第一章结构设计中的静力学平衡精密机械设计基础上(天大).ppt

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1、第一章结构设计中的静力学平衡参考文献范钦珊，蔡新编著，《工程力学》，机械工业出版社，2006.7贾启芬，刘习军主编，《理论力学》（中学时），机械工业出版社，2005.1其他工程力学以及理论力学的相关书籍主要内容第一节刚体的概念第二节力的性质第三节平面力系的一般简化第四节零件受力分析与受力图第五节平面一般力系的平衡第六节摩擦第一节刚体的概念力是物体间的相互作用。作用的效应－外效应（运动效应）内效应（变形效应）两种效应同时出现。刚体在受力情况下保持形状和大小不变的物体。外力作用下物体视为刚体的情况：①研究物体受力与运动关系时；②由平衡条件求解物体所受外力时。变

2、形体在研究物体受力与变形的关系时，认为零件是弹性体。第一节刚体的概念第二节力的性质力的基本概念力的三要素：作用点、方向、大小对刚体而言，力具有可传性F力系的概念同时作用在同一物体上的许多力。平面力系分类空间力系等效力系、平衡力系第二节力的性质汇交力系平行力系平面一般力系二力平衡定律一个零件受两个力的作用平衡，则此二力等值、反向、共线。二力杆二力杆上二平衡力作用点的连线就是力的作用线。第二节力的性质FF三力平衡汇交定理三力汇交是平衡的必要条件第二节力的性质F1F2F3F3’F1、F2的合力F3’与F3平衡ABCO例1-1作用力和反作用力力是物体间的相互作用力，甲

3、给乙一个作用力时，乙同时给甲一个反作用力，它们大小相等，方向相反，作用于同一条直线上。作用力和反作用力是不能平衡的，它们分别作用在两个物体上。第二节力的性质例1-A例1-B力的合成图解法1、二力合成（平行四边形定律）F1F2FRCBAOF1F2FRCAO第二节力的性质合力大小合力方位三角形法则力的合成图解法2、力的分解第二节力的性质FRF1F2F3F4F5F6n2n1O2O1FrFtFn力的合成图解法3、平面汇交力系的合成第二节力的性质OF1F2F3F4F5OAF1BF2CF3DF4EF5FR1FR2FR3FR力多边形OABCDE平面汇交力系合成的解

4、析法1、力在坐标轴上的投影OyxFABFxFya1b2a2b1第二节力的性质平面汇交力系合成的解析法2、合力投影定理OyxFRadcbABCDF1F2F3第二节力的性质F1F2F3OFR例1－2压紧机构如图示。AB与BC长度相等，自重略去不计；A、B、C三处均为铰链连接，水平推力为F。求滑块C加于工件上的压紧力。A工件FBCLLh工件xyCxyBFFR1FR2FRC’FR2’FRA’FR1’FNC’FRCFNCFNABBCFN工件力对点之矩对平面力系工程上习惯逆时针为“＋”第三节平面一般力系的简化OdF合力矩定理平面力系的合力对平面内任一点的力矩等于各

5、分力对同一点力矩的代数和。第三节平面一般力系的简化FRXYAXOF1F2h2hh1BC例1-3例1-3Z力偶：大小相等、方向相反、不共线的两个相互平行的力。力偶矩：M＝Fd力偶矩的特点1、力偶对平面内任意点之力矩代数和等于力偶矩；2、力偶无合力(合力为0)，只能用力偶平衡；3、力偶等效变换性质。第三节平面一般力系的简化d＋FF’30N2m20N3mM=60Nm负力偶平面力偶系的合成第三节平面一般力系的简化F2F2’d2d1F1F1’dF3F3’F4’F4dFR’FR力的平移定理一个力可以平行于其作用线移到任意点，但必须附加一个力偶，这个力偶的矩等于

6、原力对新作用点之矩，则其作用效果不变。第三节平面一般力系的简化ABAABFBdF”FF’F”MOA1A2A3F1’M1平面一般力系的简化任意一个平面力系总可以简化为一个主矢量R（作用于简化中心）和一个主矩M（等于力系各力对简化中心之矩的代数和）。第三节平面一般力系的简化OA1A2A3F1F2F3F2’M2F3’M3F2’F3’FRM主动力使机构运动或有运动趋势的力。约束限制物体运动的条件。约束反力约束限制构件运动而给构件的力。第四节零件受力分析与受力图FWFN常见约束及其约束反力1、柔软约束2、光滑面约束3、固定铰链约束4、活动铰链约束5、固定端约束第四节零件

7、受力分析与受力图受力图1、提取受力分离体2、画出主动力3、用约束反力代替约束第四节零件受力分析与受力图ABFMABFMFRAYFRAXFRBY（例）平面一般力系平衡的充要条件主矢量＝0，对任一点的主矩＝0平衡方程：第五节平面一般力系的平衡一般工程A、B、C三点不共线三个方程、三个未知数汇交力系平行力系or例1－5例1－5Z摩擦力产生条件：存在正压力，并有运动或运动趋势。有害面消耗部分功，降低效率；发热影响精度；磨损影响寿命。有利面摩擦传动、人行走；制动器；锁紧装置和螺纹紧固（自锁性）。第六节摩擦滑动摩擦基本规律静摩擦力0FfFfmax静摩擦定律Ffmax=

8、fFN静摩擦系数f第六节摩擦FWFNF