機(jī)械設(shè)計(jì)第二章

機(jī)械設(shè)計(jì)第二章課件第一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一靜力學(xué)基本概念與受力圖力的概念

力是物體間相互的機(jī)械作用，其結(jié)果是使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變（外效應(yīng)）或使物體產(chǎn)生變形（內(nèi)效應(yīng)）。力對(duì)物體的作用效果與力的大小、方向、作用點(diǎn)相關(guān)，其稱為力的三要素。因此，力是矢量。第二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一分布力用q表示，單位KN/m，稱為載荷集度qqm集中力單位N,KN用黑體大寫字母表示是矢量，如F，Q，WF、Q、W只表示大小手寫時(shí)用表示靜力學(xué)基本概念與受力圖力的概念第三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一力系：平衡：作用在物體上的一群力物體相對(duì)地面（慣性參考系）處于靜止或勻速直線平動(dòng)的狀態(tài)，稱此物體處于平衡狀態(tài)作用于物體上，使物體保持平衡的力系平衡力系：平衡力系中任一個(gè)力都是其余力的平衡力平衡力：靜力學(xué)基本概念與受力圖第四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一為研究平衡規(guī)律進(jìn)行力系簡化用一個(gè)簡單且與之等效的力系代替一個(gè)復(fù)雜力系力系簡化：兩力系對(duì)同一物體作用效果相同，則此二力系等效等效力系：若一個(gè)力與一個(gè)力系等效，則該力稱為力系的合力合力：力系中各個(gè)力稱為分力分力：第五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一靜力學(xué)基本概念與受力圖公理一、力的平行四邊形法則作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可以合成為一個(gè)合力，合力的作用點(diǎn)也在該點(diǎn)，其大小和方向由以這兩個(gè)力為邊的平行四邊形的對(duì)角線所確定。FR=F1+F2基本公理與定理第六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一公理二、二力平衡條件作用于剛體上的兩個(gè)力平衡的充分必要條件是：此二力大小相等，方向相反，且沿同一直線。對(duì)變形體來說，這只是必要條件，而非充分條件靜力學(xué)基本概念與受力圖基本公理與定理第七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一公理三、加減平衡力系公理在作用于剛體的任一力系上，加上或者減去任意一個(gè)平衡力系，不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效果。該公理對(duì)變形體只是必要條件，而非充分條件。（力系的等效代換條件）靜力學(xué)基本概念與受力圖基本公理與定理第八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一只適用于剛體，由此可得如下推論：（力的可傳性）作用于剛體的力可沿其作用線移至剛體的任一點(diǎn)，而不改變此力對(duì)剛體的效應(yīng)。AFAFBF1F2BF1F1=F2F1=FF=F2靜力學(xué)基本概念與受力圖基本公理與定理第九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一公理四：作用與反作用公理兩物體間相互作用的力，總是大小相等，方向相反，沿同一直線，分別作用在兩個(gè)物體上。（力總是成對(duì)出現(xiàn)）作用力與反作用力常用相同字母F，F(xiàn)表示。靜力學(xué)基本概念與受力圖基本公理與定理第十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一約束與約束反力約束：由周圍物體構(gòu)成的阻礙非自由物體運(yùn)動(dòng)的限制條件約束反力：約束對(duì)物體的作用力，也稱反力主動(dòng)力：使物體運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，也稱載荷被動(dòng)力：由主動(dòng)力的作用引起的作用力，通常是指約束反力確定約束反力的準(zhǔn)則：它的作用點(diǎn)在約束與被約束物體相互接觸處，它的方向應(yīng)與約束所能限制的運(yùn)動(dòng)方向相反,大小將由平衡條件求出。T自由體：能在空間作任意運(yùn)動(dòng)的物體。非自由體：受到了其他物體的限制，在某些方向上不能運(yùn)動(dòng)的物體。第十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一約束繩索、鏈條、皮帶柔性約束產(chǎn)生的約束力沿著繩子的方向，只能使繩子受拉，不能使繩子受壓。1、柔性體約束柔性約束，柔性約束一般是通過纜索連接物體，產(chǎn)生的約束力是一個(gè)拉力第十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一柔性體約束只能承受拉力，所以它們的約束反力是作用在接觸點(diǎn)，方向沿柔性體軸線，背離被約束物體。是離點(diǎn)而去的力。由柔軟的繩索、鏈條或皮帶構(gòu)成的柔性體約束PPTS1S'1S'2S2第十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一光滑面約束就是兩個(gè)物體接觸或連接的地方是光滑的，沒有摩擦力，或摩擦力很小，可以忽略不計(jì)。

