第1章静力学基础.pdf

1 静力学主要研究 力系的静力学主要研究 力系的简化简化和力系的和力系的平衡平衡条件及其应用 条件及其应用 引 言引 言引 言引 言 静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学 静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学 2 静力学 静力学 研究物体的受力分析 力系的等效替换研究物体的受力分析 力系的等效替换 或简或简 化化 建立各种力系的平衡条件的科学 建立各种力系的平衡条件的科学 1 物体的受力分析 分析物体 包括物体系 受 物体的受力分析 分析物体 包括物体系 受 哪些力 每个力的作用位置和方向 并画出物体的哪些力 每个力的作用位置和方向 并画出物体的 受力图 受力图 2 力系的等效替换 或简化 用一个简单力系 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 等效代替一个复杂力系 3 建立各种力系的平衡条件 建立各种力系的平衡 建立各种力系的平衡条件 建立各种力系的平衡 条件 并应用这些条件解决静力学实际问题 条件 并应用这些条件解决静力学实际问题 研究对象 刚体研究对象 刚体 受力后绝对不变形的物体 或物体内受力后绝对不变形的物体 或物体内 任意两点间的距离不改变的物体 任意两点间的距离不改变的物体 1 物体的受力分析 分析物体 包括物体系 受 物体的受力分析 分析物体 包括物体系 受 哪些力 每个力的作用位置和方向 并画出物体的哪些力 每个力的作用位置和方向 并画出物体的 受力图 受力图 2 力系的等效替换 或简化 用一个简单力系 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 等效代替一个复杂力系 3 建立各种力系的平衡条件 建立各种力系的平衡 建立各种力系的平衡条件 建立各种力系的平衡 条件 并应用这些条件解决静力学实际问题 条件 并应用这些条件解决静力学实际问题 3 第第1章 静力学基础章 静力学基础 第第2章 力系的简化章 力系的简化 第第3章 力系的平衡章 力系的平衡 第第4章章 摩擦与考虑摩擦时摩擦与考虑摩擦时的平衡问题的平衡问题 第第1篇篇静力学静力学 4 第第1章静力学基础章静力学基础第第1章静力学基础章静力学基础 1 1 力及其力及其性质性质 1 2 力力矩矩 1 3 力力偶偶及其及其性质性质 1 4 约束约束和和约束约束力力 1 5 研究对象和受力图研究对象和受力图 5 1 1 1 1 力及其力及其性质性质 一 力的一 力的概念概念 1 定义 定义 力是物体间的力是物体间的相互机械相互机械作用 作用 这种作用这种作用可以可以改变物改变物 体的体的运动状态运动状态 2 力的效应 力的效应 运动运动效应效应 外外效应效应 变形效应变形效应 内效应内效应 3 力的力的三三要要素素 大小大小 方向 作用点 方向 作用点 AF 力的力的矢量表示矢量表示 6 力系 力系 作用在物体作用在物体上上的一的一群群力 力 可可分分为为 平平面汇交面汇交力系 平力系 平面面平平行行力系 平力系 平面面力力偶偶 系 平系 平面面任意力系任意力系 空空间间汇交汇交力系 力系 空空间平间平行行力系 力系 空空间力间力偶偶 系 系 空空间任意力系 间任意力系 F1 AB C F2 F3 力的分力的分类类 集中集中力 分力 分布布力 力力 力偶偶 主主动动力 力 约束约束力力 力的单位 力的单位 N kN N m N m2 7 P A B 集中荷载集中荷载 线线分分布荷载布荷载面面分分布荷载布荷载 力力偶偶 三角三角分分布荷载布荷载 8 主主动动力力 约束约束力力 