机构静力分析基础

机械设计基础期末复习指导（数控技术专业适用）第一章机构静力分析基础1．力的基本概念及其性质（1）力的定义物体间相互的机械作用，这种作用使物体的运动状态(力的外效应)、形状或尺寸发生改变(力的内效应)。

（2）力的三要素力的大小、方向和作用点。

2．静力学定理（1）二力平衡定理作用于刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等、方向相反，作用在一条直线上。

（2）三力平衡汇交定理构件在三个互不平行的力作用下处于平衡，这三个力的作用线必共面且汇交于一点。

3．约束和约束力应掌握四类常用的约束模型：柔性体约束、光滑面约束、铰链约束、固定端约束。

了解约束性质，掌握约束力的画法。

4．物体的受力分析及受力图（1）根据要分析的问题，确定研究对象；（2）解除研究对象的约束画出研究对象的分离体；（3）在分离体上画出全部主动力；（4）在分离体解除约束的地方按约束的类型或性质画出约束力。

5．力的投影和分解（1）力的投影和正交分解（2）合力投影定理合力在某一轴上的投影等于各分力在同轴上投影的代数和。

6．力矩与力偶（1）力矩力使物体产生转动效应的量度称为力矩。

（2）合力矩定理力系合力对某点的力矩等于力系各分力对同点力矩的代数和。

（3）力偶及其性质使物体产生转动效应的一对大小相等、方向相反、作用线平行的两个力称为力偶。

力偶矩的大小、转向和作用平面称为力偶的三要素。

力偶的基本性质：a．力偶无合力，在坐标轴上的投影之和为零。

b．力偶对其作用平面内任一点的力矩，恒等于其力偶矩，而与矩心的位置无关。

7．力的平移定理作用于刚体上的力F，可平移到刚体上的任一点O，但必须附加一力偶，其附加力偶矩的大小等于原力F对O点的力矩。

8．平面力系的平衡方程若力系是平衡力系，则该力系向平面任一点简化的主矢和主矩为零。

即：平面平衡力系在两坐标轴投影的代数和等于0，对平面上任意点力矩代数和等于0。

∑F x＝0 ∑F y＝0 ∑M O（F）＝09．求解平面一般力系平衡问题的步骤（1）选择研究对象；（2）受力分析；（3）列平衡方程，求解未知力。

2021年国家开放大学电大《机械设计基础》章节测试题参考答案绪论1.机器是由机构组合而成的，机构的组合一定就是机器。

（×）2.机构都是可动的。

（√）3.所有构件一定都是由两个以上零件组成的。

（×）4.如图所示，已知一重量的物体放在水平面上，水平面和物体间的摩擦系数。

请分析下列情况：（1）（4 分）当作用在物体上的水平力时，（B）。

A.摩擦力为 0，物体处于平衡状态B.摩擦力为 10N，物体处于平衡状态C.摩擦力为 20N，物体处于平衡状态D.摩擦力为 40N，物体滑动（2）（4 分）当作用在物体上的水平力时，（B）。

A.摩擦力为 0，物体处于平衡状态B.摩擦力为 10N，物体处于平衡状态C.摩擦力为 20N，物体处于平衡状态D.摩擦力为 40N，物体滑动（3）（4 分）当作用在物体上的水平力时，（B）。

A.摩擦力为 0，物体处于平衡状态B.摩擦力为 10N，物体处于平衡状态C.摩擦力为 20N，物体处于平衡状态D.摩擦力为 40N，物体滑动一.机构静力分析基础1.只受两个力作用但不保持平衡的物体是二力构件。

（×）2.悬挂的小球静止不动是因为小球对绳向下的重力和绳对小球向上的拉力相互抵消的缘故。

（×）3.作用于刚体上某点的力，作用点沿其作用线移动后，不改变原力对刚体的作用效果。

（√）4.刚体上作用力偶的力偶矩大小与矩心的具体位置无关。

（√）5.作用在刚体上的二力平衡条件是。

A.大小相等、方向相反、作用线相同、作用在同一刚体上B.大小相等、方向相同、作用线相同、作用在同一刚体上C.大小相等、方向相反、作用点相同D.大小相等、方向相反、作用线相同、作用在两个相互作用物体上6.下图所示的受力系统中，杆AB 的正确受力图为 D 。

