滑轮受力分析
定滑轮动滑轮受力分析
定滑轮动滑轮受力分析一、定滑轮受力分析定滑轮是固定在某一位置，不随物体运动的滑轮。
当物体通过定滑轮提升时，定滑轮只起到改变力的方向的作用，不改变力的大小。
因此，定滑轮的受力分析相对简单。
（1）物体对定滑轮的作用力：物体通过绳子与定滑轮连接，物体对定滑轮的作用力等于物体的重力。
（2）绳子对定滑轮的作用力：绳子对定滑轮的作用力等于物体的重力，方向与物体对定滑轮的作用力相反。
（3）定滑轮对绳子作用力：定滑轮对绳子作用力等于物体的重力，方向与绳子对定滑轮的作用力相反。
2. 定滑轮受力分析的计算方法：（1）确定物体对定滑轮的作用力，即物体的重力。
（2）根据牛顿第三定律，确定绳子对定滑轮的作用力，即物体的重力。
（3）确定定滑轮对绳子作用力，即物体的重力。
二、动滑轮受力分析动滑轮是随物体运动的滑轮。
当物体通过动滑轮提升时，动滑轮不仅改变力的方向，还能改变力的大小。
因此，动滑轮的受力分析相对复杂。
（1）物体对动滑轮的作用力：物体通过绳子与动滑轮连接，物体对动滑轮的作用力等于物体的重力。
（2）绳子对动滑轮的作用力：绳子对动滑轮的作用力等于物体的重力，方向与物体对动滑轮的作用力相反。
（3）动滑轮对绳子作用力：动滑轮对绳子作用力等于物体的重力，方向与绳子对动滑轮的作用力相反。
2. 动滑轮受力分析的计算方法：（1）确定物体对动滑轮的作用力，即物体的重力。
（2）根据牛顿第三定律，确定绳子对动滑轮的作用力，即物体的重力。
（3）确定动滑轮对绳子作用力，即物体的重力。
3. 动滑轮受力分析的特殊情况：（1）当绳子与动滑轮的连接点位于动滑轮的轴心时，动滑轮的受力分析可以简化为定滑轮的受力分析。
（2）当绳子与动滑轮的连接点偏离动滑轮的轴心时，动滑轮的受力分析需要考虑绳子的张力、绳子的弯曲半径等因素。
三、定滑轮与动滑轮的受力分析对比1. 受力方向：定滑轮和动滑轮的受力方向相同，均为垂直于绳子的方向。
2. 受力大小：定滑轮和动滑轮的受力大小相同，均为物体的重力。
20-受力分析——滑轮问题-主视频
以上四式联立解得mB=m(sinθ ＋μ cosθ )
受力分析——滑轮问题 【解析】 再假设物体A处于将要下滑的临界状态，则物体A受的静摩擦力最大，且方向沿 斜面向上，根据平衡条件有：N-mgcosθ =0 ①⑤⑥⑦四式联立解得mB=m(sinθ -μ cosθ ) 综上所述，物体B的质量的取值范围是： m(sinθ -μ cosθ )≤mB≤m(sinθ ＋μ cosθ ) ⑤
受力分析——滑轮问题 例题1 如图所示，重力为500N的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重200N的物体， 当绳与水平面成30°角时，物体静止，不计滑轮与绳的摩擦，求： （1）地面对人的支持力N和摩擦力f的大小．
受力分析——滑轮问题 例题1 如图所示，重力为500N的人通过跨过定滑轮的轻绳牵引重200N的物体， 当绳与水平面成30°角时，物体静止，不计滑轮与绳的摩擦，求： （2）当人向后退一步后，人与重物重新保
则F多大才能产生相对滑动？
F
A
B
受力分析——滑轮问题 【解析】 （1）设A、B恰好滑动，则B对地也要恰好滑动，选A、B为研究对象，受力如 图，由平衡条件得： F=fB+2T
选A为研究对象，由平衡条件有
T=fA fA=0.1×10=1N （2）同理F=11N。
fB=0.2×30=6N F=8N。F NhomakorabeaA
T＋fm- mgsinθ =0 ⑥ 由摩擦力公式知：fm=μ N
⑦
值范围。
