机械学电子教桉-第5章.pdf

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1、机械学基础多媒体系列CAI课件机械学基础课程电子教案1第4章构件的受力分析与计算4.1静力学的基本概念和物体的受力分析一.静力学的基本概念力的外效应：物体运动状态发生变化刚体：在受力情况下保持形状和大小不变的物体。它是理想化了的力学模型。力的内效应:物体产生变形平面汇交力系平面力系平面平行力系力系平面一般力系空间力系平衡:静止或匀速直线运动:2二.静力学公理公理1（二力平衡公理）作用于刚体上的二力平衡的必要和充分条件是，此二力大小相等，方向相反，且沿同一直线。刚体二力杆：只受两个力作用并处于平衡的刚体；3公理2（加减平衡力系

2、公理）作用于刚体的已知力系上，加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。推论（力的可传性）作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移至刚体上任意一点，而不改变它对刚体的作用效果。大小、方向、作用线4公理3（力的平行四边形公理）作用于物体上同一点的两个力，可以合成一个合力。合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向以这两个力为边所做的平行四边形的对角线来表示。平行四边形法则三角形法则R=F1+F25公理4（作用与反作用公理）两物体间相互作用的力总是大小相等，方向相反，沿同一条作用线，并分别作用在这两个物体上。公理5（刚化

3、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，则平衡状态保持不变。6三.约束及约束反力约束:对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体称为约束;1.理想光滑面约束2.柔性约束73.光滑铰链约束－固定铰链支座铰链简图3.光滑铰链约束－圆柱铰链圆柱铰链固定铰链支座83.光滑铰链约束－活动铰链支座铰链简图四.物体的受力分析和受力图1.取分离体（研究对象）2.画出物体所受的已知力3.画约束反力4.先找出二力杆9(例4-1）：重量为G的均质圆球O，由杆AB，绳索BC与墙壁支持如图所示。如果各处摩擦与杆重不计，试分别画出球

4、O和杆AB的受力图。NENGDTBN’DRAyR10Ax(附加习题1)：如图所示，水平梁AB用斜杆CD支撑，A、C、D三处均为光滑铰链连接。均质梁重为G，其上放置一重为Q的电动机。如不计杆CD自重，试分别画出杆CD和梁AB（包括电动机）的受力图。TD二力杆TCT’D11（例4-2）：如图4-14a所示，梯子的两部分AB和AC在A点铰接，又在D、E两点用水平绳连接，梯子放在光滑水平面上，其自重不计。已知在AB的中点H处作用一铅直载荷F。试分别画出绳子DE和梯子AB、AC部分以及整个系统的受力图。TDTE12（例4-3）：发动机

5、的曲柄滑块机构如图所示。活塞C上作用可燃气体的爆发力F，曲柄AB上作用阻力矩M。试画出曲柄滑块A机构的主要构件活塞C、连杆BC和曲柄AB的受力图。各构件的自重均不计。13（习题4-1）：画出物体的受力图，假设接触面均为光滑接触面NANANBNBNNARBRAyNBR14Ax（习题4-1）：画出物体的受力图，假设接触面均为光滑接触面RAyRAxTCDNADRCRByCTCDRBxNCDR15A(习题4-1)：画出物体的受力图，假设接触面均为光滑接触面RCRARA16TBNAP2RAyTBRNAxBBNBDRAyRCBARRAx

6、AAy17RAx4.2平面汇交力系的合成与平衡平面汇交力系：各力的作用线在同一平面内，并且汇交于一点；18一.平面汇交力系的合成－几何法平面汇交力系合成的结果是一个合力，它等于力系中各力的矢量和，力系的作用线通过各力的汇交点。nR=∑Fii=119二.平面汇交力系平衡的几何条件平面汇交力系平衡的几何条件：力系中各力构成的力多边形自行封闭。nRF=∑i＝0i=120(习题4-2)：指出图示各力多边形中，哪个是自行封闭的？如果不是自行封闭，请指出哪个力是合力，哪个力是分力？21三.三力平衡汇交定理定理：若刚体在三个力作用下处于平

7、衡，且其中二力的作用线相交于一点，则第三个力的作用线必须通过同一点。22四.平面汇交力系合成的解析法1.力在坐标轴上的投影232.合力投影定理合力在坐标轴上的投影，等于诸分力在同一轴上投影的代数和；nnRx=F1x+F2x+K+Fnx=∑FixRy=F1y+F2y+K+Fny=∑Fiyi=1i=124五.平面汇交力系的平衡方程22RFF=+=()∑∑xy()0∑Fx=0∑Fy=02222R=+=RRxy()∑∑Fx+()FyRyy∑Ftanα==Rx∑Fx25(例4-5):压紧机构如图所示。AB与BC长度相等，自重略去不计；

8、A、B、C三处均为铰链连接；油压活塞产生的水平推力为F。求滑块C加于工件上的压紧力(已知:F,L,h,α)。T′AT′2T′T′1C264.3力对点的矩和平面力偶系的合成与平衡移动力二.力偶和力偶矩运动状态变化：转动力矩一.力对点的矩27三.平面力偶系的合成与平衡条件1.力偶的等效性推论1