9 平衡力系 平衡力系 物体在力系作用下物体在力系作用下处于处于平衡 平衡 我们称我们称这个力系这个力系为为平衡力系 平衡力系 是是指指物体物体相相对对于惯性参考于惯性参考系系保持保持静静止止或作或作匀速直线匀速直线 运动运动的的状态状态 二二 刚体刚体 就就是在力的作用下 是在力的作用下 大小大小和形和形状都状都不变的物体 不变的物体 三三 平衡平衡 F1 AB C F2 F3 10 静力学基静力学基本公理本公理 公理公理 是 是人类经过长期人类经过长期实实践践和和经验而得到经验而得到的的结论结论 它被反它被反复的复的 实实践所验证践所验证 是 是无须证无须证明明而为人们所公而为人们所公认认的的结论结论 公理公理1 1 二二力平衡力平衡公理公理 作用作用于于刚体刚体上上的两个力 的两个力 使使刚体平衡的刚体平衡的充充分分与与必必要条件是 要条件是 这两个力这两个力大小相大小相等等 F1 F2 方向方向相反相反 F1 F2 作用作用线线共共线线 作用 作用于于同同一个物体一个物体上上 刚体刚体 F1 F2 等等值值 反反向 向 共共线线 11 说明说明 对刚体对刚体来说来说 上面上面的条件是的条件是充充要的要的 二二力体力体 只只在两个力作用下平衡的刚体在两个力作用下平衡的刚体叫叫二二力体 力体 对变形体对变形体来说来说 上面上面的条件的条件只只是是必必要条件要条件 或或多多体体中中 二二力力杆杆 12 在在已知已知力系力系上上加加上上或或减去减去任意一个平衡力系 并不改变任意一个平衡力系 并不改变原原 力系对刚体的作用 力系对刚体的作用 推推论论1 力的 力的可可传传性性 作用作用于于刚体刚体上上的力的力可可沿沿其作用其作用线线移移到到同同一刚体内的任一一刚体内的任一 点 点 而而不改变不改变该该力对刚体的效应 力对刚体的效应 因此因此 对刚体 对刚体来说来说 力作用 力作用三三要要素为素为 大小大小 方向 作用 方向 作用线线 公理公理2 2 加减加减平衡力系平衡力系原原理理 13 公理公理3 3 力的平力的平行行四边四边形形法则法则 作用作用于于物体物体上上同同一点的两个力一点的两个力可可合成合成一个一个合合力 力 此合此合力力 也也作用作用于于该该点 点 合合力的力的大小大小和方向和方向由由以以原原两力两力矢为矢为邻边邻边所所构构 成成的平的平行行四边四边形的对形的对角线角线来来表示表示 21 FFR 14 刚体受刚体受三三力作用力作用而而平衡 平衡 若若其其中中两力作两力作 用用线汇交于线汇交于一点 一点 则另则另一力的作用一力的作用线线必必汇交汇交 于于同同一点 一点 且且三三力的作用力的作用线线共共面面 必共必共 面面 在 在特殊情况特殊情况下 力在下 力在无无穷远穷远处汇交处汇交 平平行行力系 力系 推推论论2 三三力平衡力平衡汇交定理汇交定理 证证 为为平衡力系 平衡力系 也也为为平衡力系 平衡力系 又 又 二二力平衡力平衡必必等等值值 反反向 向 共共线线 三三力力必必汇交汇交 且共且共面面 321 FFF 321 FFF 3 FR 15 公理公理4 4 作用力和作用力和反反作用力作用力定定律律 等等值值 反反向 向 共共线线 异异体 体 且同且同时时存存在 在 例例 吊灯吊灯 16 公理公理5 5 刚化刚化原原理理 变形体变形体 柔柔性性体体 在在某某一力系作用下一力系作用下处于处于平衡 平衡 如将此如将此变形变形 体变体变成成刚体 刚化刚体 刚化为为刚体 刚体 则则平衡平衡状态保持状态保持不变 不变 公理公理5揭揭示示了了 处于处于平衡平衡状态状态的的柔柔性性体 体 可可用刚体静力学的平衡用刚体静力学的平衡理论理论 17 公理公理1 二二力平衡力平衡公理公理 推推论论1 力的 力的可可传传性性 公理公理2 