刚体的受力分析及其平衡定律

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1、化工设备机械基础MachineryFoundationofChemicalEquipment主讲教师：刘炳成学时：48学分：3.0课程性质：专业选修课7/15/20211Qingdaouniversityofscienceandtechnology我希望：你能喜欢我的课；我希望：你能勇于回答我的问题；我希望：你能敢于向我提出问题；我希望：你能通过我的课程，培养创新精神，增强能力。我的希望7/15/20212Qingdaouniversityofscienceandtechnology1、物体的受力分析：分析物

2、体（包括物体系）受哪些力，每个力的作用位置和方向，并画出物体的受力图．2、力系的等效替换（或简化）：用一个简单力系等效代替一个复杂力系．3、建立各种力系的平衡条件：研究作用在物体上的各种力系的平衡条件，并应用这些条件解决静力学实际问题．静力学解决的三个问题7/15/20213Qingdaouniversityofscienceandtechnology第一章刚体的受力分析及其平衡规律目录第一节力的概念及其性质第二节刚体的受力分析第三节平面汇交力系的简化与平衡第四节力矩、力偶、力的平移定理第五节平面一般力系的简

3、化与平衡7/15/20214Qingdaouniversityofscienceandtechnology第一节力的概念及其性质一、力的概念力：物体间的相互作用，作用效果使物体的机械运动状态发生改变或者使物体发生变形。力的外效应：使物体的机械运动状态发生改变；力的内效应：使物体发生变形。刚体：在力的作用下，其内部任意两点间的距离始终保持不变的物体.力的三要素：大小、方向、作用点.力是矢量．力有集中力和分布力之分。7/15/20215Qingdaouniversityofscienceandtechnology

4、1、力的可传性：作用在刚体上的力，可以沿力的作用线移动到刚体的任一点而不改变该力对刚体的外效应，注：该性质仅适用于刚体。2、力的成对性（即作用与反作用定律）：力是物体对物体的相互作用，所以就两个物体而言，作用力与反作用力永远是同时产生同时消失的，其大小相等，方向相反，作用线是重合的，但是分别作用于两个物体的效应不相同。二、力的基本性质7/15/20216Qingdaouniversityofscienceandtechnology3、力的可合性：作用在物体上的两个力可以合成为一个力；即两个力对物体的作用可以用

5、一个力来等效代替。4、力的可分性：力的平行四边形法则7/15/20217Qingdaouniversityofscienceandtechnology5、力的可消性：平衡力系：满足平衡条件的力系称为平衡力系。（1）二力平衡定理作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。构件在二力作用下处于平衡，称它为“二力杆”7/15/20218Qingdaouniversityofscienceandtechnology（2）三力平衡汇交定理作用于刚体上的三个力

6、使刚体处于平衡，那么这三个力不平行必汇交于一点。7/15/20219Qingdaouniversityofscienceandtechnology第二节刚体(rigidbody)的受力分析一、约束和约束反力外力可分为两类：主动力(load)：主动引起物体运动状态改变或使物体有运动状态改变趋势的力，在工程中常称之为载荷。约束反力：阻碍物体改变运动状态的力。自由体（freebody)：位移不受限制的物体。如果物体只受主动力的作用，且能够在空间沿任何方向完全自由地运动，称为自由体；非自由体：如果物体的运动在某些方向

7、上受到了限制而不能完全自由运动，则称之为非自由体。7/15/202110Qingdaouniversityofscienceandtechnology约束(supports)：对非自由体的位移起限制作用的物体.约束力：约束对非自由体的作用力．1、柔软体约束：由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束。只有当柔索等被拉直时才能起到约束作用；只能阻止非自由体沿柔索伸直的方向向外运动，而限制不了非自由体在其他方向的运动；7/15/202111Qingdaouniversityofscienceandtechnology2

8、、光滑接触面约束具有光滑接触面（线、点）的约束（光滑接触约束）。7/15/202112Qingdaouniversityofscienceandtechnology光滑支承接触对非自由体的约束力，作用在接触处；方向沿接触处的公法线并指向受力物体，故称为法向约束力．7/15/202113Qingdaouniversityofscienceandtechnology3、铰链约束（径向轴承、圆柱铰链、固定