工程力學(xué)01-工程力學(xué)基礎(chǔ)

1、Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)第一篇第一篇 工程靜力學(xué)工程靜力學(xué)Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)基本概述基本概述力的定義力的定義： 力是物體間的相互作用（機(jī)械作用）力是物體間的相互作用（機(jī)械作用） 力的作用可以使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，或力的作用可以使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，或者使物體發(fā)生變形者使物體發(fā)生

2、變形 力使物體改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的稱為力使物體改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的稱為“力的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)力的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)”或或“外效應(yīng)外效應(yīng)”力使物體發(fā)生變形的稱為力使物體發(fā)生變形的稱為“力的內(nèi)效應(yīng)力的內(nèi)效應(yīng)”或或“內(nèi)效應(yīng)內(nèi)效應(yīng)”工程靜力學(xué)工程靜力學(xué)材料力學(xué)材料力學(xué) 工程靜力學(xué)研究物體受力與平衡的一般規(guī)律工程靜力學(xué)研究物體受力與平衡的一般規(guī)律物體的平衡物體的平衡： 物體相對(duì)與慣性參考系保持靜止或作勻速直線物體相對(duì)與慣性參考系保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)運(yùn)動(dòng)狀態(tài)Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程

3、力學(xué)p工程力學(xué)的基本概念工程力學(xué)的基本概念p力、力矩、力系和力偶的概念力、力矩、力系和力偶的概念p約束和約束力的概念約束和約束力的概念p受力分析基本方法受力分析基本方法p隔離體選取與受力圖的畫法隔離體選取與受力圖的畫法Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)11 力和力矩力和力矩1.1.1 1.1.1 力的概念力的概念力對(duì)物體的作用效應(yīng)取決于力對(duì)物體的作用效應(yīng)取決于（力的三要素）（力的三要素） 即：力的大小、方向和作用點(diǎn)即：力的大小、方向和作用點(diǎn) 大?。◤?qiáng)度）

4、，方向（方位，指向），作用位置大?。◤?qiáng)度），方向（方位，指向），作用位置力的表示方法：力的表示方法： 圖示法：圖示法：qFFF力的單位：力的單位：N 或或 kN力作用線力作用線書寫法：黑體，書寫法：黑體，明體Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)11 力和力矩力和力矩關(guān)于力的說明關(guān)于力的說明力的作用點(diǎn)是一個(gè)抽象化的位置。力的作用點(diǎn)是一個(gè)抽象化的位置。 當(dāng)兩個(gè)物體接觸較小時(shí)，可以將接觸點(diǎn)看作一當(dāng)兩個(gè)物體接觸較小時(shí)，可以將接觸點(diǎn)看作一個(gè)點(diǎn)，此時(shí)力簡(jiǎn)化為一個(gè)個(gè)點(diǎn)，

5、此時(shí)力簡(jiǎn)化為一個(gè)集中力集中力P； 如果接觸面積較大時(shí)，力在一定的接觸面上分如果接觸面積較大時(shí)，力在一定的接觸面上分布，此時(shí)的力稱為布，此時(shí)的力稱為分布力分布力； Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)11 力和力矩力和力矩關(guān)于力的說明關(guān)于力的說明 如果接觸面積較大時(shí)，力在一定的接觸面上分如果接觸面積較大時(shí)，力在一定的接觸面上分布，此時(shí)的力稱為布，此時(shí)的力稱為分布力分布力； 通常用通常用單位長(zhǎng)度的力表示沿長(zhǎng)度方向上的分布，單位長(zhǎng)度的力表示沿長(zhǎng)度方向上的分布，稱

6、為稱為線分布力線分布力。強(qiáng)弱程度稱。強(qiáng)弱程度稱載荷集載荷集度度q(density of load) 。單位為：。單位為：N/m 力是矢量力是矢量。矢量的模表示大小，矢量的作用線。矢量的模表示大小，矢量的作用線方位加箭頭表示方向，矢量的始端（或末端）表示方位加箭頭表示方向，矢量的始端（或末端）表示力的作用點(diǎn)。力的作用點(diǎn)。Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)11 力和力矩力和力矩1.1.2 1.1.2 作用在剛體上的力的效應(yīng)與力的可傳性作用在剛體上的力的效應(yīng)與