A. B.C. D.7.如图所示，已知一重量 G=100N 的物体放在水平面上，水平面和物体间的摩擦系数 fs=0.3。

请分析下列情况：（1）当作用在物体上的水平力 F=10N 时，（B）。

国家开放大学《机械设计基础》形考任务1-4参考答案形考作业1第1章 静力分析基础1．取分离体画受力图时，（CEF）力的指向可以假定，（ABDG）力的指向不能假定。

A．光滑面约束力B．柔体约束力C．铰链约束力D．活动铰链反力E．固定端约束力F．固定端约束力偶矩G．正压力2．列平衡方程求解平面任意力系时，坐标轴选在(B）的方向上，使投影方程简便；矩心应选在(G）点上，使力矩方程简便。

A．与已知力垂直B．与未知力垂直C．与未知力平行D．任意E．已知力作用点F．未知力作用点G．两未知力交点H．任意点3．画出图示各结构中AB构件的受力图。

参考答案：4．如图所示吊杆中A、B、C均为铰链连接，已知主动力F＝40kN,AB＝BC＝2m,α＝30︒.求两吊杆的受力的大小。

参考答案：列力平衡方程：ΣFx=0又因为AB=BCF A ﹒sinα=FC﹒sinαF A =FCΣFY=02FA﹒sinα=F∴FA =FB=F/ 2sinα=40KN第2章 常用机构概述1．机构具有确定运动的条件是什么?参考答案：当机构的原动件数等于自由度数时，机构具有确定的运动。

2．什么是运动副？什么是高副？什么是低副？ 参考答案：使两个构件直接接触并产生一定相对运动的联结，称为运动副。

以点接触或线接触的运动副称为高副，以面接触的运动副称为低副。

3．计算下列机构的自由度，并指出复合铰链、局部自由度和虚约束。

参考答案：（1）n=7,P L =10,P H =0 F=3n-2P L -P H=3×7-2×10-0=1C 处为复合铰链 （2）n=5,P L =7,P H =0 F=3n-2P L -P H =3×5-2×7-0 =1（3）n=7,P L =10,P H =0 F=3n-2P L -P H=3×7-2×10-0 =1（4）n=7,P L =9,P H =1 F=3n-2P L -P H =3×7-2×9-1 =2E、Eˊ有一处为虚约束，F 为局部自由度第3章 平面连杆机构1．对于铰链四杆机构，当满足杆长之和的条件时，若取___为机架，将得到双曲柄机构。

