机构受力分析(图解)学习资料

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:。

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。

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。