加减加减平衡力系平衡力系原原理理 公理公理3 力的平力的平行行四边四边形形法则法则 推推论论2 三三力平衡力平衡汇交定理汇交定理 公理公理4 作用力和作用力和反反作用力作用力定定律律 公理公理5 刚化刚化原原理理 18 五五 力在平 力在平面直角面直角坐标轴坐标轴上上的的投影投影 jFiFFFF yxyx cos cos FF FF y x yx FF 两个分力两个分力 yx FF 两个两个投影投影 投影有正负投影有正负 19 由合由合矢量矢量投影投影定理定理 得得合合力力投影投影定理定理 ixRx FF iyRy FF 则则 合合力的力的大小大小为为 22 RyRxR FFF 方向方向为为 R Rx R F F iF cos 作用点作用点为为力的力的汇交汇交点 点 R Ry R F F jF cos 平平面汇交面汇交力系力系合成合成的解析的解析法法 因因为为 iR FF 合合力的力的投影 投影 分力分力投影之投影之和和 20 cos y FF cos z FF 直直接投影法接投影法 六六 力在 力在空空间间直角直角坐标轴坐标轴上上的的投影投影 cosFFx 间间接接 二二次次 投影法投影法 sin xy FF sincos x FF sinsin y FF cos z FF 21 Rxixx FFF Ryiyy FFF Rzizz FFF 合合矢量矢量 力力 投影投影定理定理 合合力的力的投影投影等等于于分力分力投影之投影之和和 合合力的力的大小大小 222 Rxyz FFFF cos x R R F Fi F 方向方向 R y R F F jF cos 空空间间汇交汇交力系平衡的力系平衡的充充要条件是 要条件是 0 x F 0 y F 0 z F 称为空称为空间间汇交汇交力系的平衡方力系的平衡方程程 0RF kFjFiFF zRyRxRR kFjFiFF ziyixii 22 第第1章静力学基础章静力学基础第第1章静力学基础章静力学基础 1 1 力及其力及其性质性质 1 2 力力矩矩 1 3 力力偶偶及其及其性质性质 1 4 约束约束和和约束约束力力 1 5 研究对象和受力图研究对象和受力图 23 第第1章静力学基础章静力学基础第第1章静力学基础章静力学基础 1 1 力及其力及其性质性质 1 2 力力矩矩 一 力对点的一 力对点的矩矩 二二 力对 力对轴轴的的矩矩 三三 合合力力矩定理矩定理 四四 力对点 力对点之之矩与矩与力对力对轴之轴之矩矩的的关关系系 1 平 平面面力对点的力对点的矩矩 2 空空间力对点的间力对点的矩矩 24 力对物体力对物体可以可以产生移产生移动动效应效应 转转动动效应效应 1 2 1 2 力力矩矩 dFFmO 一 力对点的一 力对点的矩矩 取取决决于于力的力的大小大小 方向 方向 取取决决于于力力矩矩的的大小大小 方向 方向 1 平平面面力对点力对点之之矩矩 25 是代是代数数量量 标标量量 FmO 当当F 0 0或或d 0 0时时 0 0 FmO 是是影响转影响转动动的的独独立立因因素素 FmO 2 2 AOB F d FmO 说明说明 F d 转 转动动效应效应明显明显 单位单位N m 工程工程单位单位kgf m 26 在平在平面中面中 力对点的 力对点的矩矩是代是代数数量量 在在空空间间中中 力对点的 力对点的矩矩是是矢量矢量 例例 汽车汽车反反光镜光镜的的球球铰链铰链 2 空空间力对点间力对点之之矩矩 面积AOBdFFM O 2 27 即即 力对点的力对点的矩矩等等于矩于矩心心到到该该力力 作用点的作用点的矢矢径径与与该该力的力的矢量矢量积积 dFFrFrFMFrFM OO sin kZjYiXF 由于kzj yi xr ZYX zyx kji FrFM O kFmjFmiFm kyXxYjxZzXizYyZ zOyOxO O A 取取力力F作用作用线上线上的一点的一点A 如如果果r 表示表示A点的点的矢矢径径 则则 A 28 二二 力对 力对轴之轴之矩矩 29 30 31 定义定义 的面积 2 BOAdFFmFm xyxyOz 它它是代是代数数量量 方向规方向规定定 即即力力F与与轴共轴共面时面时 力对 力对轴之轴之矩为矩为零零 由由于于FZ平平行于行于Z轴轴 所以所以FZ不不可可能能使使门门转转动动 由由于于FZ平平行于行于Z轴轴 所以所以FZ不不可可能能使使门门转转动动 由由于于Fy与与Z轴轴相交相交 所以所以Fy也也不不可可能能使使门门转转动动 力对力对轴轴的的矩矩是力是力使使刚体刚体绕绕该轴转该轴转动动效应的效应的度度 量量 是代 是代数数量量 其 其大小大小等等于于在在垂垂直于直于转轴转轴的的 平平面面内的分内的分量量的的大小大小和和它与它与转轴转轴间间垂垂直直距离距离 的的乘积乘积 其 其正负正负号号按右手螺旋按右手螺旋法则法则确确定定 32 定理定理 平 平面汇交面汇交力系的力系的合合力对平力对平面面内任一点的内任一点的矩矩 等 等于所于所 有有各分力对各分力对同同一点的一点的矩矩的代的代数数和和 即即 三三 合合力力矩定理矩定理 由合由合力力投影投影定理定理有有 证证 n i iOO FmRm 1 Od Ob Oc 证毕 21 FmFmRm OOO ObOAOABFm O 2 1 OcOAOACFmO 2 2 OdOAOADRmO 2 又 分力分力矩矩之之和等和等于于合合力力之之矩矩 33 例例 已知已知 如如图图 F Q l 求求 和和 解 解 用力对点的用力对点的矩定义矩定义 应用应用合合力力矩定理矩定理 FmO Qm o sin l FdFFm O lQQm o ctg lFlFFm yxO lQQm o 34 即即 cos FmFM zO FmFM zzO 四四 力对点 力对点之之矩与矩与力对力对轴之轴之矩矩的的关关系系 面积由于AOBFM O 2 证证 2 BOAFmFm xyzz 通通过过O点作任一点作任一轴轴Z 则则 cosBOAOAB 由由几何几何关关系 系 2cos2BOAOAB 所以所以 35 定理定理 力对点的力对点的矩矢矩矢在在通通过过该该点的任意点的任意轴轴上上的的投影投影等等于于这力这力 对对于于该轴该轴的的矩矩 这 这就就是力对点是力对点之之矩与矩与对对通通过过该该点点轴之轴之矩矩的的关关系 系 cos cos cos FM Fm FM Fm FM Fm O z O y O x 222 FmFmFmFM zyxO kFmjFmiFmFrFM zOyOxOO kFmjFmiFm zyx 又由又由于于 所以所以力对点力对点O的的矩为矩为 36 例例1 已知已知 P 2000N C点在点在Oxy平平面面内 内 求求 力 力P对对三三个个坐标轴坐标轴的的矩矩 60cos45cos 60sin45cos 45cos 45sin PP PP PP PP y x xy z 解 解 37 mN 2 3860cos45cos560sin45cos6 0 5 6 PP PPPmPmPmPm yx z z y z x zz mN 8 8445sin6 600 P PPmPmPmPm z z x y x x xx mN 7 7045sin5500 PP PmPmPmPm z z y y y x yy 38 第第1章静力学基础章静力学基础第第1章静力学基础章静力学基础 1 1 力及其力及其性质性质 1 2 力力矩矩 1 3 力力偶偶及其及其性质性质 1 4 约束约束和和约束约束力力 1 5 研究对象和受力图研究对象和受力图 39 1 何谓何谓力力偶偶 由由两个等两个等值值 反反向 不向 不共共线线的 平的 