化工設(shè)備基礎(chǔ)1剛體的受力分析.ppt

1、第一章剛體的受力分析及平衡規(guī)律,1、基本概念,自由體,位移不受限制的物體 如:飛行中的飛機(jī),非自由體,位移受到限制的物體 如：鋼索吊住的重物,約束,約束力 約束反力,對(duì)非自由體的位移起限制作用的物體,約束對(duì)非自由體的作用力,大?。捍?方向：與該約束所能阻礙的位移方向相反,作用點(diǎn)：接觸處,2、常見的幾種約束形式,當(dāng)柔軟體被拉直時(shí)才能起到約束作用,(1) 由柔軟的繩索、鏈條或皮帶構(gòu)成的柔性體約束,特 點(diǎn),約束反力作用在接觸點(diǎn) 方向沿柔軟體伸直時(shí)的軸線，背離被約束物體 （離點(diǎn)而去的力）,(2)光滑面約束 (摩擦不計(jì)),特 點(diǎn),約束反力作用在接觸點(diǎn) 方向沿公法線，指向被約束物體 （向點(diǎn)而來的力）,(

2、3)圓柱鉸鏈約束,主要結(jié)構(gòu)：,A,A,鉸支座,化工設(shè)備中的固定鉸支座和可動(dòng)鉸支座,（1）固定鉸支座,固定鉸支座的幾種表示:,（2）可動(dòng)鉸支座,畫約束反力時(shí)，一定要按照約束的固有性質(zhì)畫圖，切不可主觀臆斷！,幾何作圖法,只有在正交坐標(biāo)系下，分力的大小才等于投影,解析法,X=Fcos,Y= Fsin,力在軸上的投影,合力投影定理,1).取研究對(duì)象 -力系的匯交點(diǎn)A,3).建立坐標(biāo)系,4).列出對(duì)應(yīng)的平衡方程,5).解方程,解：,2）作受力圖,如圖所示：F=200N,=60，l=40cm,力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點(diǎn)稱為矩心。 O點(diǎn)到力的作用線的垂直距離稱為力臂。,一

3、、力矩(力對(duì)點(diǎn)之矩),二、力偶與力偶矩,1、概念 等值、反向、作用線平行的兩個(gè)力叫做力偶，記為（F，F(xiàn)）。 力偶中兩個(gè)力所在的平面叫力偶作用面。 兩個(gè)力作用線間的垂直距離叫力臂。,力偶矩：力偶對(duì)物體轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的度量。,2、力偶的性質(zhì),基本物理量 力偶無合力，在任何坐標(biāo)軸的投影和恒為零。力偶不能與一個(gè)力等效，也不能用一個(gè)力來平衡，力偶只能用力偶平衡。,等效變換性 作用在同一平面內(nèi)的兩個(gè)力偶，如果它們的力偶矩大小相等，轉(zhuǎn)向相同，則兩力偶彼此等效。,推論,力偶可以在作用面內(nèi)任意轉(zhuǎn)移，而不影響它對(duì)物體的作用效應(yīng)。 在保持力偶矩的大小和轉(zhuǎn)向不改變的條件下，可以任意改變力和力偶臂的大小，而不影響它對(duì)物體的作

4、用。,思考題？,試分析下圖四個(gè)力偶，哪些是等效的？,一力偶（F1,F1)作用在Oxy平面內(nèi)，另一力偶(F2,F2)作用在Oyz平面內(nèi)，力偶矩大小相等，試問兩力偶是否等效?為什么?,3、平面力偶系的簡(jiǎn)化與平衡,充要條件：力偶系中各分力偶矩代數(shù)和等于0,例1、 在汽缸上要鉆四個(gè)相同的孔，現(xiàn)估計(jì)鉆每個(gè)孔的切削力偶矩m1=m2=m3=m4=m=-15Nm,當(dāng)用多軸鉆床同時(shí)鉆這四個(gè)孔時(shí),問工件受到的總切削力偶矩是多大?,解: 作用在汽缸上的力偶大小相等,轉(zhuǎn)向相同，又在同一平面內(nèi)，因此這四個(gè)力偶的合力矩為：,負(fù)號(hào)表示合力偶矩順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。知道總切削力偶矩之后，就可考慮夾緊措施，設(shè)計(jì)夾具。,R A的方位不

5、定。但根據(jù)力偶只能與力偶相平衡的性質(zhì)，可知力RA必與力RB組成一個(gè)力偶，即RA= -RB，RA和RB的指向假設(shè)如圖。,計(jì)算結(jié)果RA、RB皆為正值，表示它們假設(shè)的指向與實(shí)際的指向相同。,（3）列平衡方程求未知量 由力偶系的平衡方程有,三、力的平移定理,作用于剛體上的力F，可以平移到任一新作用點(diǎn)，但必須同時(shí)附加一力偶，此力偶的力偶矩等于原力F對(duì)其新作用點(diǎn)的力矩，轉(zhuǎn)向取決于原力繞新作用點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)方向。 M=Mo（F）,A點(diǎn)力,O點(diǎn),第五節(jié) 平面一般力系的簡(jiǎn)化與平衡,一、平面一般力系的簡(jiǎn)化,O 簡(jiǎn)化中心,固定端約束,F,MA,Fy,MA,Fx,簡(jiǎn)圖：,固定端約束反力有三個(gè)分量： 兩個(gè)正交分力，一個(gè)反力偶,T,NB,G,平面一般力系的平衡方程:,例:求A、B兩處的約束反力及繩子的拉力,解:.取研究對(duì)象小車,.做受力圖,.建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸,. 判斷力系類型，列出對(duì)應(yīng)的平衡方程,.解方程,NA,C,平面一般力系,例：圖示簡(jiǎn)支梁，求A、B兩處的約束反力。,解：研究AB，受力如圖：,建坐標(biāo)如圖,XA=0,YA+ NB - =0,A,例2 ：圖示構(gòu)架，P=1kN，AE=BE=CE=DE=1m，求A處的反力及BC的內(nèi)力。,解：先整體求A處反力：,拆開CD：,例3 ：圖示結(jié)構(gòu)受水平力P作用，ACB與ED兩桿在C點(diǎn)用銷釘連接，ED與BD兩桿在D點(diǎn)絞接并放在光滑斜面上，