7、力的可傳性力使物體產(chǎn)生兩種運(yùn)動(dòng)效應(yīng)：力使物體產(chǎn)生兩種運(yùn)動(dòng)效應(yīng)：u若力的作用線通過質(zhì)心，則力使物體沿力的方若力的作用線通過質(zhì)心，則力使物體沿力的方向平移向平移u若力的作用線不通過質(zhì)心，則力使物體既發(fā)生若力的作用線不通過質(zhì)心，則力使物體既發(fā)生平移又發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)平移又發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)11 力和力矩力和力矩 只要保持力的大小和方向不變，可以將力的作只要保持力的大小和方向不變，可以將力的作用點(diǎn)沿力的作用線移動(dòng)，剛體的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)不變。用點(diǎn)沿力的作

8、用線移動(dòng)，剛體的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)不變。證明：證明：ABFF1=FF=F1= - F2根據(jù)加減平衡力系公理加上一平衡力系F1，F(xiàn)2原力ABFF1F2根據(jù)加減平衡力系公理減去一平衡力系F，F(xiàn)2ABF1FF2特別說明特別說明：該原理只適用于剛體模型：該原理只適用于剛體模型力的可傳性原理：力的可傳性原理：Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)11 力和力矩力和力矩1.1.3 1.1.3 力對(duì)點(diǎn)之矩力對(duì)點(diǎn)之矩FhA矩心矩心力臂力臂O 力力F與力臂與力臂h的乘積作為力使物體繞固

9、定點(diǎn)產(chǎn)生的乘積作為力使物體繞固定點(diǎn)產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的度量轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的度量力對(duì)點(diǎn)之矩。力對(duì)點(diǎn)之矩。 簡(jiǎn)稱簡(jiǎn)稱“力矩力矩”。記作：。記作：MO(F)1）實(shí)例）實(shí)例2）定義）定義MO(F)=Fh（1-1）力矩單位：力矩單位： N.m 或 kN.mBengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)11 力和力矩力和力矩1.1.3 1.1.3 力對(duì)點(diǎn)之矩力對(duì)點(diǎn)之矩FhAO3）力矩的正負(fù)號(hào)規(guī)定）力矩的正負(fù)號(hào)規(guī)定 力使物體繞矩心力使物體繞矩心逆時(shí)針轉(zhuǎn)向?yàn)檎?，反逆時(shí)針轉(zhuǎn)向?yàn)檎粗疄樨?fù)。之為

10、負(fù)。4）力矩的方位問題）力矩的方位問題OAMO(F)BrFh作用面作用面MO(F)= rF（1-2）xyz力矩矢量方向力矩矢量方向: :右手螺旋定則右手螺旋定則BMO(F)=2AAOBBengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)例：例：求用鉸接結(jié)構(gòu)懸掛在頂面上丁字尺中，各力對(duì)求用鉸接結(jié)構(gòu)懸掛在頂面上丁字尺中，各力對(duì)鉸鉸O點(diǎn)的力矩點(diǎn)的力矩 圖中各力、尺寸、角度均為已知圖中各力、尺寸、角度均為已知aGF2F1cb解：解： 分析：分析：三個(gè)力中三個(gè)力中F1的力作用線通過

11、的力作用線通過O點(diǎn)，其力臂為零點(diǎn)，其力臂為零F2的力作用線垂直其作用點(diǎn)與的力作用線垂直其作用點(diǎn)與O點(diǎn)的連線點(diǎn)的連線G的力作用線與的力作用線與O點(diǎn)有一距離點(diǎn)有一距離O122220()()()OOOMFMFFabMGGcs i n 122220()()()OOOMFMFFabMGGcs i n 122220()()()OOOMFMFFabMGGcs i n # #Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)11 力和力矩力和力矩1.1.4 1.1.4 力系的概念力系的

