机械设计第二章

机械设计第二章课件第1页，课件共36页，创作于2023年2月静力学基本概念与受力图力的概念

力是物体间相互的机械作用，其结果是使物体的运动状态发生改变（外效应）或使物体产生变形（内效应）。力对物体的作用效果与力的大小、方向、作用点相关，其称为力的三要素。因此，力是矢量。第2页，课件共36页，创作于2023年2月分布力用q表示，单位KN/m，称为载荷集度qqm集中力单位N,KN用黑体大写字母表示是矢量，如F，Q，WF、Q、W只表示大小手写时用表示静力学基本概念与受力图力的概念第3页，课件共36页，创作于2023年2月力系：平衡：作用在物体上的一群力物体相对地面（惯性参考系）处于静止或匀速直线平动的状态，称此物体处于平衡状态作用于物体上，使物体保持平衡的力系平衡力系：平衡力系中任一个力都是其余力的平衡力平衡力：静力学基本概念与受力图第4页，课件共36页，创作于2023年2月为研究平衡规律进行力系简化用一个简单且与之等效的力系代替一个复杂力系力系简化：两力系对同一物体作用效果相同，则此二力系等效等效力系：若一个力与一个力系等效，则该力称为力系的合力合力：力系中各个力称为分力分力：第5页，课件共36页，创作于2023年2月静力学基本概念与受力图公理一、力的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，其大小和方向由以这两个力为边的平行四边形的对角线所确定。

FR=F1+F2基本公理与定理第6页，课件共36页，创作于2023年2月公理二、二力平衡条件作用于刚体上的两个力平衡的充分必要条件是：此二力大小相等，方向相反，且沿同一直线。对变形体来说，这只是必要条件，而非充分条件静力学基本概念与受力图基本公理与定理第7页，课件共36页，创作于2023年2月公理三、加减平衡力系公理在作用于刚体的任一力系上，加上或者减去任意一个平衡力系，不改变原力系对刚体的作用效果。该公理对变形体只是必要条件，而非充分条件。（力系的等效代换条件）静力学基本概念与受力图基本公理与定理第8页，课件共36页，创作于2023年2月只适用于刚体，由此可得如下推论：（力的可传性）作用于刚体的力可沿其作用线移至刚体的任一点，而不改变此力对刚体的效应。AFAFBF1F2BF1F1=F2F1=FF=F2静力学基本概念与受力图基本公理与定理第9页，课件共36页，创作于2023年2月公理四：作用与反作用公理两物体间相互作用的力，总是大小相等，方向相反，沿同一直线，分别作用在两个物体上。（力总是成对出现）作用力与反作用力常用相同字母F，F

表示。静力学基本概念与受力图基本公理与定理第10页，课件共36页，创作于2023年2月约束与约束反力约束：由周围物体构成的阻碍非自由物体运动的限制条件约束反力：约束对物体的作用力，也称反力主动力：使物体运动或有运动趋势的力，也称载荷被动力：由主动力的作用引起的作用力，通常是指约束反力确定约束反力的准则：它的作用点在约束与被约束物体相互接触处，它的方向应与约束所能限制的运动方向相反,大小将由平衡条件求出。T自由体：能在空间作任意运动的物体。非自由体：受到了其他物体的限制，在某些方向上不能运动的物体。第11页，课件共36页，创作于2023年2月约束绳索、链条、皮带柔性约束产生的约束力沿着绳子的方向，只能使绳子受拉，不能使绳子受压。1、柔性体约束柔性约束，柔性约束一般是通过缆索连接物体，产生的约束力是一个拉力第12页，课件共36页，创作于2023年2月柔性体约束只能承受拉力，所以它们的约束反力是作用在接触点，方向沿柔性体轴线，背离被约束物体。是离点而去的力。由柔软的绳索、链条或皮带构成的柔性体约束PPTS1S'1S'2S2第13页，课件共36页，创作于2023年2月光滑面约束就是两个物体接触或连接的地方是光滑的，没有摩擦力，或摩擦力很小，可以忽略不计。

由于没有摩擦力，光滑面约束的约束力一定沿着两个接触面的公法线方向。2、光滑面约束第14页，课件共36页，创作于2023年2月约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体是向点而来的力。光滑接触面约束

(光滑指摩擦不计)PNNPNANB第15页，课件共36页，创作于2023年2月凸轮顶杆机构第16页，课件共36页，创作于2023年2月3.光滑圆柱铰链约束①圆柱铰链销钉第17页，课件共36页，创作于2023年2月AA第18页，课件共36页，创作于2023年2月a)固定铰支座第19页，课件共36页，创作于2023年2月固定铰支座的几种表示:第20页，课件共36页，创作于2023年2月b)滚动铰支座（辊轴支座）的几种表示:第21页，课件共36页，创作于2023年2月4.光滑向心颈轴承第22页，课件共36页，创作于2023年2月简单刚架的受力分析第23页，课件共36页，创作于2023年2月

把研究的物体（也称研究对象）从周围物体的约束中分离出来，单独画出这个物体的轮廓图形，并将作用在它上面的主动力和约束反力，全部画在分离出的物体轮廓图形上，这样得到的图形称为受力图，有时也叫分离体图。物体的受力分析受力图力学模型图高炉上料滑车受力图第24页，课件共36页，创作于2023年2月受力图1、取研究对象（隔离体）——将所要研究的物体从周围物体中单独拿出来2、在其上画出所有的主动力和所有的约束反力。例：分别画出圆及杆AB的受力图。ACB600P解：PN1N2ABYAXASBCN2

画约束反力时，一定要按照约束的固有性质画图！第25页，课件共36页，创作于2023年2月1）力在坐标轴上的投影OFyabXFxyxABFb1a1Y

平面力系1、平面汇交力系合成的解析法第26页，课件共36页，创作于2023年2月2）合力投影定理合力在任意轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和。1、平面汇交力系合成的解析法第27页，课件共36页，创作于2023年2月3）平面汇交力系平衡方程及其应用}平面汇交力系平衡的解析条件是各力在x轴和y轴上投影的代数和分别等于零，称为平面汇交力系平衡方程。第28页，课件共36页，创作于2023年2月+_F使物体绕O点转动效应的物理量称为力F对O点的力矩。O称为力矩中心。点到力的作用线的垂直距离称为力臂。F对O点之矩：力矩力矩的单位：牛顿米(N·m)或千牛顿米(kN·m)矩心力臂F1）平面力对点的矩（力矩）力矩是力对点之矩，是使物体绕一点转动效应的度量。这里研究的是力对其作用面上的点之矩。2、平面力偶系第29页，课件共36页，创作于2023年2月2）合力矩定理

的合力为

设力系

，则对该平面内的任一点，有

即：合力对某点之矩等于其各分力对同一点之矩的代数和。

对于平面力系：第30页，课件共36页，创作于2023年2月3)力偶的概念由两个等值、反向、不共线的（平行）力组成的力系称为力偶，记作(1)力偶?F1F2第31页，课件共36页，创作于2023年2月力偶的两个力之间的垂直距离称为力偶臂，力偶所在的平面称为力偶的作用面。力偶矩的计算：力偶矩是一个代数量，其绝对值等于力的大小与力偶臂的乘积，一般以逆时针转向为正，反之则为负。力偶矩的单位与力矩相同。力偶只改变物体的转动状态(2）力偶矩

第32页，课件共36页，创作于2023年2月====同平面内力偶的等效原理第33页，课件共36页，创作于2023年2月(3)平面力偶系的合成和平衡条件

平面力偶系：作用在刚体同一平面的若干个力偶。力偶系合成：在同平面内的任意个力