第13讲平面连杆机构动态静力分析平面连杆机构是由直线运动连杆组成的机械系统，被广泛应用于各种机械设备中。

平面连杆机构的动态静力分析是对连杆机构在运动过程中的受力和运动性能进行研究和分析的过程。

本文将从动力学和静力学两个方面来介绍平面连杆机构的动态静力分析。

一、动力学分析平面连杆机构的动力学分析主要研究机构在运动过程中的受力和运动性能。

动力学分析涉及到速度、加速度、力矩等物理量的计算和分析。

1.速度分析速度分析是指根据机构的几何形状和约束条件，计算机构各个连杆和构件的速度。

常用的方法有几何法、瞬心法和向量法等。

2.加速度分析加速度分析是指根据机构的几何形状、约束条件和速度，计算机构各个连杆和构件的加速度。

常用的方法有几何法、瞬心法和向量法等。

3.力矩分析力矩分析是指根据机构的几何形状、约束条件、速度和加速度，计算机构各个连杆和构件的力矩。

根据牛顿第二定律，力矩等于物体的质量乘以加速度，根据连杆机构的几何形状和运动状态，可以计算出各个连杆和构件的力矩。

二、静力学分析平面连杆机构的静力学分析主要研究机构在静态平衡条件下的受力和力矩分布。

静力学分析可以用于评估机构的工作性能和稳定性。

1.均衡方程静力学分析的基础是建立连杆机构的均衡方程，即根据物体的几何形状和约束条件，建立物体受力和力矩平衡的方程。

通过求解这些方程，可以得到机构的受力和力矩分布。

2.受力分析受力分析是指根据机构的几何形状、约束条件和力矩，计算机构各个连杆和构件的受力。

受力分析可以帮助我们了解机构在运动过程中的受力情况，从而确定机构的结构设计和增加机构的稳定性。

3.力矩分析力矩分析是指根据机构的几何形状、约束条件和受力分析，计算机构各个连杆和构件的力矩。

力矩分析可以帮助我们确定机构的受力情况，从而评估机构的工作性能和稳定性。

平面连杆机构的动态静力分析是机械工程中重要的研究内容之一、通过动态静力分析，可以了解机构运动过程中的受力和运动性能，并根据分析结果进行机构的设计和优化。

机械设计基础考核说明（试行）一、课程性质与任务《机械设计基础》是数控技术及相关专业学生必修的一门专业基础课。

本课程的教学内容主要包括：机构静力分析基础；构件内力分析及强度计算；常用机构的组成和工作特性；通用机械零件设计的基本知识。

通过本课程的学习，使学生掌握工程中简单力学问题的分析方法、典型变形下构件强度的基本知识，掌握常用机构的原理、运动分析和通用机械零件的结构、工艺及强度校核等基本知识，并初步具有分析和选用机械零件及简单机械传动装置的能力，为学习后续课程和将来从事专业技术工作打下必要的基础。

二、关于课程考核的说明考核对象：电大理工科类数控技术专业开放教育专科学生。

考核方式：采用形成性考核和终结性考试相结合的方式。

考核依据：本课程所用教学大纲为2006年审定通过并下发执行的电大数控技术专业《机械设计基础教学大纲》；所用文字教材为刘颖教授主编2006年8月由中央电大出版社出版的《机械设计基础》。

本课程考核说明是形成性考核和终结性考试命题的基本依据。

课程总成绩的记分方法：形成性考核成绩在课程总成绩中占20%，终结性考试成绩在课程总成绩中占80%。

课程总成绩为百分制，60分为合格。

形成性考核的要求和形式：形成性考核的形式为平时表现和平时作业。

能够认真学习，按时、按质、按量完成平时作业者方可得满分。

终结性考试的要求和形式：按照课程的基本教学要求，考核内容主要包括：机构静力分析基础；构件内力分析及强度计算；常用机构的组成和工作特性；通用机械零件设计的基本知识。

具体考核要求分为几个层次：掌握：要求学生能够全面、深入理解和熟练掌握所学内容，并能够用所学的内容分析和解答与实际应用相关的问题，能够举一反三。

熟悉：要求学生能够较好地理解和掌握相应内容，并能够进行简单分析和判断。

了解：要求学生能够一般地了解所学内容。

组卷原则：在教学大纲和考核说明所规定的目的、要求和内容范围之内命题。

在教学内容范围之内，按照理论联系实际原则，考察学员对所学知识应用能力的试题，不属于超纲。

塑性分析的基本方法有静力法、机构法、弯矩平衡法。

静力法以下限定理为基础，目的在于寻求一个既满足平衡条件、又符合全塑性弯矩条件（M<=Mp）的弯矩图。

相应于这个弯矩图的荷载，仅为结构塑性破坏荷载的下限。

仅当弯矩达到Mp值（亦即形成塑性铰）的截面数目，足以使结构变成机构时，这个荷载才是真正的塑性破坏荷载。

静力法适用于超静定次数较低的梁和刚架。

机构法以上限定理为基础。

它的任务是：从所有可能的破坏机构中，选出相应于最小塑性极限荷载的一个机构，便是真正的破坏机构，这个最小塑性极限荷载即真正的塑性破坏荷载。

作为校核，这个相应破坏机构的弯矩图应处处不超过Mp。

弯矩平衡法寻找一个与外荷载平衡的弯矩分布方案，构件的截面即按这种弯矩分布确定。

事实上，可以找到许多个弯矩分布方案，其中每一个分布方案都可以和外荷载平衡。

在实际设计中，可以选用导致最小结构重量的方案，因为最小重量和经济方案是密切相关的。