物体的受力分析与平衡

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1、化工机械基础石化与能源工程学院主讲人：石一民短号：666006E-mail:shiyimin@163.com第一篇工程力学30学时第二篇材料与焊接8学时第三篇机械传动与减速器12学时第四篇容器设计22学时(A12储运班)72学时第一篇工程力学30学时第三篇机械传动与减速器12学时第四篇容器设计22学时(C12储运班)64学时第一篇工程力学22学时第二篇材料与焊接6学时第三篇机械传动与减速器20学时(A12安工)48学时工程力学第一篇第一篇绪论一、工程力学基本内容静力学——--研究物体的受力和平衡的规律(第1章)。材料力学——研究构件的变形和强

2、度、刚度和稳定性的问题(第2-7章)。二、工程力学的任务和地位1.可以对简单的构件进行强度、刚度和稳定性的设计计算；2.是本课后继内容(第四编机械传动)和专业课的基础。三、教材和参考书《工程力学（静力学与材料力学）》单辉祖谢传锋主编《工程力学）》范钦珊主编，清华大学出版社物体的受力分析及其平衡条件第1章第1章物体的受力分析及其平衡条件1.1力的概念和基本性质1.2力矩与力偶1.3物体的受力分析及受力图1.4平面力系的平衡方程1.1力的概念和基本性质一、力的概念力的定义力是物体间的相互作用，其作用结果(力的效应)使物体的运动状态（外效应）和形状

3、（内效应）发生改变。力的表示力的三要素大小、方向、作用点力的效应外效应—改变物体运动状态。内效应—使物体变形。力是矢量，有大小和方向，如小车P、TF力的单位在国际单位制中，力的单位是牛顿(N)1N=1公斤•米/秒2（kg•m/s2)。二、力的基本性质任何两个物体之间相互作用的力，总是大小相等，方向相反，作用在同一条直线上（作用线相同），并同时分别作用在这两个物体上。（1）作用和反作用定律（2）二力平衡定律要使物体在两个力作用下保持平衡状态，这两个力必须大小相等、方向相反、并且作用在同一直线上。二力杆件受二个力作用而处于平衡的构件。ABCF三铰

4、拱BC二力杆FCFB二力构件不是二力构件即，合力为原两力的矢量和。A作用在物体上同一点的两个力可合成为一个合力。合力的大小和方向由以这两个力的大小为边长所构成的平行四边形的对角线来确定。F1F2R矢量表达式：R=F1+F2（3）力的平行四边形法则一般情况下,合力的大小不等于两个分力大小的代数和。推论：三力平衡汇交定理当刚体受三个力作用而平衡时，若其中两个力的作用线相交于一点，则第三个力的作用线一定也通过该交点，且这三个力的作用线位于同一平面内。力系—作用于物体上的一群力，称为力系。共点力系（汇交力系）—力系中各个力汇交于一点。力的合成与分解（

5、矢量法、几何法）汇交力系的合成力的分解共点力系的合力可以多次应用平行四边形法则来求。力的分解—仍用平行四边形法则力在一个坐标轴上的投影（解析法基础）定义：从力矢量起点和终点作轴的垂线，在轴上得一线段，给这线段加上适当的正负号，则称为力在轴上的投影。Fx=Fcosα注意：投影是代数量，有正负．Fx=±abαFxab特例：1、力的方向垂直于坐标轴，投影为零；2、力的方向平行于坐标轴，投影的绝对　　　值等于力的大小。abFFX＝

6、Ｆ

7、Fy＝０a1b1xy0力在直角坐标轴上的投影Fx和Fy是力F在x，y轴上的投影α和β分别表示力F与x轴和y轴正向间的

8、夹角。力F在x，y轴上的投影分别为：Fx=FcosFy=Fcos=FsinFx=FcosFy=Fsin已知力F的投影Fx、Fy，可以求出力F的大小和方向。力F的指向由Fy与Fx的正负确定。合力投影定理合力在任一轴上的投影等于各分力在同一轴上投影的代数和。合力的大小和方向：合力的指向由Ry与Rx的正负确定。【例1-1】作用在螺钉上的三个力为：F1=3kN，F2=4kN，F3=5kN，方向如图所示。试用解析法计算合力。30°OF2F1F3xy1.建立坐标系解：2.应用合力投影定理3.求合力大小和方向Ｒ1.2力矩与力偶一、力矩的概念OFd

9、力矩——度量力使物体转动作用的强弱。矩心—转动中心O；力臂—O点到力F作用线距离d。MO（F）=±Fd力使物体转动的效果取决于力的大小和力的作用线到O点的距离。使物体逆时针转动为正；使物体顺时针转动为负。力矩单位：N·m或kN·m特例：力的作用线通过矩心，力矩为零。FM<0OFM>0O力矩正负号规定二、力偶定义力偶矩作用效应作用在同一平面内，大小相等、方向相反、作用线相互平行的两个力。FF’loxy使刚体产生纯转动。度量转动作用强弱的代数量。单位为N.m或kN.m正负号表示力偶转向，逆时针转动为正。力偶三要素力偶矩的大小、转向和力偶作用面的方

10、位。l─力偶臂力偶实例力偶的性质只要保持力偶矩不变，力偶可以在其作用平面内任意移动或转动，不会改变力偶对物体的作用效果。60N0.4m0.4m60N0.6m40Nm