鉸鏈和輥軸的受力分析

1、1,第一篇 靜力學(xué),2,靜力學(xué)主要研究：力系的簡(jiǎn)化和力系的平衡條件及其應(yīng)用。,引 言,靜力學(xué)是研究物體在力系作用下平衡規(guī)律的科學(xué)。,3,第一章 靜力學(xué)基本公理 和物體的受力分析,4,11 靜力學(xué)的基本概念 12 靜力學(xué)公理 13 約束與約束反力 14 物體的受力分析與受力圖,第一章 靜力學(xué)公理與物體的受力分析,5,力的單位： 國(guó)際單位制：牛頓(N) 千牛頓(kN),靜力學(xué),第一章 靜力學(xué)基本公理和物體的受力分析,1-1 靜力學(xué)基本概念,一、力的概念,1定義：力是物體間的相互機(jī)械作用，這種作用可以改變物 體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)。,2. 力的效應(yīng)： 運(yùn)動(dòng)效應(yīng)(外效應(yīng)) 變形效應(yīng)(內(nèi)效應(yīng))。,3. 力的三要素

2、：大小，方向，作用點(diǎn),6,靜力學(xué),力系：是指作用在物體上的一群力。 平衡力系：物體在力系作用下處于平衡， 我們稱這個(gè)力系為平衡力系。,是指物體相對(duì)于慣性參考系保持靜止或作勻速直線運(yùn) 動(dòng)的狀態(tài)。,二.剛體,就是在力的作用下，大小和形狀都不變的物體。,三.平衡,7,靜力學(xué),1-2 靜力學(xué)基本公理,公理：是人類經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)而得到的結(jié)論，它被反復(fù)的實(shí)踐所驗(yàn)證，是無須證明而為人們所公認(rèn)的結(jié)論。,公理1 二力平衡公理,作用于剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的必要與充分條件是： 這兩個(gè)力大小相等 | F1 | = | F2 | 方向相反 F1 = F2 作用線共線， 作用于同一個(gè)物體上。,8,靜力學(xué),說明：

3、對(duì)剛體來說，上面的條件是充要的,二力體：只在兩個(gè)力作用下平衡的剛體叫二力體。,對(duì)變形體來說，上面的條件只是必要條件(或多體中),二力桿,9,靜力學(xué),在已知力系上加上或減去任意一個(gè)平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用。,推論1：力的可傳性。 作用于剛體上的力可沿其作用線移到同一剛體內(nèi)的任一點(diǎn)，而不改變?cè)摿?duì)剛體的效應(yīng)。,因此，對(duì)剛體來說，力作用三要素為：大小，方向，作用線,公理2 加減平衡力系原理,10,靜力學(xué),剛體受三力作用而平衡，若其中兩力作用線匯交于一點(diǎn)，則另一力的作用線必匯交于同一點(diǎn)，且三力的作用線共面。（必共面，在特殊情況下，力在無窮遠(yuǎn)處匯交平行力系。）,公理3 力的平行四邊形法則,作

4、用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成一個(gè)合力，此合力也作用于該點(diǎn)，合力的大小和方向由以原兩力矢為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來表示。,推論2：三力平衡匯交定理,11,靜力學(xué),公理4 作用力和反作用力定律,等值、反向、共線、異體、且同時(shí)存在。,證 為平衡力系， 也為平衡力系。 又 二力平衡必等值、反向、共線， 三力 必匯交，且共面。,例 吊燈,12,靜力學(xué),公理5 剛化原理,變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體變成剛體（剛化為剛體），則平衡狀態(tài)保持不變。,公理5告訴我們：處于平衡狀態(tài)的變形體，可用剛體靜力學(xué)的平衡理論。,13,靜力學(xué),約束反力：約束給被約束物體的力叫約束反力。,1-3 約束與

5、約束反力,一、概念,自由體：位移不受限制的物體叫自由體。,非自由體：位移受限制的物體叫非自由體。,約束：對(duì)非自由體的某些位移預(yù)先施加的限制條件稱為約束。 （這里，約束是名詞，而不是動(dòng)詞的約束。）,14,靜力學(xué),大小常常是未知的； 方向總是與約束限制的物體的位移方向相反； 作用點(diǎn)在物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。,約束反力特點(diǎn)：,G,15,靜力學(xué),繩索類只能受拉，所以它們的約束反力是作用在接觸點(diǎn)，方向沿繩索背離物體。,二、約束類型和確定約束反力方向的方法：,1.由柔軟的繩索、鏈條或皮帶構(gòu)成的約束,16,靜力學(xué),約束反力作用在接觸點(diǎn)處，方向沿公法線，指向受力物體,2.光滑接觸面的約束 (光滑指摩擦不計(jì))

6、,17,靜力學(xué),3.光滑圓柱鉸鏈約束,圓柱鉸鏈,18,靜力學(xué),A,A,19,靜力學(xué),固定鉸支座,20,靜力學(xué),固定鉸支座,21,靜力學(xué),滑槽與銷釘 （雙面約束）,22,靜力學(xué),二 力 桿,23,靜力學(xué),活動(dòng)鉸支座（輥軸支座）,N的實(shí)際方向也可以向下,24,靜力學(xué),活動(dòng)鉸支座（輥軸支座）,25,靜力學(xué),一、受力分析 解決力學(xué)問題時(shí)，首先要選定需要進(jìn)行研究的物體，即選擇研究對(duì)象；然后根據(jù)已知條件，約束類型并結(jié)合基本概念和公理分析它的受力情況，這個(gè)過程稱為物體的受力分析。 作用在物體上的力有：一類是:主動(dòng)力,如重力,風(fēng)力,氣體 壓力等。 二類是：被動(dòng)力，即約束反力。,1-4 物體的受力分析和受力圖,

7、26,靜力學(xué),畫物體受力圖主要步驟為：選研究對(duì)象；取分離體； 畫上主動(dòng)力；畫出約束反力。,二、受力圖,例1,27,靜力學(xué),例2 畫出下列各構(gòu)件的受力圖,28,靜力學(xué),29,靜力學(xué),30,靜力學(xué),例3 畫出下列各構(gòu)件的受力圖,說明：三力平衡必匯交當(dāng)三力平行時(shí)，在無限遠(yuǎn)處匯交，它是一種特殊情況。,31,靜力學(xué),例4 尖點(diǎn)問題,應(yīng)去掉約束,應(yīng)去掉約束,32,靜力學(xué),例5 畫出下列各構(gòu)件的受力圖,33,靜力學(xué),三、畫受力圖應(yīng)注意的問題,除重力、電磁力外，物體之間只有通過接觸才有相互機(jī)械作用力，要分清研究對(duì)象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。,2、不要多畫力,要注意力是物體之間的相互機(jī)械作用。因此對(duì)于受力體所受的每一個(gè)力，都應(yīng)能明確地指出它是哪一個(gè)施力體施加的。,1、不要漏畫力,34,靜力學(xué),約束反力的方向必須嚴(yán)格地按照約束的類型來畫，不能單憑直觀或根據(jù)主動(dòng)力的方向來簡(jiǎn)單推想。在分析兩物體之間的作用力與反作用力時(shí)，要注意，作用力的方向一旦確定，反作用力的方向一定要與之相反，不要把箭頭方向畫錯(cuò)。,即受力圖一定要畫在分離體上。,35,靜