12、概念兩個(gè)或兩個(gè)以上力的集合稱為兩個(gè)或兩個(gè)以上力的集合稱為“力系力系”FnF2F11）等效力系）等效力系 兩個(gè)力系分別作用于兩個(gè)力系分別作用于同一個(gè)剛體上，產(chǎn)生的運(yùn)同一個(gè)剛體上，產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)效果相同。稱：動(dòng)效果相同。稱：“兩個(gè)兩個(gè)力系等效力系等效”2）平衡力系）平衡力系 作用于剛體上并保持平衡（剛體的狀態(tài)為：作用于剛體上并保持平衡（剛體的狀態(tài)為：靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)）的力系。稱：靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)）的力系。稱：“平衡力平衡力系系”?；??；颉傲懔ο盗懔ο怠盉engbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering

13、 .w.p_chen工程力學(xué)11 力和力矩力和力矩1.1.5 1.1.5 合力矩定理合力矩定理 平面力系的合力對(duì)平面上任一點(diǎn)之矩等于力系平面力系的合力對(duì)平面上任一點(diǎn)之矩等于力系中所有力對(duì)同一點(diǎn)矩的代數(shù)和。中所有力對(duì)同一點(diǎn)矩的代數(shù)和。合力矩定理合力矩定理 設(shè)：平面力系（設(shè)：平面力系（F1、F2 、 、Fn），可以合成），可以合成為一個(gè)合力為一個(gè)合力FR， 則可以證明：則可以證明：MO(FR)=MO(F1)+MO(F2)+MO(Fn) =S SMO (Fi)（1-3）Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Eng

14、ineering .w.p_chen工程力學(xué) 作用力作用力F=20N，AB=2m，BC=1.5m， 角角q q=30。 求：力求：力F對(duì)于對(duì)于A的矩的矩 。例例1-2解：解：hF1F2分析力對(duì)分析力對(duì)A的矩的有關(guān)量的矩的有關(guān)量分解力分解力F，形成分力，形成分力F1 =F.sinq q= 10kNF2 =F.cosq q= 17.32kN用合理矩計(jì)算用合理矩計(jì)算MA(F) =MA(F1)+ MA(F2 )= 101.5 17.322= 19.46 (N.m)# #Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engi

15、neering .w.p_chen工程力學(xué) 作用于齒輪上的嚙合力作用于齒輪上的嚙合力Pn=1kN，齒輪的分度，齒輪的分度園直徑園直徑D=160mm，壓力角，壓力角=20 求嚙合力求嚙合力Pn對(duì)于輪心對(duì)于輪心O的矩的矩 PndrhPt PnPr解法一：解法一：按力矩定義直接求解按力矩定義直接求解力臂：力臂：h=rcos =(d/2)cos 解得：解得：解法二：解法二： 按合力矩定理求解按合力矩定理求解將力分解為沿半徑方向和沿圓周切線將力分解為沿半徑方向和沿圓周切線方向的兩個(gè)力方向的兩個(gè)力Pt=Pn.cos ，Pr=Pn.sin 由合力矩定理由合力矩定理例例MO(Pn) = Pn .h=75.2N

16、.m=Pn cos d2MO(Pn) = MO(Pt) - - MO(Pr) =Pt.r+0=75.2N.m=Pn cos+0d2# #Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)12 力偶及其性質(zhì)力偶及其性質(zhì)1.2.1 1.2.1 力偶力偶最簡(jiǎn)單、最基本的力系最簡(jiǎn)單、最基本的力系1）定義：）定義： 由兩個(gè)等值、反向、不共線的（平行）由兩個(gè)等值、反向、不共線的（平行）力組成的力系稱為力組成的力系稱為力偶力偶， 記作記作(F，F(xiàn) )BAFhF力偶作用面力偶作用面力偶

17、臂力偶臂2）實(shí)例：）實(shí)例： 力偶是對(duì)物體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，用組成力偶的力偶是對(duì)物體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，用組成力偶的兩個(gè)力對(duì)該點(diǎn)之矩之和度量?jī)蓚€(gè)力對(duì)該點(diǎn)之矩之和度量Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)12 力偶及其性質(zhì)力偶及其性質(zhì)1.2.1 1.2.1 力偶力偶最簡(jiǎn)單、最基本的力系最簡(jiǎn)單、最基本的力系3）力偶矩：）力偶矩： 度量力偶大小的量稱為度量力偶大小的量稱為“力偶矩力偶矩” 記作記作BAFhFM=Fh（1-4）4）符號(hào)規(guī)定：）符號(hào)規(guī)定：逆時(shí)針轉(zhuǎn)向?yàn)檎鏁r(shí)針轉(zhuǎn)

