一个物体或是一个机构，在不改变预定约束(constraint)的条件下，可能产生的假想位移称为虚位移(virtual displacement)。今以δ与δθ分别表微小的线位移与角位移，外力F与转矩M历经虚位移所作之功称为虚功(virtual work)：δW＝F?δr＋M?δθ虚位移与虚功的定义，是假设物体仍然保持平衡的状态，于是虚功原理可以写为：一个物体在平衡的状态下，外力与力矩所作虚功为零。以虚功原理描述系统的平衡状态，较之以分离体概念分析受力的平衡，更为便捷，例如在曲轴与活塞系统中，活塞受力P与曲轴转矩M的平衡关系可以写为：δW＝Mδθ－Pδx＝0由δθ与δx的关系；我们可以解得