受力分析——滑轮问题 【解析】 先选物体B为研究对象，它受到重力mBg和拉力T的作用， 根据平衡条件有：T=mBg ①
再选物体A为研究对象，它受到重力mg、斜面支持力N、轻绳拉力T和斜面的摩
擦力作用，假设物体A处于将要上滑的临界状态，则物体A受的静摩擦力最大， 且方向沿斜面向下，这时A的受力情况如图（乙）所示，根据平衡条件有： N-mgcosθ ＝0 ② T-fm- mgsinθ ＝0 ③ ④ 由摩擦力公式知：fm=μ N
滑轮整体受力分析与分体分析
滑轮整体受力分析与分体分析1. 滑轮整体受力分析1. 滑轮整体受力分析滑轮整体受力分析是一种对滑轮结构整体受力进行分析的方法。
它旨在检测滑轮结构的受力状态，以及滑轮结构的受力特性，以便确定滑轮结构的受力能力。
滑轮整体受力分析可以帮助确定滑轮结构的受力范围，以及滑轮结构的受力特性，从而确定滑轮结构的受力能力。
滑轮整体受力分析的主要步骤包括：确定滑轮结构的受力特性；确定滑轮结构的受力范围；确定滑轮结构的受力能力；确定滑轮结构的受力状态；确定滑轮结构的受力分布。
滑轮整体受力分析可以帮助确定滑轮结构的受力范围，以及滑轮结构的受力特性，从而确定滑轮结构的受力能力。
此外，滑轮整体受力分析还可以帮助确定滑轮结构的受力状态，以及滑轮结构的受力分布，从而确定滑轮结构的受力能力。
2. 滑轮分体分析2. 滑轮分体分析滑轮分体分析是一种分析滑轮的构造，它可以帮助确定滑轮的各个部件的受力情况。
它的基本原理是，将滑轮分解为多个独立的部件，并分析每个部件的受力情况。
首先，需要确定滑轮的各个部件，包括轴承、轮毂、滑轮本体、螺栓和垫圈等。
然后，需要确定每个部件的受力情况，包括轴向力、径向力、摩擦力和弯矩等。
最后，需要根据受力情况来计算滑轮的受力总和，以确定滑轮的受力是否超出其规定的负荷限制。
滑轮分体分析可以帮助确定滑轮的构造，以及滑轮的受力情况，从而帮助优化滑轮的性能。
3. 滑轮受力分析方法滑轮受力分析方法是一种分析滑轮的受力情况的方法。
它分为整体受力分析和分体受力分析两种。
整体受力分析是指对滑轮整体进行受力分析，以确定滑轮的受力情况，以便进行后续设计。
分体受力分析是指对滑轮的每个部分进行受力分析，以确定滑轮的受力情况，以便进行后续设计。
整体受力分析的基本步骤是：首先，确定滑轮的受力情况，包括外力和内力；其次，确定滑轮的受力状态，包括压力、拉力和扭转力；最后，根据受力情况，确定滑轮的设计参数，包括材料、尺寸和颜色等。
分体受力分析的基本步骤是：首先，确定滑轮的每个部分的受力情况，包括外力和内力；其次，确定滑轮每个部分的受力状态，包括压力、拉力和扭转力；最后，根据受力情况，确定滑轮每个部分的设计参数，包括材料、尺寸和颜色等。
滑轮原理演示
示意图
定滑轮的杠杆原理
L2 L1
O L2 O
F2
F1
F2
L1=L2
L1=L2
特征：
1、绳子的一端被固定，滑轮是沿固定的绳 子滚动，所以与滑轮固定绳端的接触点是 支点；
2、滑轮的轴是可移动，此时变为受力点； 3、动力的方向基本与阻力的方向一致，基 本不能改变用力方向。
F1
4、由于阻力随滑轮一起移动，所以滑轮受 到的重力也是一部分阻力。
滑轮组至少需2 个滑 轮才能称做滑轮组。
3、既可以改变用力的方向，又可以 省力。
受力分析：
经实验分析表明，有几根绳 子在承担阻力，那么，动力就是 阻力的几分之一。（不计滑轮重 力和摩擦阻力）。
由于存在额外的阻力，所以 滑轮越多，效率就越低。
o
受力分析： 1、重物（阻力）是作用在滑轮轴 上的；所以阻力到支点的距离是 轮半径R； 2、动力作用在滑轮的绳子自由端， 动力到半径的距离最大为2R；根 据杠杆原理，不计滑轮的重力， 使用动滑轮最多省一半力。
