北航理论力学部分课件.ppt

1、2020/7/27,1,1-3 平衡问题的解法,自由体(free body)：可以在空间任意运动的物体,非自由体(constrained body)：运动受到某些限制的物体,2020/7/27,2,非自由体实例,2020/7/27,3,1-3 平衡问题的解法,一、约束与约束力,约 束(constraint)：限制物体运动的条件。,约束体(constraint body)：约束非自由体运动的物体。,列车是非自由体 铁轨是约束体,约束力(constraint force)：约束体作用在非自由体上的力。,铁轨作用在车轮上的力为约束力,2020/7/27,4,1-3 平衡问题的解法,约束力的方向与限制

2、物体运动的方向相反,（一）柔索绳索、 链条、皮带等,假设条件：不计质量 。 约束力特点：力沿柔索方向，受拉。,限制该方向的运动,限制运动的条件,2020/7/27,5,1-3 平衡问题的解法,柔索约束的实例,2020/7/27,6,1-3 平衡问题的解法,（二）光滑面约束,约束力沿公法线方向指向被约束的物体,假设条件：不计摩擦,2020/7/27,7,1-3 平衡问题的解法,不计摩擦时，齿轮间的约束也属于光滑面约束。,2020/7/27,8,1-3 平衡问题的解法,1、固定铰链支座,固定铰链简图,（三）光滑圆柱铰链,2020/7/27,9,1-3 平衡问题的解法,首都机场二号航站楼顶棚拱架支座

3、,2020/7/27,10,1-3 平衡问题的解法,北京南站顶棚拱架支座,2020/7/27,11,1-3 平衡问题的解法,2、连接铰链,注意：作用力与反作用力的关系,2020/7/27,12,1-3 平衡问题的解法,2020/7/27,13,1-3 平衡问题的解法,3、活动铰链支座,4、径向轴承,2020/7/27,14,1-3 平衡问题的解法,固定与可动铰链支座的应用,2020/7/27,15,1-3 平衡问题的解法,（四）光滑球铰链,人造髋关节,2020/7/27,16,1-3 平衡问题的解法,（五）二力构件/二力杆,二力平衡原理：作用于刚体上的两个力为平衡力系的充分必要条件是：此二力等

4、值、反向、共线,若刚体上只有两点受力且不计其质量，则该刚体称为二力构件或二力杆。作用力沿两点连线、大小相等、方向相反。,2020/7/27,17,1-3 平衡问题的解法,二、受力图,根据约束的类型画出研究对象的受力图,例：结构如图所示，不计构件自重，画出AB杆的受力图。,CD杆为二力杆,2020/7/27,18,1-3 平衡问题的解法,例：画出AB杆的受力图,2020/7/27,19,1-3 平衡问题的解法,例：画出滑轮、CD杆、AB杆和整体受力图，不计构建自重。,1、研究滑轮,2、研究CD杆,2020/7/27,20,1-3 平衡问题的解法,3、研究AB杆,4、研究整体,研究整体时，不画物体

5、间的内力,A,2020/7/27,21,例：已知物体的重量为P，求：维持平衡时F 的最小值及其方向。,解：1、取研究对象：,销钉C,2、受力分析画受力图,3、研究CB杆和销钉B,2020/7/27,22,例：结构如图所示，杆重不计，已知 力P，求BC杆的内力和绳BD的拉力。,解：研究铰链B,空间力系,2020/7/27,23,1-3 平衡问题的解法,思考题： 机器人的哪些关节是柱链接铰？ 人手的哪些关节可简化成柱链接铰？,2020/7/27,24,1-3 平衡问题的解法,米开朗基罗： “石头本身就赋予雕像以生命，我只是把多余的部分敲掉了”,哀悼基督（米开朗基罗）,人体关节的简化模型,科学研究： 客观规律存在于自然界中。在研究问题的过程中，我们要抓住主要矛盾，只是把次要的因素去掉了。,2020/7/27,25,本章主要内容,基本概念 平衡、质点（系）、刚体、自由体、非自由体 力系、等效力系、合