18、向?yàn)檎?）特別說明：）特別說明：力偶矩的大小和轉(zhuǎn)向與矩心位置無關(guān)。力偶矩的大小和轉(zhuǎn)向與矩心位置無關(guān)。即：力偶中的兩個(gè)力對(duì)任一點(diǎn)的矩之和均相等，即：力偶中的兩個(gè)力對(duì)任一點(diǎn)的矩之和均相等，它們的值恒等于力偶中的一個(gè)力與力偶臂的乘積。它們的值恒等于力偶中的一個(gè)力與力偶臂的乘積。因此，在討論力偶作用效應(yīng)時(shí)，不需要指明矩心因此，在討論力偶作用效應(yīng)時(shí)，不需要指明矩心Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)12 力偶及其性質(zhì)力偶及其性質(zhì)1.2.2 1.2.2 力偶的性質(zhì)力偶

19、的性質(zhì)性質(zhì)一：性質(zhì)一：力偶不能與一個(gè)力等效力偶不能與一個(gè)力等效也不能與一個(gè)力相平衡也不能與一個(gè)力相平衡性質(zhì)二：性質(zhì)二： 只要保持力偶的轉(zhuǎn)向和力偶矩的大小不變，只要保持力偶的轉(zhuǎn)向和力偶矩的大小不變，可以同時(shí)改變力和力偶臂的大小?？梢酝瑫r(shí)改變力和力偶臂的大小。 或在其作用面內(nèi)任意移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，而不改或在其作用面內(nèi)任意移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)，而不改變力偶對(duì)物體的作用效應(yīng)。變力偶對(duì)物體的作用效應(yīng)。F=10NF=10Nd=4 m=F =20Nd=2 mF=20N=F=8NF=8Nd=5 mM=40N.mMM力偶的力偶的表示表示Bengbu college . The Department of Mechanical

20、and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)12 力偶及其性質(zhì)力偶及其性質(zhì)1.2.3 1.2.3 力偶系及其合成力偶系及其合成1）力偶系：）力偶系：由兩個(gè)或兩個(gè)以上的力偶組成的系統(tǒng)由兩個(gè)或兩個(gè)以上的力偶組成的系統(tǒng)2）力偶的合成：）力偶的合成： 對(duì)于處于同一平面內(nèi)的力偶可以對(duì)于處于同一平面內(nèi)的力偶可以合成一個(gè)合力偶，合成一個(gè)合力偶， 合力偶的力偶矩等于力偶系中所有力偶矩的合力偶的力偶矩等于力偶系中所有力偶矩的代數(shù)和。即：代數(shù)和。即：M= M1 +M2 + + Mi + Mn= S SMiBengbu college . The Department of

21、Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)l例例2-5求：求： 作用于工件上的合力偶矩大小。作用于工件上的合力偶矩大小。已知：已知：M1=M2=10N.m，M3=20N.m。解：解：FAFBM= M1 M2 M3#= 10 10 20= 40kN.mBengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)13 約束與約束力約束與約束力1.3.1 1.3.1 約束與約束力概念約束與約束力概念對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)或位移起限制

22、作用的連接物體。對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)或位移起限制作用的連接物體。1）約束：）約束：2）約束力：）約束力： 由物體和與之連接的約束物體之間產(chǎn)生的由物體和與之連接的約束物體之間產(chǎn)生的相互作用力。相互作用力。3）力的分類：）力的分類：重力、載荷、引力及各種動(dòng)力重力、載荷、引力及各種動(dòng)力主動(dòng)力主動(dòng)力約束產(chǎn)生的約束力約束產(chǎn)生的約束力被動(dòng)力被動(dòng)力主動(dòng)力的大小、方向和作用點(diǎn)一般是已知的。主動(dòng)力的大小、方向和作用點(diǎn)一般是已知的。被動(dòng)力的大小是未知的；其方向取決與主動(dòng)力被動(dòng)力的大小是未知的；其方向取決與主動(dòng)力Bengbu college . The Department of Mechanical and Electr

23、onical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)13 約束與約束力約束與約束力1.3.2 1.3.2 柔性約束柔性約束工程中常用的約束分析工程中常用的約束分析由柔軟的繩索、膠帶或鏈條等構(gòu)成的約束由柔軟的繩索、膠帶或鏈條等構(gòu)成的約束PAAPFTOAATAFT2FT1FT1FT2柔索只能受拉力，又稱柔索只能受拉力，又稱張力張力。用用 FT或或T 表示。表示。柔性約束對(duì)物體的約束力柔性約束對(duì)物體的約束力沿著柔體背向被約束物體。沿著柔體背向被約束物體。Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engin

24、eering .w.p_chen工程力學(xué)13 約束與約束力約束與約束力1.3.3 1.3.3 光滑剛性面約束光滑剛性面約束工程中常用的約束分析工程中常用的約束分析FN切線切線公法線公法線FN切線切線FN光滑剛性接觸對(duì)物體的約束力，作用在接觸處；光滑剛性接觸對(duì)物體的約束力，作用在接觸處；方向沿接觸處的公法線并指向受力物體，故稱為方向沿接觸處的公法線并指向受力物體，故稱為“法向約束力法向約束力”，用，用 FN 表示。表示。Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)1

25、3 約束與約束力約束與約束力1.3.4 1.3.4 光滑鉸鏈約束光滑鉸鏈約束工程中常用的約束分析工程中常用的約束分析（軸承、鉸鏈、鉸鏈支座等）（軸承、鉸鏈、鉸鏈支座等）1）固定鉸支座：）固定鉸支座：OAFA當(dāng)不計(jì)摩擦?xí)r，軸與孔在接觸為光當(dāng)不計(jì)摩擦?xí)r，軸與孔在接觸為光滑接觸約束滑接觸約束法向約束力。法向約束力。約束力作用在接觸處，沿徑向指向軸心。約束力作用在接觸處，沿徑向指向軸心。FyFx分析時(shí)把約束力分解為兩個(gè)互相垂直的力分量分析時(shí)把約束力分解為兩個(gè)互相垂直的力分量符號(hào)符號(hào)Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronica

26、l Engineering .w.p_chen工程力學(xué)13 約束與約束力約束與約束力1.3.4 1.3.4 光滑鉸鏈約束光滑鉸鏈約束工程中常用的約束分析工程中常用的約束分析（軸承、鉸鏈、鉸鏈支座等）（軸承、鉸鏈、鉸鏈支座等）2）輥軸支座：）輥軸支座：（活動(dòng)鉸支座）（活動(dòng)鉸支座）固定鉸支座與光滑固定平面之固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑輥軸而成。間裝有光滑輥軸而成。符號(hào)符號(hào)構(gòu)件受到構(gòu)件受到光滑面的約束力。光滑面的約束力。FNBengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工

27、程力學(xué)13 約束與約束力約束與約束力1.3.4 1.3.4 光滑鉸鏈約束光滑鉸鏈約束工程中常用的約束分析工程中常用的約束分析（軸承、鉸鏈、鉸鏈支座等）（軸承、鉸鏈、鉸鏈支座等）3）鉸鏈約束：）鉸鏈約束：（中間鉸）（中間鉸）由兩個(gè)各穿孔的構(gòu)件及圓柱銷釘組成，如剪刀。由兩個(gè)各穿孔的構(gòu)件及圓柱銷釘組成，如剪刀。銷銷 釘釘構(gòu)件構(gòu)件1構(gòu)件構(gòu)件2C簡(jiǎn)化圖簡(jiǎn)化圖約束力可用兩個(gè)正交分力表示約束力可用兩個(gè)正交分力表示FNFCyFCxBengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)13

28、約束與約束力約束與約束力1.3.4 1.3.4 光滑鉸鏈約束光滑鉸鏈約束工程中常用的約束分析工程中常用的約束分析（軸承、鉸鏈、鉸鏈支座等）（軸承、鉸鏈、鉸鏈支座等）4）球形鉸鏈支座：）球形鉸鏈支座：（球鉸支座）（球鉸支座）支座支座球殼球殼構(gòu)件構(gòu)件球球通過球與球殼將構(gòu)件連接，通過球與球殼將構(gòu)件連接，構(gòu)件可以繞球心任意轉(zhuǎn)動(dòng)，構(gòu)件可以繞球心任意轉(zhuǎn)動(dòng)，但構(gòu)件與球心不能有任何移動(dòng)。但構(gòu)件與球心不能有任何移動(dòng)。約束力可用三個(gè)正交分力表示。約束力可用三個(gè)正交分力表示。AFCzFCxFCyBengbu college . The Department of Mechanical and Electronica