F2 示意图
动滑轮的杠杆原理
F1 F1
O
L1
O
L2 F2
F2
L1 =2L2
ห้องสมุดไป่ตู้
特征：
1、由几个滑轮用不同方式组合起来 使用的叫滑轮组； 2、可以有定滑轮和动滑轮混合，也 可以全部是动滑轮；
作者：周立民
起重设备上的滑轮
特征：
1、轮的边缘有槽； 2、轴固定不动，； 3、利用绳索拉起重物， 或者说克服（阻力）； 4、能改变用力的方向。
o
受力分析：
1、同一条绳索上任一点受力大 小是相同的，
F1
F2
2、由于绳子能任意弯曲，所以 力方向可以改变； 3、我们把动力作用在绳子上的 一端叫做自由端，实验表明， 在匀速或静止状态下，动力和 阻力的大小是相同的。
滑轮 受力分析
• 3．如图所示，用一动滑轮拉一物体A以 0.5m/s的速度在水平面上匀速运动，物体A 重为20N，受到的摩擦力是物重的0.2倍， 水平拉力F为2.5N，则在2S内拉力做的功 是______J，滑轮的机械效率是______ （不计滑轮重）
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• 4．如图所示，用滑轮组拉着一只木块P沿 水平面以0.5m/s速度向右运动，此时弹簧 测力计的读数为4N。若每只滑轮重1N，绳 与滑轮之间的摩擦及绳重不计，则该滑轮 组的机械效率为____，在2s内拉力F做的 功为_____ J。
• A．F1= F2 P1 = 3P2
• B．F2=210N P2= 35W
• C．F1= 3F2 P1 = P2
• D．F1=168N P1= 225W
图10
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（10-延庆二模）11．一位建筑工人要把建筑材料 运送到楼上，他使用了如图7所示的装置进行升降， 已知吊篮的质量为m1，建筑材料的质量为m2,人对绳 的拉力为F，吊篮在拉力作用下匀速上升了h，那么 有用功和滑轮组的机械效率分别为
• 2．图5所示是工厂里用来吊运货物的行车 滑轮组, 已知货箱重400N。某次作业时， 行车在钢丝绳的自由端用2000N的力，将 重6000N的货物匀速竖直提升3m，接着又 在水平方向移动6m。则行车在水平移动货 物的过程中，货物重力所做的功是 J； 在竖直提升货物的过程中，货物重力所做 的功是 J，行车滑轮组提升货物的机械 效率为 ，此装置的机械效率为 。
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6、（多选）如图10所示，滑轮组在拉力F1的作用 下，拉着重300N的物体A以1.5m/s的速度在水平 面上匀速移动，滑轮组的机械效率为80% ，物体 A匀速运动时受的阻力为56N，拉力F1的功率为 P1 。若滑轮组在拉力F2的作用下，拉着物体A以 0.5m/s的速度在此水平面上匀速移动 ，拉力F2的 功率为P2 。滑轮自重和绳重忽略不计，则下列正 确的是
滑轮组系统受力分析图
滑轮组系统受力分析图1/3受力系统图示分析
（鉴于1/3系统所需拖拽力量较大，而且各部位连接件受力也大，所以尝试1/5系统）
产生的问题：
1.系统虽然绳索能够满足28KN的冲坠受力需求，但是一些器材，比如滑轮有些只标有5KN
左右的受力，所以在例如1/7的系统中几处滑轮如果用5KN的都不会安全。
也就是说只能用O型锁来代替最为妥当。
2.连接固定点的单向自动停制滑轮：以下的标示我不太明白什么意思，不知道是不是能满
足如1/7系统中固定点连接24KN的承受力。
