 接触点会随外载荷改变，则约束力的大小与方向均有改变．
?? 可用两个通过轴心的正交分力 Fx , F表y 示．
?固定铰链支座 ?中间铰链 ?活动铰链支座
力的平移定理揭示了力对构件产生移动和转动两种运动效应 的实质。比如打乒乓球（图示），若球拍击球的作用力不通过 球心，根据力的平移定理，将力F平移至球心，得到平移力F和 附加力偶M，力F使球向前运动，力偶M使球绕球心转动，于是 打出的是旋转球。
M 力偶 ? F ? 300
转矩 T=50N.m
工程中的转矩：
平面弯曲 Bending
组合受力（Combined Loading）与变形
课内练习1：分析曲柄滑块机构的受力，判断 连杆的变形形式。
解（1）取连杆AB 为研究对象，杆AB为二 力杆。画受力图，由受力图可知杆AB 的变 形为压缩变形。
（2）取滑块为研究对象； 画出主动力F
画出杆AB对滑块的作用力FN 画出滑道对滑块的约束反力FB，
静力学公理
公理1 力的平行四边形法则
作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合 力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这 两个力为边构成的平行四边形的对角线确定，如图所示。
公理二：二力平衡公理
作用于刚体上的两个力使刚体平衡的 必要 和充分条件是：这两个力的大小相等、方向 相反、作用线重合。