机械设计基础1 静力学基础(1)课件

机械设计基础湖南电子科技职院第一讲静力学基础（一）目录

静力学简介1

静力学基本概念2

静力学基本定律3

静力学基础一、工程力学研究内容（一）研究物体机械运动一般规律

机械运动——物体在空间的位置随时间的变化例如：汽车的行驶、齿轮的啮合等。

（二）研究有关构件的强度、刚度、稳定性理论

（三）包括静力学、材料力学、运动学和动力学的有关内容。航空航天

静力学基础

静力学基础

静力学基础

静力学基础静力学•研究机械运动的特殊情况：物体处于平衡的问题•包括如何将工程实际中比较复杂的力系加以简化以及物体平衡的条件•静力学是学习材料力学、运动学和动力学的基础如何学习本课程•善于观查分析，具有一定抽象思维•会应用所学的定理和公式，多做习题•理论联系实践

静力学基础

受力分析

力系的等效

力系的简化

力系的平衡刚体静力学的基础动力学的基础

工程设计的基础

静力学基础力系的简化

平衡问题在工程中应用力系的平衡第一章静力学基础静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。

受力分析研究内容§1.1静力学基本概念平衡的概念刚体的概念力的概念力系的概念等效的概念静力学基本概念刚体的概念

一、刚体的概念

所谓刚体是指在力的作用下不发生变形的物体。

大小不改变

形状无变化二、质点的概念

所谓质点，是指具有一定质量而形状与大小可忽略不计的物体。

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力的概念

1．定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变物体的运动状态或使物体发生形变。（这种作用，有的是接触作用，也有的是“场”对物体的作用。）2.力的效应：①运动效应(外效应):运动形式的改变、运动方向的改变、运动速度（加速度）的改变等；

②变形效应(内效应)：拉伸、弯曲、扭转、剪切及组合变形三、力的概念

力的概念

大小：相互作用的强弱；力的单位KN、N方向：自由静止的质点受力后产生的运动方向；作用点（作用位置）：AF

力是矢量，本章静力学建立在力的矢量数学基础上，称为矢量静力学。

4.力的表示

力的概念

②图示法：力是矢量，可以用一个定位的有向线段来表示力。AFKL

印刷体用黑体字，手写时用或表示。定位有向线段的长短称为力的大小。定位有向线段箭头所指方向称为力的作用方向。A点为该定位有向线段的终点或者起点）称为力的作用点沿力矢F（定位有向线段）的直线KL称为力的作用线。返回

力系的概念

力系是作用于同一物体或者物体系统上的一群力的统称。记为：ABCDF4F1F2F3

力系等效的概念

若两力系对物体的作用效应完全相同，则两个力系为等效力系。记为：

1.等效的两个力系可以相互代替，称为力系的等效替换。

力系等效的概念3.当一个力的作用效应同一个力系的作用效应相同时，该力就称为该力系的合力。记为：

该力系中各力称为其合力的分力或分量。求合力的过程称为力系的合成2.用一个简单的力系等效替换一个复杂的力系，这就是力系的简化。返回3.方向规定：逆时针转动为正2.表示方法：1.力偶：是指两个等值、反向、平行的力所组成的力；是表示物体转动效应的量度。五、力偶矩

静力学基础平衡的概念

所谓平衡，是指物体相对于惯性参考系保持静止或做匀速直线运动。平衡的概念

物体在力系作用下处于平衡，则称这个力系为平衡力系。记为：

平衡力系对刚体作用的外效应为零。习惯上说平衡力系中某几个力和其余各力自平衡。研究刚体上作用力间的相互平衡条件及应用是静力学的任务之一。返回二力平衡公理公理一：二力平衡公理

作用在同一刚体上的两个力，使刚体平衡的充分必要条件是此二力等值、反向、共线。（大小相等）（方向相反）二力平衡公理1.工程上常遇到只受两个力作用而平衡的构件，称为二力构件或二力杆。二力构件

*说明：二力平衡公理

2.二力平衡公理是刚体平衡最基本的规律，也是力系平衡的最基本数量关系。应用二力平衡，可确定某些未知力的方位。3.二力平衡公理对刚体而言是充要条件，对变形体和多体而言是必要条件。返回加减平衡力系公理公理二：加减平衡力系公理

在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。推论1：力的可传性

作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一点，而不改变该力对刚体的效应。加减平衡力系公理如图在刚体B点上沿力F的作用线，加上一对平衡力F1和F2，使，即：

，得,故

力是滑移矢量，力的可传性只限于研究力的外效应返回平行四边形公理公理三：平行四边形公理

作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。（α为F1和F2的夹角）平行四边形公理

推广：求n个共点力之和时，可通过矢量求和的多边形法则，得力多边形。将各分力矢首尾相接形成一条折线，得到一个称为力链的开口的力多边形，加上闭合边即得到力多边形。其中，闭合边上的力矢FR（由折线的起点指向折线的终点）称为共点力的合力矢量，O点为合力作用点。力多边形法则求合力，仅适用于汇交力系，且合力作用点仍在原力系汇交点。改变个分力的作图顺序，力多边形改变，但闭合边上的力矢FR不变。平行四边形公理

推论2：三力平衡汇交定律

刚体受三个共面但互不平行的力作用而平衡时，若其中两力作用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共面。（必共面，在特殊情况下，力在无穷远处汇交——平行力系。）返回作用与反作用公理

公理四：作用与反作用公理

两物体间的作用力与反作用力总是同时存在的，且两力的大小相等、方向相反、沿着同一直线，分别作用在相互作用的两个物体上。

等值、反向、共线、异体、且同时存在[例]吊灯返回