29、l Engineering .w.p_chen工程力學(xué)13 約束與約束力約束與約束力1.3.5 1.3.5 滑動(dòng)軸承與推力軸承滑動(dòng)軸承與推力軸承工程中常用的約束分析工程中常用的約束分析軸承結(jié)構(gòu)與作用：軸承結(jié)構(gòu)與作用：FAyFAzFAxFBzFBx滑動(dòng)軸承約束力為兩個(gè)分量滑動(dòng)軸承約束力為兩個(gè)分量推力軸承多一個(gè)軸向的約束反力推力軸承多一個(gè)軸向的約束反力有三個(gè)正交分力有三個(gè)正交分力FAx , FAy , FAz 。Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)14 平衡的

30、概念平衡的概念物體的物體的平衡平衡 平衡是指物體相對(duì)于慣性參考系處于靜止平衡是指物體相對(duì)于慣性參考系處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)或勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 在力的作用下，不是所有的物體都能夠處在力的作用下，不是所有的物體都能夠處于平衡狀態(tài)，于平衡狀態(tài)， 只有作用在物體上的力滿足一定只有作用在物體上的力滿足一定條件時(shí)才能處于平衡。條件時(shí)才能處于平衡。 使物體處于平衡時(shí)力系使物體處于平衡時(shí)力系所達(dá)到的條件所達(dá)到的條件平衡條件平衡條件工程中，以地球作為參考系。物體相對(duì)于地面工程中，以地球作為參考系。物體相對(duì)于地面靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，稱其為靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)狀態(tài)，稱其為“平衡平衡”Bengbu coll

31、ege . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)14 平衡的概念平衡的概念1.4.1 1.4.1 二力平衡與二力構(gòu)件二力平衡與二力構(gòu)件 作用在剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡的作用在剛體上的兩個(gè)力，使剛體保持平衡的充要條件是：充要條件是： 該兩力的大小相等、方向相反，且在同一直該兩力的大小相等、方向相反，且在同一直線上。線上。ABF2F1BAF1F2滿足二力平衡的物體稱：滿足二力平衡的物體稱：二力桿二力桿，二力構(gòu)件二力構(gòu)件二力構(gòu)件必須是剛體二力構(gòu)件必須是剛體F1F2F2F1柔性物體柔性物體B

32、engbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)14 平衡的概念平衡的概念1.4.2 1.4.2 不平行的三力平衡條件不平行的三力平衡條件 作用在剛體上、作用線處于同一平面內(nèi)的三作用在剛體上、作用線處于同一平面內(nèi)的三個(gè)互不平行力如平衡，三力的作用線必須匯交與個(gè)互不平行力如平衡，三力的作用線必須匯交與一點(diǎn)。一點(diǎn)。F12=F1+F2DCBAF3F2F1F1F2F12根據(jù)力平行四邊形法則由二力平衡條件F3F1F2 三力平衡，三個(gè)力三力平衡，三個(gè)力矢量將組成首尾相連的矢量將組成

33、首尾相連的順序構(gòu)成一個(gè)封閉的三順序構(gòu)成一個(gè)封閉的三角形。角形。力三角形封閉力三角形封閉Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)14 平衡的概念平衡的概念1.4.3 1.4.3 加減平衡力系原理加減平衡力系原理 在已知力系上加上或減去任意平衡力系，并在已知力系上加上或減去任意平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效應(yīng)不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效應(yīng)AFF1 + F2 = 0BCF2F1+ +- -Bengbu college . The Department of M

34、echanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)15 受力分析方法與過程受力分析方法與過程1.5.1 1.5.1 受力分析概述受力分析概述工程設(shè)計(jì)中對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)問題（工程設(shè)計(jì)中對(duì)構(gòu)件設(shè)計(jì)問題（受力分析受力分析）p分析構(gòu)件上的作用力。哪些已知，哪些未知？分析構(gòu)件上的作用力。哪些已知，哪些未知？p適當(dāng)選擇物體，建立已知力與未知力之間的關(guān)系；適當(dāng)選擇物體，建立已知力與未知力之間的關(guān)系；p應(yīng)用平衡條件和平衡方程，確定全部未知力應(yīng)用平衡條件和平衡方程，確定全部未知力Bengbu college . The Department of Mechanic