只用作滑轮的工作负荷：2.5 kN x 2 = 5 kN
只用作滑轮的断裂负荷：10kN x 2 = 20 kN
用作自动制停滑轮的工作负荷：2.5 kN
用作自动制停滑轮的断裂负荷：4 kN。
滑轮受力分析
图2F甲乙GF 1F 3 图1同学们在遇到滑轮或滑轮组问题时，对滑轮及滑轮组的动力或阻力大小判断有时不知从何下手，本文就此问题希望能指点迷津，帮助同学们正确理解滑轮。
一、 一根绳子力相等无论是定滑轮、动滑轮还是滑轮组，只要在同一根绳子上，不管绳子有多长，也不管绳子绕过多少滑轮，绳子上的力总是相等的。
如图1，用定滑轮沿不同的方向提升重物，判断1F 、2F 、3F 的大小关系。
分析 要提起物体，绳子必须对重物施加向上的大小为G 的拉力，绕过滑轮，不论方向如何，拉力的力臂都是轮的半径，所以，拉力大小都等于被提起的物体的重力。
所以321F F F == 二、滑轮两边力平衡滑轮静止或做匀速直线运动时，滑轮受到相反方向上的合力相互平衡。
如图2用动滑轮匀速竖直提升重物，拉力F 与物体重G 的关系。
分析 不计滑轮重，动滑轮处于平衡状态，如图2甲，则 若动滑轮的重量为0G ，如图2乙，则02G G F += 即 )(210G G F +=下面就利用上面的结论解决有关滑轮的一些问题。
例1 如图3所示的装置处于平衡状态，若滑轮重、绳重以及摩擦均忽略不计，则1G 与2G 之比为（ ）A ．1∶1B ．2∶1C ．1∶2D ．1∶3分析 依据一个绳子力相等，每段绳子上受到的拉力都是F ，动滑轮处于平衡状态，所以2122G F G ==，即1G ∶2G =2∶1故选B 。
例2、如图4用用滑轮组允速拉动水平面上的物体，若所用的拉力FF FF图3fFF 3F图4为10N ，物体受到的摩擦力是多大？分析 根据一根绳子力相等，动滑轮对物体产生3F 的拉力， 物体做匀速直线运动，物体受到的摩擦力与3F 平衡，所以N F f 303== 。
例3 如图5所示的装置中，当人用力向右拉滑轮时，物体A 恰能匀速直线运动，此时弹簧测力计的读数为3N ，忽略滑轮、绳与测力计重及滑轮与轴间的摩擦，则人的拉力F 为（ ）A ．3NB ．4NC ．6ND ．8N分析 依据一根绳子所受拉力相等，弹簧测力计对动滑轮的拉力与对动滑轮的拉力都等于3N ，动滑轮做匀速直线运动，水平方向上受力平衡，所以，N N f F 6322=⨯==。
滑轮有限元分析-ANSYS FEM 大作业
滑轮有限元分析-ANSYS FEM 大作业1.问题描述某滑轮结果如下图所示,试分析结构在实际工作中的受力情况,并利用FEM类软件校核材料的强度是否满足要求。
其中天车最大钓钩载荷为3150KN，游动系统以及钢丝绳总重为150KN。
材料为Q345。
2.问题分析天车最大钓钩载荷为3150KN，游动系统以及钢丝绳总重为150KN，游车与天车选用6x7轮系，钢丝绳实际最大拉力F=（3150+150）/12=275KN。
滑轮受力图如下图所示，当钢丝绳两端拉力平行，滑轮受力最大为2F=550KN。
图1 滑轮受力分析滑轮上端面与绳索接触，所有滑轮外表面的上半面受力，且载荷不是均匀分析，而是按照正弦函数分析。
同时滑轮内表面的上半面受力，下半面为自由状态。
在有限元分析中，需要注意选择合适的边界条件和载荷加载。
有限元分析（FEA，Finite Element Analysis）利用数学近似的方法对真实物理系统（几何和载荷工况）进行模拟。
利用简单而又相互作用的元素（即单元），就可以用有限数量的未知量去逼近无限未知量的真实系统。
有限元分析是用较简单的问题代替复杂问题后再求解。
