绪论和物体的受力分析

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1、绪论一、工程力学的研究对象和内容理论力学是研究物体机械运动一般规律的科学，包括以下三个部分：静力学：研究受力物体在力系作用下的平衡；运动学：从几何角度研究物体的运动；动力学：研究受力物体的运动与作用力之间的关系。工程力学内容：理论力学和材料力学材料力学是研究物体力学性能的问题二、研究方法●通过观察生活和生产实践中的各种现象，进行多次的科学实验，经过分析、综合和归纳，总结出力学的最基本的规律。●将理论力学的理论用于实践，在解释世界、改造世界中不断得到验证和发展。●在对事物观察和实验的基础上，经过抽象化建立力学模

2、型，形成概念，在基本规律的基础上，经过逻辑推理和数学演绎，建立理论体系。三、学习的目的●为解决工程实际问题打下一定的基础。●有助于培养正确的分析问题和解决问题的能力，为今后解决生产实际问题、从事科学研究工作打下基础。●为学好后续力学课程做好准备。四、基本要求●准确地理解基本概念；●学会一些处理力学问题的基本方法。●熟悉基本定理与公式，并能在正确条件下灵活应用；第一篇静力学★物体的受力分析★力系的等效替换（或简化）★建立各种力系的平衡条件静力学的基本概念2.刚体的概念刚体是抽象化的力学模型理论力学研究的物体都是

3、刚体刚体力学静力学——刚体静力学在力的作用下，其内部任意两点之间的距离始终保持不变。1.平衡的概念3.力的概念力是物体间相互的机械作用，这种作用使物体的机械运动状态发生变化。作用效应：（1）使物体的运动状态发生改变——运动效应或外效应，如位置、速度、加速度等（理力）；（2）使物体发生变形——变形效应或内效应（材力）作用方式：（1）直接接触作用；（2）间接作用，如磁场、电场、重力场等。力的三要素及其表示：力的作用线AF（1）力的大小，（2）力的方向，（3）力的作用点。力的三要素：（定位矢量或固定矢量）FF0可用

4、一矢量表示FF=FF0力的单位N（牛顿）、kN（千牛）※静力学公理※约束和约束反力※结论与讨论※物体的受力分析和受力图第1章静力学公理和物体的受力分析公理1力的平行四边形规则F1F2FRFROF1F2FR=F1+F2★作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。§1-1静力学公理A★作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的充要条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且在同一直线上。F1F2公理2二力平衡条件AB注意：公理对于刚

5、体的平衡是充要条件，而对变形体仅为平衡的必要条件；F1=F2公理3加减平衡力系原理★在已知力系上加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。推理1力的可传性作用于刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。AFABFF1F2BAF2作用于刚体上的力——滑动矢量推理2三力平衡汇交定理作用于刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点。CBOAF3F1F2F1F2F12公理4作用与反作用定律作用力和反作用

6、力总是同时存在，两力的小相等、方向相反，沿着同一直线，分别作用在两个相互作用的物体上。公理5刚化原理变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡状态保持不变。§1-2约束和约束反力自由体——位移不受限制的物体。非自由体——位移受到限制的物体。★约束：对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体称为约束。约束反力的方向必与该约束所能够阻碍的位移方向相反，大小通常是未知的。★约束反力约束对非自由体施加的力——约束反力工程中常见的几类约束1.具有光滑接触表面的约束齿轮传动凸轮传动●约束特征：只限制物体

7、沿公法线趋向于支承面方向的运动●反力特征：方位：沿接触处的公法线指向：指向物体（物体受压）ABCFNAFNBFNCFRFR’绳索皮带——链条2.柔性体约束AAFA●反力特征:方位：沿柔性体轴线指向：背离物体（受拉）只限制物体沿柔性体伸长方向的运动●约束特征：固定铰链或铰支座3.光滑圆柱形铰链约束●约束特征：只限制物体沿圆柱形径向的运动。不限制其轴向和绕轴的转动运动。——属光滑面约束FR●约束反力特征：方位沿销钉的径向指向指向不定（假定两互相垂直分量）FRFxFy铰活支铰链或中间铰销钉ABCFB2xFB2yBB

8、BFB1yFB1xB●圆柱形铰链约束符号及反力表示（1）（2）中间铰链简图：中间铰链反力：固定铰链简图（铰链支座）：◆向心轴承约束反力被约束体约束体固定铰链反力：4.辊轴铰链支座（可动铰链支座）●约束特征：只限制垂直于支承面方向的运动。●约束反力特征：方位：指向：通过销钉中心，垂直于支承面指向待定（常假定）●辊轴铰链支座约束符号及反力表示辊轴约束简化符号辊轴约束反力表示链杆约束简图链杆约束反力链杆—