平行行 力 力组组成成的的 力系力系称为称为力力偶偶 记记作作 FF 1 3 1 3 力力偶偶的的概念概念及其及其性质性质 40 两个要两个要素素 a 大小大小 力 力与与力力偶偶臂乘积臂乘积 b 方向 方向 逆逆时时针针转转动为动为正正 力力偶矩偶矩 ABCdFdFM 2 2 1 2 力力偶中偶中两力两力所所在平在平面称为面称为力力偶偶作用作用面面 力力偶偶两力两力之之间的间的垂垂直直距离距离称为称为力力偶偶臂臂 2 力 力偶矩偶矩 41 性质性质1 力 力偶偶既没既没有合有合力 力 本本身身又又不平衡 是一个基不平衡 是一个基本本力学力学量量 力力偶偶无无合合力力 FR F F 0 F F d 力力偶偶在任意在任意坐标轴坐标轴上上的的投影投影等等于于零零 3 力 力偶偶的的性质性质 42 性质性质2 力 力偶偶对其对其所所在平在平面面内任一点的内任一点的矩矩恒恒等等于于力力偶矩偶矩 而而 与矩与矩心心的位置的位置无无关关 因此因此力力偶偶对刚体的效应用力对刚体的效应用力偶偶 矩矩度度量量 xFdxFFmFm OO Q RmdF O 由于O点是任取的 dFm F F d O xA B 43 m是代是代数数量量 有有 F d 都都不不独独立 立 只有只有力力偶矩偶矩是是独独立立量 量 m的的值值m 2 ABC 单位 单位 N m dFm 说明说明 F F dA B C 44 性质性质3 平 平面面力力偶偶等效等效定理定理 作用在作用在同同一平一平面面内的两个力内的两个力偶偶 只只要要它它的力的力偶矩偶矩的的大小大小 相相等 等 转转向向相相同同 则该则该两个力两个力偶偶彼彼此此等效 等效 证证 设设物体的物体的某某一平一平面面 上上作用一力作用一力偶偶 F F 现现沿沿力力偶偶臂臂AB方向方向 加加一对平衡力一对平衡力 Q Q Q F 合成合成R 再再将将Q F合成合成R 得到得到新新力力偶偶 R R 45 将将R R 移移到到A B 点 点 则则 R R 取取 代代了原了原力力偶偶 F F 并并与与原原力力偶偶等等 效 效 比较比较 F F 和和 R R 可得可得 m F F 2 ABD 2 ABC m R R 即 即 ABD ABC 且且它们它们转转向向相相同同 46 只只要要保持保持力力偶矩大小偶矩大小和和转转向不变 向不变 可以可以任意改变力任意改变力偶中偶中力力 的的大小大小和和相相应力应力偶偶臂臂的的长长短短 而而不改变不改变它它对刚体的作用效对刚体的作用效 应 应 由由上上述述证证明明可得可得下下列列三三个个推推论论 力力偶可以偶可以在其作用在其作用面面内任意内任意移移动动 而而不不影响影响它它对刚体的对刚体的 作用效应 作用效应 力力偶偶没没有合有合力 力力 力偶偶只只能能由由力力偶偶来来平衡 平衡 47 已知已知 21n MMML 任任选选一一段段距离距离d 1 1 F d M 2 2 F d M n n F d M 平平面面力力偶偶系的系的合成合成和平衡条件和平衡条件 48 nR FFFF L 21nR FFFF L 21 49 dFM R dFdFdF n L 21 n MMML 21 i n i i MMM 1 平平面面力力偶偶系平衡的系平衡的充充要条件要条件 M 0 即即0 i M 50 例例 200 20 10 321 mmmNmN lMMM 求求 光光滑螺柱滑螺柱AB所所受受水水平力 平力 已知已知 0M 0 321 MMMlFA 解解得得 N200 321 l MMM FF BA 解 解 由由力力偶偶只只能能由由力力偶偶平衡的平衡的性质性质 其受力图其受力图为为 51 不不 同同 点点 相相 同同 点点 力力偶矩偶矩力力矩矩 使使物体物体产生转产生转动动效应效应 效应效应 单位单位 正负正负 N m或或kN