机械设计基础-01静力分析

机械设计基础静力学和动力学分析在机械设计中，静力学和动力学是两个重要的分析方法。

静力学主要研究物体在平衡状态下的力学性质，而动力学则研究物体在运动过程中的力学变化。

本文将深入探讨机械设计基础中的静力学和动力学分析方法。

一、静力学分析静力学是机械设计中必不可少的基础知识。

它主要研究物体受力平衡时的力学性质。

在这种情况下，物体上受到的合力和合力矩都为零。

静力学分析一般包括以下几个方面：1. 牛顿第一定律：牛顿第一定律也被称为惯性定律，它指出物体在受力平衡时保持匀速直线运动或静止状态。

我们可以利用这个定律来分析物体是否处于受力平衡的状态。

2. 受力图：受力图是通过画出物体上所有受力的向量图形来分析受力平衡状态。

通过受力图，我们可以清楚地看到物体上的所有力以及它们的大小和方向。

3. 平衡条件：物体在受力平衡时，满足合力和合力矩为零的条件。

通过使用平衡条件，我们可以得到物体上各个力的大小和方向。

二、动力学分析动力学是研究物体在运动过程中的力学性质的学科。

与静力学不同，动力学分析需要考虑物体受到的外力以及物体的质量、加速度等因素。

在机械设计中，动力学分析通常包括以下几个方面：1. 牛顿第二定律：牛顿第二定律建立了力、质量和加速度之间的关系。

它表达为F=ma，其中F是物体所受合力，m是物体的质量，a是物体的加速度。

通过这个定律，我们可以计算物体所受的合力。

2. 运动学分析：在动力学分析中，我们需要分析物体的速度和位移随时间的变化关系。

通过使用运动学方程，我们可以计算物体在特定时间内的速度和位移。

3. 动量和动量守恒定律：动量是物体运动时的一个重要物理量，它等于质量乘以速度。

动量守恒定律指出，在不受外力作用的情况下，物体的总动量保持不变。

通过使用动量守恒定律，我们可以分析碰撞等情况下物体的动量变化。

结论静力学和动力学是机械设计基础中重要的分析方法。

在静力学分析中，我们通过牛顿定律和平衡条件来分析物体在受力平衡时的力学性质。

机械设计基础课程形成性考核作业（一）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_FG_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。

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,＝30.求两吊杆的受力的大小。

解：受力分析如下图列力平衡方程：Fx0又因为AB=BCF A sinF C sinF A FCFy02F A sinFFF A F B40KN2sin第2章常用机构概述1．机构具有确定运动的条件是什么?答：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？答：使两个构件直接接触并产生一定相对运动的联接，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。

（1）n＝7，P L＝10，P H＝0（2）n＝5，P L＝7，P H＝0F3n2P L PF3n2P L P HH37210352711C处为复合铰链（3）n＝7，P L＝10，P H＝0（4）n＝7，P L＝9，P H＝1F3n2P L PF3n2P L P HH372103729112E、E’有一处为虚约束F为局部自由度C处为复合铰链第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_C_为机架，将得到双曲柄机构。

A．最长杆B．与最短杆相邻的构件C．最短杆D．与最短杆相对的构件2．根据尺寸和机架判断铰链四杆机构的类型。

机械设计基础中的静力学分析力的平衡与结构的稳定在机械设计领域中，静力学分析是一个重要的概念，它涉及到力的平衡和结构的稳定性。

本文将从力的平衡和结构的稳定两个方面来探讨机械设计基础中的静力学分析。

一、力的平衡力的平衡是机械设计中非常关键的一环，它是保证机械设备正常运行和安全使用的基础。

力的平衡包括两个方面：力的合成和力的分解。

在机械设计中，合理的力的合成能够帮助我们更好地分析和处理力的平衡问题。

通过将多个力按照一定规律进行合成，可以得到合成力的大小和方向。

这对于我们研究机械结构的受力情况非常重要。

同时，力的分解也是力的平衡的一个重要环节。

在实际情况中，我们常常会遇到多个力同时作用在一个物体上的情况，此时我们需要将这些力进行分解，以便更好地进行力的平衡分析。

通过将合力分解为多个分力，我们可以得到各个分力的大小和方向，从而更好地理解和分析力的平衡情况。

二、结构的稳定结构的稳定性是机械设计中的一个重要考虑因素。

在设计机械结构时，我们必须确保结构能够经受住各种力的作用而不发生失稳，确保机械设备的安全性和可靠性。

结构的稳定性主要包括两个方面：平衡和刚度。

平衡是指结构在受到外部力作用时，能够保持平衡状态，不会发生倾覆或倒塌。

而刚度是指结构在受到外部力作用时，能够保持稳定形状，不会发生变形或破坏。

在机械设计中，我们通过力的分析和结构的刚度分析来保证结构的稳定性。

力的分析可以帮助我们确定结构所受到的力的大小和方向，从而选择合适的结构材料和尺寸，以确保结构能够承受所受力的作用。

结构的刚度分析可以帮助我们确定结构的强度、刚性和稳定性，以确保结构在工作条件下不会发生变形或破坏。

总结起来，静力学分析在机械设计基础中具有重要意义。

力的平衡和结构的稳定是机械设计中需要重点关注的两个方面。

通过力的平衡分析，我们可以更好地理解和处理力的平衡问题；通过结构的稳定分析，我们可以确保机械结构的安全性和可靠性。

在实际机械设计中，我们需要灵活运用静力学分析的方法和原理，以确保机械设备的设计合理、性能稳定。

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。