静力学的基本概念与物体受力分析

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1、第一章静力学公理和物体的受力分析1§1–1静力学的基本概念§1–2静力学公理§1–3约束和约束反力§1–4受力分析和受力图第一章静力学公理和物体的受力分析目　录2!!刚体是一种理想化的力学模型。1、刚体静力学是研究物体在力系作用下平衡的科学§1–1静力学基本概念2、平衡3力的效应:F大小、方向、作用点力的表示方法：力的单位：力是一矢量牛顿(N)（kg•m/s2）力的三要素：3.力和力系力4力系作用于物体上的若干个力。等效力系合力平衡力系V型发动机原理图发动机曲轴受力图为空间力系力系简化5按力的作用线分布：平面

2、力系和空间力系；力的分类：按力的作用线关系：汇交力系、平行力系和任意力系6力系分类平面力系空间力系平面特殊力系平面任意力系（平面一般力系）平面汇交力系平面力偶系空间特殊力系空间任意力系空间汇交力系空间力偶系空间平行力系平面平行力系71）物体的受力分析2）力系的等效替换（简化）3）建立各种力系的平衡条件三个问题：8A公理一力平行四边形法则作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。F1F2FR矢量表达式：FR=F1+F2即，

3、合力为原两力的矢量和。§1–2静力学公理9公理二二力平衡公理作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：这两个力大小相等、方向相反、沿同一条直线。公理三加减平衡力系公理在作用于刚体上的已知力系上，加上或去掉任意个平衡力系，不改变原力系对刚体的作用效果。10推论一力在刚体上的可传性作用在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作用。==FAF2F1FABF1AB11推论二三力汇交定理作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个力的作用线通过汇

4、交点。F1F3R1F2A=证明：A3F1F2F3A3AA2A112公理四作用和反作用公理两物体间相互作用的作用力和反作用力总是同时存在，大小相等，方向相反，沿同一直线，分别作用在这两个物体上。公理五刚化公理当变形体在已知力系作用下处于平衡时，如果把该物体变成刚体，则平衡状态保持不变。13§1–3约束和约束力基本概念：1.自由体2.非自由体3.约束4.约束力5.主动力141、理想光滑支承面约束反约束力作用点在接触点处，方向沿接触表面的公法线，并且指向受力物体。常见的几种类型的约束15光滑接触面约束实例16A

5、2、柔索约束：绳索对物体的约束反力，作用点在接触点，方向沿着绳索背离物体。172、柔索约束（续）：作用点：切点；约束反力方向：沿着轮缘的切线方向FF’183、光滑铰链约束(圆柱铰链）ABNAB计算简图:约束反力:oFxFy19光滑圆柱铰链约束实例20光滑铰链约束3、光滑铰链约束(固定铰链支座）21固定铰链支座计算简图:A约束反力:AFxFyAA22向心轴23４活动铰链支座计算简图:约束反力:AAARARA24５球铰链AFAyFAxAFAz约束力作用线通过球心，主动力未知情况下大小方向不定，可用约束力的三个

6、分量表示。25止推轴承FByFBxFBzB26只有两个力作用下处于平衡的物体二力构件不是二力构件刚体在二力作用下平衡的必要条件是：此二力等值、反向、共线。27§1–4物体的受力分析和受力图概念研究对象分离体（取研究对象）解除约束的原理：当受约束的物体在某些主动力作用下处于平衡，若将其约束去掉，代之以相应的约束反力，则物体的受力不受影响。受力分析受力图(画在分离体上）28画受力图的方法与步骤：1、取分离体（研究对象）2、画出研究对象所受的全部主动力（使物体产生运动或运动趋势的力）3、在解除约束的地方，按约束类

7、型逐一画出约束反力(二力构件)3)二力构件-----力过两点4)光滑铰链----力分两边(正交分解)1)柔索约束-----力沿柔索(拉力)2)理想光滑面约束----力沿公法线(压力)5)活动铰链----力垂直于滚动方向29在画受力图时注意：1.明确研究对象2．画力要有依据，不要多画，不要漏画。3．正确画出约束力（严格按约束类型逐一画出）4．刚体系的整体、部分及单个刚体的受力图中，作用力与反作用力的符号、方向要彼此协调。5．研究对象内部各部分间的作用力称为内力,不必画出。6．受力图中只画研究对象的简图和所受的全

8、部作用力（约束不再画出）30例1。作图示轧路机轧轮的受力图。FPBABAPFFAFB31例题2重为W的直杆AB搁在台阶上,与地面上A,D两点接触,在E点用绳索EF与墙壁相连.如图所示,略去摩擦。试作直杆AB的受力图。ABECDFW32解:取杆AB为研究对象ABECDWFEFAFDEF为柔绳约束.约束反力为FEA为光滑面约束,公法线垂直于地面,约束反力为FAD为光滑面约束,公法线垂直于直杆表面,约束反