机械设计基础-第一章受力分析.ppt

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1、第一章静力学基础2021/7/27ccj_hly引言主要符号:fs，f静摩擦系数，动摩擦系数F力，绳索拉力，杆端力(原符号为T或S)FR或F合力(原符号为R)FN或F法向反力(原符号为N)FAx，FAyA处铰支座反力(原符号为XA，YA)M力偶矩、力矩MO(F)力F对点O的矩P重力2021/7/27ccj_hly引言静力学：研究作用于物体上力系的平衡力系：作用于物体上的一群力力系按其作用线所在位置平面力系空间力系按其作用线相互关系共线力系平行力系汇交力系任意力系F1F2(a)F3平面力系(b)F1F2空间力系2021/7/27ccj_hly引言F1F

2、3(c)(d)OF2共线力系F1F2F3平行力系OF1F2F3(e)汇交力系OF1F2F3(f)任意力系2021/7/27ccj_hly引言平衡：物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动静力学研究的三个问题：1、物体的受力分析等效力系：分别作用于同一刚体上的两组力系，如果它们对该刚体的作用效果完全相同，则此两组力系互为等效力系。平衡力系：若物体在某力系作用下保持平衡，则称此力系为平衡力系。2、力系的等效替换或简化3、建立各种力系的平衡条件2021/7/27ccj_hlyF’F一、刚体——在外界的任何作用下形状和大小都始终保持不变的物体。或者在力的

3、作用下，任意两点间的距离保持不变的物体。§1.1.1力的基本概念刚体F’F2021/7/27ccj_hly是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。变形体F’FF’F§1.1.1力的基本概念2021/7/27ccj_hly刚体是一种理想化的力学模型。一个物体能否视为刚体，不仅取决于变形的大小，而且和问题本身的要求有关。§1.1.1力的基本概念请大家注意：2021/7/27ccj_hly二：力的概念1．定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以使物体的运动状态发生变化。2.力的效应：§1.1.1力的基本概念力的效应外效应—改变物体运动状

4、态的效应内效应—引起物体变形的效应2021/7/27ccj_hly3.力的三要素：§1.1.1力的基本概念确定力的必要因素力的三要素大小方向作用点4.力的表示：A图形表示B符号表示AF矢量大小2021/7/27ccj_hly5.力的单位在国际单位制中，力的单位是牛顿(N)或千克•米/秒2(kg•m/s2)以及千牛(KN)1N=1千克•米/秒2。§1.1.1力的基本概念6.力的分类集中力分布力Fq2021/7/27ccj_hly§1.1.2力的基本性质下面介绍四个公理及两个推论：1、力的平行四边形规则2、二力平衡条件3、加减平衡力系原理推论1：力的可传

5、性推论2：三力平衡汇交定理4、作用力与反作用力定律公理：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，它被反复的实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。力的基本性质一般称为静力学公理。2021/7/27ccj_hly公理一(力的平行四边形规则)作用于物体上任一点的两个力可合成为作用于同一点的一个力，即合力。合力的矢由原两力的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角矢来表示。矢量表达式：F=F1+F2即，合力为原两力的矢量和。§1.1.2力的基本性质2021/7/27ccj_hly§1.1.2力的基本性质图(a)图(b)图(c)也可以由力的三角形来确定合力的大小

6、和方向，如图(b)(c)。此公理表明了最简单力系的简化规律，是复杂力系简化的基础。2021/7/27ccj_hly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

7、F1

8、=

9、F2

10、方向相反F1=–F2作用线共线，作用于同一个物体上。公理二(二力平衡条件)§1.1.2力的基本性质2021/7/27ccj_hly说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的③二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。②对变形体来说，上面的条件只是必要条件(或多体中)二力杆§1.1.2力的基本性质2021/7/27ccj_hly只有两个力作用下处于平衡的物体

11、二力构件不是二力构件§1.1.2力的基本性质2021/7/27ccj_hly公理三(加减平衡力系原理)可以在作用于刚体的任何一个力系上加上或去掉几个互成平衡的力，而不改变原力系对刚体的作用。§1.1.2力的基本性质F1F1F2F3=2021/7/27ccj_hly推论1(力在刚体上的可传性)作用于刚体的力，其作用点可以沿作用线在该刚体内前后任意移动，而不改变它对该刚体的作用==FAF2F1FABF1AB§1.1.2力的基本性质（作用在刚体上的）力的三要素可以叙述为：大小、方向、作用线2021/7/27ccj_hly推论2(三力平衡汇交定理)当刚体在三

12、个力作用下平衡时，设其中两力的作用线相交于某点，则此三力必在同一平面里，且第三力的作用线必定也通过这个汇交点