机械设备第一章ppt课件.ppt

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1、第一章刚体的受力分析及其平衡规律1.力的概念及其性质2.刚体的受力分析3.平面汇交系的简化与平衡4.力矩、力偶、力的平移定理5.平面一般力系的简化与平衡1.1力的概念及性质1．力的概念力是物体间相互的机械作用，其结果使物体机械运动状态发生变化，或使物体变形。①内容：相互作用与作用效果：力使物体的运动状态发生改变——外效应：静力学（本章讨论）力使物体发生变形——内效应：材料力学范畴B②特点：方向性→矢量：大小、方向、作用点（力学三要素）书写符号：黑体F、P、Q或③分类：集中力：作用于物体表面一点；分布力：连续作用于物体某一表面积上

2、.④单位：集中力：N、KN分布力：N/m2(Pa)N/mm2(MPa)B2．刚体的概念把物体抽象成在外力作用下形状和大小都保持不变的力学模型，称为刚体。目的：避免讨论内效应，只讨论外效应。B作用在刚体上某点的力，可沿其作用线移动，而不改变它对刚体的作用。3．力的基本性质①力的可传性：作用在刚体上的力，可以沿其作用线移到刚体上的任一点而不改变对该刚体的外效应。==ABFABFABFF’F”②力的成对性：作用与反作用定律。两物体间的相互作用力，大小相等，方向相反，作用线沿同一直线。F=－F’F1F2FRF1F2FRFR=F1+F2③

3、力的可合性：等效代替。（平形四边形法则）力多边形法则平面汇交力系可合成为通过汇交点的合力，其大小和方向等于各分力的矢量和。OFRFXFYFX1FY1FFYFX④力的可分性：等效分解。⑤力的可消性：相互抵消，称之平衡。BFPFP´4.二力处于平衡大小相等，方向相反，作用线方位相同→二力平衡构件称为二力杆。B二力平衡公理F=－F’二力平衡必共线二力构件问题：二力平衡和作用力与反作用力规律的比较？5.三力处于平衡三个力的作用线必汇交于一点→三力平衡汇交定律。B1.2刚体的受力分析1．约束与约束反力的概念引起物体运动状态改变或具有改变运

4、动状态趋势的力为主动力。阻碍物体改变运动状态的力为约束力，称约束反力。把构成阻碍发生运动状态的物体称为约束体，简称约束（把自由体变为非自由体）。B物体受力分类：主动力、约束力。自由体和非自由体在空间的位移不受任何限制的物体称为自由体。位移受到限制的物体称为非自由体。问题的重点:飞机是自由体还是非自由体？飞机约束反力的大小、方向、作用点（线），力线方位。2．约束的种类①柔软体约束：绳索、链条、皮带等。特点：只有柔软体被拉直时才能起约束作用；只能限制非自由体沿柔软体伸直的方位朝外运动，限制不了其它方向的运动。约束特性:阻碍物体沿绳索

5、伸长方向的位移。约束力:拉力。B2．约束的种类②光滑接触面约束构成：光滑表面、棱边、光滑曲面。(光滑的含义：省略了摩擦力)特点：约束与非自由体之间的相互作用力的作用线与过接触点的公法线重合。B2．约束的种类③铰链约束构成：相互转动而不相互移动——圆柱销与孔。特点：销钉的约束反力在该平面内的360°范围内都有可能出现，约束反力的力作用线必通过销钉的中心。表示方法：用正交分解的二个销钉分量（X方向、Y方向）表示。BB2．约束的种类③铰链约束B固定铰链支座活动铰链支座FB1XFB1Y1F`B2XF`B2YF`B1XF`B1YBFB2X

6、FB2Y2销钉12B约束特性：阻碍沿半径方向的任何位移。约束反力：方位和指向不能确定。用两个正交分力表示。3．刚体受力分析方法①受力分析是确定物件相互作用力的力线方位；②用受力图表示。受力图的构成：研究对象、已知力、约束反力；③画受力图的三个步骤：依问题的要求，确定研究对象，将其从约束中分离出来；画出已知力：重力、载荷等；分析约束的类型与特点画出约束反力；④受力分析的一条原则：只有直接接触的两个构件之间才有相互作用的力！B受力分析示例2.比较AB杆与BC杆的受力。1.画出圆盘的受力图；圆盘的受力图WFR2FR1CFR1´FCyF

7、CxFAxFAy二杆的受力图WFR2FR1WFR2FR1CFCyFCxBC杆的受力图FByFBxCFR1´FCyFCxFAxFAyFR1´FAxFAyAB杆的受力图FBx´FBy´CFR1´FCyFCxFAxFAyFR1´FAxFAyCFCyFCx受力分析中的作用与反作用FBx´FBy´FByFBxCFCyFCxFByFBxBC杆受力CFBC´FBC二力杆(二力构件)FR1´FAxFAyFBx´FBy´AB杆受力O三力汇交FR1´FAFB1.3平面汇交力系的简化与平衡1．平面汇交力系：各力的作用线位于同一平面内且汇交于一点的力系

8、。2．平面汇交力系的简化简化的理论基础：力的基本性能；简化方法：解析法；力的可传性：把所有力移到一个作用点上（汇交于一点）力的可分性：把多个力正交分解为两个分量（水平方向与垂直方向）。Rx=R1x+R2x+R3x+R4xRy=R1y+R2y+R3y+R4yB力的