由于沒有摩擦力，光滑面約束的約束力一定沿著兩個(gè)接觸面的公法線方向。2、光滑面約束第十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一約束反力作用在接觸點(diǎn)處，方向沿公法線，指向受力物體是向點(diǎn)而來的力。光滑接觸面約束

(光滑指摩擦不計(jì))PNNPNANB第十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一凸輪頂桿機(jī)構(gòu)第十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一3.光滑圓柱鉸鏈約束①圓柱鉸鏈銷釘?shù)谑唔?，共三十六頁，編輯?023年，星期一AA第十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一a)固定鉸支座第十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一固定鉸支座的幾種表示:第二十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一b)滾動(dòng)鉸支座（輥軸支座）的幾種表示:第二十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一4.光滑向心頸軸承第二十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一簡單剛架的受力分析第二十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一

把研究的物體（也稱研究對(duì)象）從周圍物體的約束中分離出來，單獨(dú)畫出這個(gè)物體的輪廓圖形，并將作用在它上面的主動(dòng)力和約束反力，全部畫在分離出的物體輪廓圖形上，這樣得到的圖形稱為受力圖，有時(shí)也叫分離體圖。物體的受力分析受力圖力學(xué)模型圖高爐上料滑車受力圖第二十四頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一受力圖1、取研究對(duì)象（隔離體）——將所要研究的物體從周圍物體中單獨(dú)拿出來2、在其上畫出所有的主動(dòng)力和所有的約束反力。例：分別畫出圓及桿AB的受力圖。ACB600P解：PN1N2ABYAXASBCN2

畫約束反力時(shí)，一定要按照約束的固有性質(zhì)畫圖！第二十五頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一1）力在坐標(biāo)軸上的投影OFyabXFxyxABFb1a1Y平面力系1、平面匯交力系合成的解析法第二十六頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一2）合力投影定理合力在任意軸上的投影，等于各分力在同一軸上投影的代數(shù)和。1、平面匯交力系合成的解析法第二十七頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一3）平面匯交力系平衡方程及其應(yīng)用}平面匯交力系平衡的解析條件是各力在x軸和y軸上投影的代數(shù)和分別等于零，稱為平面匯交力系平衡方程。第二十八頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一+_F使物體繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的物理量稱為力F對(duì)O點(diǎn)的力矩。O稱為力矩中心。點(diǎn)到力的作用線的垂直距離稱為力臂。F對(duì)O點(diǎn)之矩：力矩力矩的單位：牛頓米(N·m)或千牛頓米(kN·m)矩心力臂F1）平面力對(duì)點(diǎn)的矩（力矩）力矩是力對(duì)點(diǎn)之矩，是使物體繞一點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的度量。這里研究的是力對(duì)其作用面上的點(diǎn)之矩。2、平面力偶系第二十九頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一2）合力矩定理

的合力為

設(shè)力系

，則對(duì)該平面內(nèi)的任一點(diǎn)，有

即：合力對(duì)某點(diǎn)之矩等于其各分力對(duì)同一點(diǎn)之矩的代數(shù)和。

對(duì)于平面力系：第三十頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一3)力偶的概念由兩個(gè)等值、反向、不共線的（平行）力組成的力系稱為力偶，記作(1)力偶?F1F2第三十一頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一力偶的兩個(gè)力之間的垂直距離稱為力偶臂，力偶所在的平面稱為力偶的作用面。力偶矩的計(jì)算：力偶矩是一個(gè)代數(shù)量，其絕對(duì)值等于力的大小與力偶臂的乘積，一般以逆時(shí)針轉(zhuǎn)向?yàn)檎粗畡t為負(fù)。力偶矩的單位與力矩相同。力偶只改變物體的轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)(2）力偶矩

第三十二頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一====同平面內(nèi)力偶的等效原理第三十三頁，共三十六頁，編輯于2023年，星期一(3)平面力偶系的合成和平衡條件

平面力偶系：作用在剛體同一平面的若干個(gè)力偶。力偶系合成：在同平面內(nèi)的任意個(gè)力偶可合