m 逆逆时时针针为为正正 顺顺时时针针为为负负 度度量量 矩矩心心 性质性质 力力矩矩是力是力使使物体物体绕绕某某固固定定点点 转转动动效应的效应的量量度度 力力偶矩偶矩是力是力偶偶使使物体物体转转动动效效 应的应的量量度度 力力矩矩的的大小大小和和正负正负与矩与矩心心的的 选择选择有关有关 力力偶偶对其作用对其作用面上面上任意点任意点之之 矩矩恒恒等等于于力力偶矩偶矩 与矩与矩心心的的 选择选择无无关关 力力矩矩不不能完全描述能完全描述一个力 一个力 因因为为力力可可使使物体物体移移动动 也也可可 使使物体物体转转动动 力力偶矩偶矩完全完全可以可以描述描述一个力一个力 偶偶 它它只只能能使使物体物体转转动动 力力矩与矩与力力偶矩偶矩的的异同异同点点 52 第第1章静力学基础章静力学基础第第1章静力学基础章静力学基础 1 1 力及其力及其性质性质 1 2 力力矩矩 1 3 力力偶偶及其及其性质性质 1 4 约束约束和和约束约束力力 1 5 研究对象和受力图研究对象和受力图 53 约束约束力 力 约束约束对对被约束被约束物体的作用力物体的作用力叫叫约束约束力 力 1 4 1 4 约束约束和和约束约束力力 1 4 1 4 约束约束和和约束约束力力 一 一 概念概念 自自由由体 位体 位移移不受不受限制限制的物体的物体叫叫自自由由体 体 非自非自由由体 位体 位移移受受限制限制的物体的物体叫叫非自非自由由体 体 约束约束 对 对非自非自由由体的体的某某些位些位移移的的限制限制条件条件称为约束称为约束 这 这里里 约束约束是是名词名词 而而不是不是动动词词的的约束约束 54 大小 大小常常常常是是未未知知的的 方向方向总总是是与约束与约束限制限制的物体的位的物体的位移移方向方向相反 相反 作用点在物体作用点在物体与约束相与约束相接接触触的的那那一点 一点 约束约束力力特特点 点 G G FA FB 55 1 光光滑滑接接触触约束约束 具具有光有光滑滑接接触触面面 线线 点 点 的的约束约束 工程工程常见常见的的约束约束 56 光光滑支承滑支承接接触触对对非自非自由由体的体的约束约束力 作用在力 作用在接接触触处 处 方向方向沿接沿接触触处处的的公公法法线线并并指指向受力物体 向受力物体 故故称为称为法法向向 约束约束力 用力 用表示表示 N F 57 58 2 由柔由柔软软的的绳索绳索 胶带胶带或或链链条等条等构成构成的的柔柔索索约束约束 柔柔索索只只能能受受拉拉力 用力 用表示表示 T F 柔柔索索对物体的对物体的约束约束力力沿沿着着柔柔索背索背向向被约束被约束物体 物体 59 胶带胶带对对轮轮的的约束约束力力沿沿轮缘轮缘的的切切线线方向 方向 为为拉拉力 力 60 3 光光滑铰链滑铰链约束约束 由由两个各两个各穿孔穿孔的的构构件及件及圆柱销钉组圆柱销钉组成成 如如剪刀剪刀 61 约束约束力 力 光光滑铰链滑铰链约束约束 为为孔孔与与轴轴的的配配合合问题 问题 可可用两个用两个正正 交交分力分力表示表示 其其中中有有作用力 作用力 反反作用力作用力关关系系cycycxcx FFFF 一一般般不不必必分析分析销钉销钉受力 受力 当当要分析要分析时时 必必须须把销把销 钉钉单单独取独取出 出 其其中中有有作用力 作用力 反反作用力作用力关关系系cycycxcx FFFF 62 63 4 固固定定铰支铰支座座 约束约束特特点 点 由由上面上面构构件件与与地地面面或或机机架架固固定而定而成成 约束约束力 力 与与圆柱铰链圆柱铰链相相同同 64 固固定定铰支铰支座座 活活动动铰支铰支座座 65 66 5 活活动动铰支铰支座座 辊辊轴轴铰链支铰链支座座 约束约束特特点 点 在在上上述固述固定定铰支铰支座座与与光光滑固滑固定定平平面面之之间间装装有光有光滑滑 