它将求解域看成是由许多称为有限元的小的互连子域组成，对每一单元假定一个合适的（较简单的）近似解，然后推导求解这个域总的满足条件（如结构的平衡条件），从而得到问题的解。
因为实际问题被较简单的问题所代替，所以这个解不是准确解，而是近似解。
由于大多数实际问题难以得到准确解，而有限元不仅计算精度高，且能适应各种复杂形状，因而成为行之有效的工程分析手段3.求解步骤滑轮材料为Q345，根据API Spec 8C-2012第5版4.7规定滑轮的设计安全系数不小于3，所以滑轮的许用应力为115Mpa，其中弹性模量为2.1e11Pa，泊松比为0.3。
对滑轮结构进行有限元网格划分，滑轮存在较多倒角过度细节，所以采用四面体网格进行划分，对倒角圆孔区域进行局部加密，有限元网格模型如下图所示。
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受力分析，求解平衡方程就能得出结论；在分析滑轮受力情况时应把握住两条原则:①同一根绳了各处拉力相等．②滑轮组平衡时作用在轴上的力为作用在轮上力的2倍。
如图3，不考虑动滑轮重力且不计摩擦，求F与G的关系
对图3的甲、乙、丙三个滑轮及物体G作受力分析如图4
由（l）（2）（3）解得F=G／7
六、指导学生根据滑轮组的实验完成综合实验习题
为使学生深刻理解滑轮组机械效率测定的有关问题，实验后有所收益，仅让学生写出实验报告、根据数据算出机械效率是远远不够的．真正掌握这个实验的
内容，指导学生做好实验习题是较好的措施。
下面是笔者发给学生的实验习题。
l．组装滑轮组时，为了准确、迅速地穿绕绳子应采取什么办法？
2．这个实验中给你一个定滑轮、一个动滑轮，还需要哪些实验材料？
3．选定上述器材后，画出最省力的实验装置图。
4．该实验中为什么要求钩码匀速上升？
5．实验中测量钩码上升的距离和弹簧移动的距离采取什么办法？注意什么事项？
6．有上面的滑轮组实验时，若增加所挂钩码的重力，滑轮组机械效率有无变化？为什么？
7．若改用两个定滑轮两个动滑轮组成的滑轮组进行实验，但要求所挂钩码重力和上面实验相同，滑轮组机械效率有无变化？为什么？
8．在动滑轮的下面不挂重物，拉动滑动组时，滑轮组机械效率是多少？为什么？
9．通过6、7、8题的分析，滑轮组的机械效率与什么有关？跟重物上升的距离有无关系？
10．根据上面的分析考虑如何提高滑轮组的绍机械效率？
11．请你设计出测定滑轮组机械效率实验的步骤、实验记录表。
七、指导学生掌握题目中有滑轮组出现且含有机械效率η的习题的计算方法
进行滑轮组机械效率的目的计算，在弄清力的关系、距离的关系、功的关系的基础上，利用公式η=W有用／W总，一般是会将题目顺序解答的。
对于滑轮组，无论考虑额外功、还是不考虑额外功，距离关系是定数。
对由一般绳子绕制而成的滑轮组，若动滑轮和重物由n股绳子承担，绳子自由端动力通过的距离S动是有用阻力通过距离S有用的n倍，即S动=nS有用。
力的关系视具体情况而定，不考虑额外阻力，且滑轮组带动物体匀速上升时绳子自由端的拉力跟物体总重的关系F=G／n，若滑轮组带动物体在水平面上做匀
速直线运动，则绳子自由端的拉力F与物体受到的摩擦力的关系为F=f（考虑额外阻力时F′=F／η（F′为考虑额外阻力时绳子自由端的拉力）。
功的关系为:W总=W有／η，W总=W有－W额
方法指导:含有机械效率η的题目，无论η已知还是未知，进行计算时都先从η入手。
据η=W有／W总得:W有=ηW总，而W总=FS，W有=F有·S有，代入得F有S有=ηFS，S与S有存在关系S=nS有，因此F有=n·ηF．
由此式看出，在此式的四个物理量中任知其中三个，通过一定步骤不难求得第四个物理量．。