机械基础与实训 教学课件 作者 杨士伟项目2.ppt

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1、机械基础与实训杨士伟主编2009.9项目2构件的静力分析任务1力的基础知识任务2力矩和力偶﹡任务3平衡方程及其应用任务1力的基础知识人们在日常生活和生产实践活动中都离不开“力”。例如人们开门、关门及拔河比赛，搬运物品等都是力的作用结果。力的概念是人们在长期的实践中观察和分析而建立起来的。问题引入1、力的概念力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的运动状态发生变化或使物体产生变形。力对物体的作用效果取决三个要素，称为力的三要素：（1）力的大小；（2）力的方向；（3）力的作用点。这三个要素中任何一个改变时，力的作用效果随之改变。任务1力的基础知识知识1力及力的表示方法2、表示方法

2、力的图示法：用带有箭头的有向线段AB表示，箭头的指向表示力的方向，线段AB长度表示力大小。起点A表示力的作用点。任务1力的基础知识知识1力及力的表示方法1、力系和平衡力系：同时作用在物体上的许多力称为力系。如果力系中各力的作用线在同一平面内，则此力系称为平面力系。若平面力系中的各力作用线都汇交于一点，则称这个力系为平面汇交力系。平衡：平衡是指物体相对于某一参照物保持静止或匀速直线运动（转动）的状态。如果作用于物体上的力系使物体处于平衡状态，则称该力系为平衡力系，力系所满足的条件称为平衡条件。任务1力的基础知识知识2力的基本性质2、静力学的基本公理公理1二力平衡公理：刚体受两个力

3、的作用，处于平衡状态的条件是：两力大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。任务1力的基础知识知识2力的基本性质公理2力的平行四边形公理作用于物体上同点的两个力，可以合成一个合力，合力的作用点仍在该点，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来表示。任务1力的基础知识知识2力的基本性质推论：三力平衡汇交定理当刚体受三个力作用而处于平衡时，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力的作用线必交于同一点，且三个力的作用线在同一平面内。任务1力的基础知识知识2力的基本性质公理3作用与反作用公理作用力与反作用力总是同时存在，两力的大小相等方向相反，沿着同一直线分别作用在两个

4、相互作用的物体上。任务1力的基础知识知识2力的基本性质1、约束与约束反力限制非自由体运动的物体称为约束。约束限制了物体运动，所以约束必然对物体有力的作用，这种力称为约束反力，简称反力。2、约束类型柔性约束由柔软的绳索、链条或皮带等所构成的约束称为柔性约束。任务1力的基础知识知识3约束和约束反力光滑表面约束两物体相互接触，当接触表面非常光滑，摩擦可以忽略不计时，即属于光滑表面约束。任务1力的基础知识知识3约束和约束反力光滑铰链约束由铰链构成的约束称为铰链约束。（1）固定铰链支座如果铰链约束中的两个构件有一个固定在地面或机架上，则这种约束称为固定铰链支座，简称为固定铰支。任务1力的

5、基础知识知识3约束和约束反力（2）活动铰链支座铰链约束的两构件与地面或机架的连接是可动的，则这种约束称为活动铰链支座，简称活动铰支。任务1力的基础知识知识3约束和约束反力在工程实际中，为了清晰地表示物体的受力情况，常需把研究的物体从周围的物体中分离出来，然后把其他物体对研究对象的全部作用力（包括主动力和约束反力）用简图形式画出来。这种表示物体受力的简明图形称为受力图。画受力图的步骤：1、选择研究对象，解除约束，画出其分离图。2、在分离体上画出作用在其上的所有主动力。3、在分离体的每一约束处，根据约束的性质画出约束反力。任务1力的基础知识知识4构件受力分析图练习：具有光滑表面、重

6、力为的圆柱体，放置在刚性光滑墙面与刚性凸台之间，接触点分别为A和B二点，试画出圆柱体的受力图。任务1力的基础知识知识4构件受力分析图力对物体的作用，不但能使物体移动，还可以使物体转动。如用手推门，门会绕轴转动。用扳手拧螺母，螺母就会绕螺柱转动。为了度量力使物体转动的效应，引入了力矩和力偶的概念。图1-4齿轮构件任务2力矩和力偶问题引入1、力矩：在力学上以乘积F·h作为度量力F使物体绕O点转动效应的物理量，称为力F对O点之距，简称力矩，即Mo(F)=±F·h通常规定：力使物体绕矩心作逆时针方向转动时，力矩为正；作顺时针方向转动时，力矩为负。力矩的国际单位是牛顿·米（N·m）图1-

7、4齿轮构件任务2力矩和力偶知识1力矩力矩在下列两种情况下等于零：（1）力等于零。（2）力的作用线通过矩心，即力臂等于零。2、合力矩定理：平面汇交力系的合力对于平面内任一点之矩等于所有各力对于该点之矩的代数和。数学表达式为:Mo（FR）=Mo（F1）+Mo（F2）+…+Mo（Fn）任务2力矩和力偶知识1力矩1、力偶的概念由两个大小相等、方向相反、作用线平行的二力组成的力系称为力偶，记作（F，F´）。两力作用线之间的垂直距离d称为力偶臂。２、力偶矩的概念在力学上以乘积Fd作为度量力偶对物体作用效