辊辊轴轴而而成成 约束约束力 力 构构件受件受到到垂垂直于直于光光滑滑面面的的约束约束力 力 67 活活动动铰支铰支座座 辊辊轴轴支支座座 68 6 球球铰链铰链 约束约束特特点 点 通通过过球球与与球球壳壳将构将构件件连连接接 构构件件可以可以绕绕球球 心心任意任意转转动动 但但构构件件与与球球心心不不能能有有任任何何移移动动 约束约束力力通通过过接接触触点 并点 并指指向向球球心心 是一个不 是一个不能能预先预先确确 定定的的空空间力 间力 可可用用三三个个正正交交分力分力表示表示 69 7 固固定定端端约束约束 约束约束特特点 点 构构件件相相对对约束约束端端既既不不能能移移动动 也也不不能能转转动动 70 71 8 其其它约束它约束 1 径径向向轴轴承承 向 向心心轴轴承承 约束约束特特点 点 轴轴在在轴轴承孔承孔内 内 轴轴为为非自非自由由体 体 轴轴承孔承孔 为约束为约束 72 73 2 止止推轴推轴承承 约束约束特特点 点 止止推轴推轴承比承比向向心心轴轴承承多多一个一个 轴轴向的位向的位移移限制限制 约束约束力 力 比径比径向向轴轴承承多多一个一个轴轴向的向的约束反约束反力 力 亦亦有有三三 个个正正交交分力分力 AzAyAx FFF rrr 74 3 滑滑槽槽与与销钉销钉 约束约束特特点 点 滑滑槽槽对对销钉销钉的的约束约束力力垂垂直于直于滑滑槽槽轴轴线线 75 第第1章静力学基础章静力学基础第第1章静力学基础章静力学基础 1 1 力及其力及其性质性质 1 2 力力矩矩 1 3 力力偶偶及其及其性质性质 1 4 约束约束和和约束约束力力 1 5 研究对象和受力图研究对象和受力图 76 解决力学问题解决力学问题时时 首先首先要要选选定定需需要要进进行行研究的物体 研究的物体 即选择即选择研研 究对象究对象 然然后后根据根据已知已知条件 条件 约束类约束类型型并并结结合合基基本概念本概念和和公理公理 分析分析它它的受力的受力情况情况 这个 这个过过程程称为称为物体的受力分析 物体的受力分析 作用在物体作用在物体上上的力的力有有 一 一类类是是 主主动动力力 如如重重力力 风风力力 气气体体 压压力等 力等 二类二类是 是 被动被动力 力 即即约束约束力 力 1 5 1 5 研究对象和受力图研究对象和受力图 77 受力分析和受力图受力分析和受力图 在受力图在受力图上上应画出应画出所所有有力 主力 主动动力和力和约束约束力力 画受力图画受力图步骤步骤 3 按按约束性质约束性质画出画出所所有有约束约束力力 1 取取所所要研究物体要研究物体为为研究对象研究对象 隔隔离体离体 画出其简图画出其简图 2 画出 画出所所有有主主动动力力 重重力 力 风风力 力 气气体体压压力力 78 例例1 1 轮轮子重子重为为P 拉拉力力为为F AB处处光光 滑滑接接触触 画出 画出轮轮子子的受力图 的受力图 解 画出刚体简图解 画出刚体简图画出主画出主动动力力画出画出约束约束力力 79 例例2 屋架屋架受受均均布布风风力 力 屋架重屋架重 为为 画出 画出屋架屋架的受力图 的受力图 q 画出主画出主动动力力 画出画出约束约束力力 解 解 取取屋架屋架 画出简图画出简图 P 80 水水平平均均质质梁梁AB重重为为 电电动机动机 重重为为 不 不计计杆杆CD的的自自重重 画出画出杆杆CD和和梁梁AB的受力图 的受力图 1 P 例例3 2 P 解 解 取杆取杆 其 其为二为二力力构构件 件 其受力图其受力图如如图图 b CD 81 二二力力杆杆 两两端端铰铰接接 中中间不受力的间不受力的杆杆件 件 82 取取梁梁 其受力图 其受力图如如图图 c AB 若若这这样样画 画 梁梁的受的受 力图力图又如又如何何改改动动 AB杆杆的受力图的受力图能能否否画画