35、al and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)15 受力分析方法與過程受力分析方法與過程1.5.1 1.5.1 受力分析概述受力分析概述p首先解除所研究的物體與之相連接物體之間的首先解除所研究的物體與之相連接物體之間的聯(lián)系聯(lián)系“解除約束解除約束，取隔離體取隔離體”p分析隔離體上作用有幾個(gè)力，每個(gè)力的大小、分析隔離體上作用有幾個(gè)力，每個(gè)力的大小、作用線、指向；作用線、指向；n已知的主動(dòng)力按原有形式分析已知的主動(dòng)力按原有形式分析n未知力根據(jù)約束類型、形式分析未知力根據(jù)約束類型、形式分析p在隔離體圖上畫出全部受力（主動(dòng)、約束）在隔離體圖上畫出全部受力（主動(dòng)

36、、約束）受力圖受力圖受力分析步驟：受力分析步驟：Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)15 受力分析方法與過程受力分析方法與過程1.5.2 1.5.2 受力圖繪制方法應(yīng)用舉例受力圖繪制方法應(yīng)用舉例例例碾子重為碾子重為 P，拉力為，拉力為F ，A、B 處處光滑接觸，畫出碾子的受力圖。光滑接觸，畫出碾子的受力圖。解：解：ABPF畫出主動(dòng)力畫出主動(dòng)力畫出約束力畫出約束力畫出簡(jiǎn)圖（隔離體）畫出簡(jiǎn)圖（隔離體）PFBAFNBFNA# #Bengbu college .

37、The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)15 受力分析方法與過程受力分析方法與過程1.5.2 1.5.2 受力圖繪制方法應(yīng)用舉例受力圖繪制方法應(yīng)用舉例例例1-1-不計(jì)三鉸拱橋的自重與摩擦，不計(jì)三鉸拱橋的自重與摩擦，畫出畫出左左、右右拱拱AC、CB的受力的受力圖與系統(tǒng)圖與系統(tǒng)整體整體受力圖。受力圖。右拱右拱 CB為二力構(gòu)件，為二力構(gòu)件，F(xiàn)ACB解：解：其受力圖如圖所示其受力圖如圖所示取右拱為研究對(duì)象取右拱為研究對(duì)象CBFBFCBengbu college . The Department of

38、Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)取左拱取左拱AC , 其受力圖如圖所示其受力圖如圖所示FACFCFAyFAx系統(tǒng)整體受力圖如圖所示系統(tǒng)整體受力圖如圖所示FACBFBFAyFAxFACBCBFBFCBengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)考慮到左拱考慮到左拱AC在三個(gè)力在三個(gè)力作用下平衡，作用下平衡， 也可按也可按三力平衡匯交原理三力平衡匯交原理畫出左拱畫出左拱 AC的受力圖，如圖所示的受

39、力圖，如圖所示ACFFCFA此時(shí)整體受力圖，如圖所示此時(shí)整體受力圖，如圖所示FACBFBFAFACBCBFBFC# #Bengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.p_chen工程力學(xué)15 受力分析方法與過程受力分析方法與過程1.5.2 1.5.2 受力圖繪制方法應(yīng)用舉例受力圖繪制方法應(yīng)用舉例例例1-1- 不計(jì)自重的梯子放在光不計(jì)自重的梯子放在光滑水平地面上滑水平地面上 畫出繩子、梯子左、右畫出繩子、梯子左、右兩部分及整個(gè)系統(tǒng)受力圖。兩部分及整個(gè)系統(tǒng)受力圖。GCBAED繩子受力圖如圖所示繩子受力圖如圖所示解：解：DEFEFD梯子左邊部分受力圖梯子左邊部分受力圖GADCFAFDFCyFCx梯子右邊部分受力圖梯子右邊部分受力圖CBEFBFTFCxFCyBengbu college . The Department of Mechanical and Electronical Engineering .w.