机械基础+第二章+平面构件的静力分析

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1、第二章平面构件的静力分析第三节平面任意力系第一节静力分析基础第二节平面基本力系（1）定义：力是物体间的相互机械作用。（2）力的效应：物体受力作用所产生的效果①运动效应（外效应）②变形效应（内效应）（3）力的三要素：大小、方向、作用点。FA（4）力的单位：国际单位制：牛顿（N）1.力和力系第一节静力分析基础一、基本概念（5）力系：是指作用在同一物体上的一群力。一、基本概念（6）平衡力系：物体在力系作用下保持平衡状态,称这个力系为平衡力系。在力的作用下，大小和形状都不变的物体。是理论力学中对物体进行抽象简化后得

2、到的一种理想模型。2.刚体FAAFBBFCC一、基本概念+﹣d—力臂3.力矩（1）力对点的矩:单位：N·mO—矩心注意：力对点的矩是度量在力的作用下，刚体绕该点（矩心）转动效果的物理量。（2）两个要素：1）大小：力F与力臂的乘积2）方向：转动方向OAFBdM4.力偶*力偶的概念：大小相等，方向相反但不共线的两个力所组成的最简单的力系。*力偶的表示：M(F,F’)或*力偶三要素：力偶矩大小、旋转方向和作用面。*力偶的作用效果：力偶只能使刚体产生转动。FF’d例如：右图力偶的力偶矩：M(F,F’)=－F·d单位：

3、N·m一、基本概念（1）性质性质1：力偶不能合成一个力，力偶没有合力，不能用一个力来代替，是一个基本力学量。注意：力偶不能与单个力平衡，只能用反向的力偶平衡。性质2：力偶对其所在平面内任一点的矩都等于一个常量，其值等于力偶矩本身的大小，而与矩心的位置无关。一、基本概念因此，力偶对刚体的转动效应完全取决于力偶矩，而与矩心位置无关力偶矩的符号M（2）等效条件作用在同一平面内的两个力偶相互等效的条件为：两个力偶矩的大小相等，转向相同。力偶的等效变换性质：①作用在刚体上的力偶,只要保持三要素不变，则可以在其作用面内任

4、意的转移，而不改变它对刚体的效应。②作用在刚体上的力偶,只要保持三要素不变，则可以同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长短，而不改变它对刚体的效应。一、基本概念只要保持力偶矩矢量不变，力偶可在作用面内任意移动，其对刚体的作用效果不变。FF´FF´FF´FF´保持力偶矩矢量不变，分别改变力和力偶臂大小，其作用效果不变。FF´F/2F´/21.二力平衡公理F1F2刚体作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：1）等值；︱F1︱=︱F2︱2）反向；F1=-F23）共线二、基本公理注意：工程中不计自重，只受两个

5、力作用而平衡的构件称为二力构件，当构件为杆状时，习惯称为二力杆。F2F1二力杆F2=F=-F1在刚体上作用有某一力系时，再加上或减去一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。推论：力的可传性原理作用于刚体上的力，可沿其作用线任意移动，而不改变该力对刚体的外效应。2.加减平衡力系公理二、基本公理F灯给绳的力F′绳给灯的力P重力地球对灯的引力P′是P的反作用力两物体间相互作用的力,总是同时存在,两者大小相等,方向相反,沿同一条直线,分别作用在两个物体上。3.作用与反作用公理二、基本公理作用于物体上同一点的两个

6、力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。CDABF2F1Rαπ-αDF1F2RABα-φ4.力的平行四边形公理二、基本公理三角形法则平行四边形法则作用于刚体同一平面内的三个不平行的力，如果使刚体处于平衡，则该三力的作用线必定汇交于一点。证:∵、、为平衡力系。∴、也为平衡力系。∵二力平衡必等值、反向、共线。∴三力、、必汇交，且共面。5.三力平衡汇交定理二、基本公理1、概念约束反力：约束作用于被约束物体的力叫约束反力。三、约束与约束反力例如：铁轨对于

7、机车、轴承对于电机转子、机床刀夹对于刀具等，都是约束。约束反力属于被动力，是未知的力，其方向总是与物体的运动趋势方向相反，作用在约束与被约束物体的接触点上。（受力分析的重点）约束：对物体的运动起限制作用的其他物体，称为该物体的约束。例如:汽车地面是车轮的约束等,轴对轮施加约束反力,轴承对轴施加约束反力,地面对车轮的支承力也为约束反力。约束反力的特点:约束力大小——待定，利用平衡方程求解方向——总是与约束所能限制的物体的运动趋势方向相反作用点——作用在约束与被约束物体的接触点（1）柔索约束：柔体(绳索、链条、胶

8、带等)只能受拉，所以柔体的约束反力方向必定是沿柔体中心线且背离被约束物体的拉力。2.约束类型和确定约束反力方向的方法三、约束与约束反力PFFPFAFBFC（2）光滑接触面的约束：当表面非常光滑的平面或曲面构成对物体运动限制时，称为光滑接触面约束。约束反力作用在接触点处，方向沿接触面公法线，指向被约束物体。三、约束与约束反力凸轮顶杆机构（3）圆柱铰链约束：两个物体用光滑圆柱体(例如销钉)相连接，这种使