机械设计第二章优秀PPT.ppt

机械设计第二章课件你现在浏览的是第一页，共36页静力学基本概念与受力静力学基本概念与受力图力的概念力的概念 力是物体间相互的机械作用，其结果是使物力是物体间相互的机械作用，其结果是使物体的运动状态发生改变（体的运动状态发生改变（外效应外效应）或使物体）或使物体产生变形（产生变形（内效应内效应）。力力对物物体体的的作作用用效效果果与与力力的的大大小小、方方向向、作作用用点点相相关关，其其称称为力力的的三三要要素素。因此，因此，力是矢量力是矢量。你现在浏览的是第二页，共36页分布力分布力用用q表示，表示，单位位KN/m，称，称为载荷集度荷集度qqm集中力集中力单位位N,KN用黑体大写字母表示是矢量，如用黑体大写字母表示是矢量，如F，Q，WF、Q、W只表示大小只表示大小手写手写时用用表示表示静力学基本概念与受力静力学基本概念与受力图力的概念力的概念你现在浏览的是第三页，共36页力系：力系：平衡：平衡：作用在物体上的一群力作用在物体上的一群力物体相物体相对地面（地面（惯性参考系）性参考系）处于于静止或匀速直静止或匀速直线平平动的状的状态，称此，称此物体物体处于平衡状于平衡状态作用于物体上，使物体保持平作用于物体上，使物体保持平衡的力系衡的力系平衡力系：平衡力系：平平衡衡力力系系中中任任一一个个力力都都是是其其余余力的平衡力力的平衡力平衡力：平衡力：静力学基本概念与受力静力学基本概念与受力图你现在浏览的是第四页，共36页为研究平衡研究平衡规律律进行行力系力系简化化用一个用一个简单且与之等效的力系代替一个且与之等效的力系代替一个复复杂力系力系力系简化：力系简化：两力系两力系对同一物体作用效果相同，同一物体作用效果相同，则此二此二力系等效力系等效等效力系：等效力系：若一个力与一个力系等效，若一个力与一个力系等效，则该力称力称为力系的合力力系的合力合力：合力：力系中各个力称力系中各个力称为分力分力分力：分力：你现在浏览的是第五页，共36页静力学基本概念与受力静力学基本概念与受力图公理一、力的平行四公理一、力的平行四边形法形法则 作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个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，其大小和方向由合力，合力的作用点也在该点，其大小和方向由以这两个力为边的平行四边形的对角线所确定。以这两个力为边的平行四边形的对角线所确定。FR=F1+F2基本公理与定理基本公理与定理你现在浏览的是第六页，共36页公理二、二力平衡条件公理二、二力平衡条件作用于刚体上的两个力平衡的充分必要条作用于刚体上的两个力平衡的充分必要条件是：此二力大小相等，方向相反，且沿件是：此二力大小相等，方向相反，且沿同一直线。同一直线。对对变变形形体体来来说说，这这只只是是必必要要条条件件，而而非非充充分分条件条件静力学基本概念与受力图静力学基本概念与受力图基本公理与定理基本公理与定理你现在浏览的是第七页，共36页公理三、加减平衡力系公理公理三、加减平衡力系公理在作用于刚体的任一力系上，加上或者减在作用于刚体的任一力系上，加上或者减去任意一个平衡力系，不改变原力系对刚去任意一个平衡力系，不改变原力系对刚体的作用效果。体的作用效果。该公理公理对变形体只是必要条件，而非形体只是必要条件，而非充分条件。充分条件。（力系的等效代（力系的等效代换条件）条件）静力学基本概念与受力静力学基本概念与受力图基本公理与定理基本公理与定理你现在浏览的是第八页，共36页*只适用于刚体，只适用于刚体，由此可得如下推论：（由此可得如下推论：（力的可传性力的可传性）作用于刚体的力可沿其作用线移至刚体的任一点，而不作用于刚体的力可沿其作用线移至刚体的任一点，而不改变此力对刚体的效应。改变此力对刚体的效应。AFAFBF1F2BF1F1=F2F1=FF=F2静力学基本概念与受力静力学基本概念与受力图基本公理与定理基本公理与定理你现在浏览的是第九页，共36页公理四：作用与反作用公理公理四：作用与反作用公理 两物体间相互作用的力，总是大小相等，方两物体间相互作用的力，总是大小相等，方向相反，沿同一直线，分别作用在两个物体上。向相反，沿同一直线，分别作用在两个物体上。（力（力总是成是成对出出现）作用力与反作用力常用相同字母作用力与反作用力常用相同字母F，F 表示。表示。静力学基本概念与受力静力学基本概念与受力图基本公理与定理基本公理与定理你现在浏览的是第十页，共36页约束与约束反力约束与约束反力约束与约束反力约束与约束反力约束约束约束约束：由周围物体构成的阻碍非自由物体运动的限：由周围物体构成的阻碍非自由物体运动的限：由周围物体构成的阻碍非自由物体运动的限：由周围物体构成的阻碍非自由物体运动的限制条件制条件制条件制条件约束反力约束反力约束反力约束反力：约束对物体的作用力，也称反力：约束对物体的作用力，也称反力：约束对物体的作用力，也称反力：约束对物体的作用力，也称反力主动力主动力主动力主动力：使物体运动或有运动趋势的力，也称载荷：使物体运动或有运动趋势的力，也称载荷：使物体运动或有运动趋势的力，也称载荷：使物体运动或有运动趋势的力，也称载荷被动力：被动力：被动力：被动力：由主动力的作用引起的作用力，通常是指由主动力的作用引起的作用力，通常是指由主动力的作用引起的作用力，通常是指由主动力的作用引起的作用力，通常是指约束反力约束反力约束反力约束反力确定约束反力的准则：确定约束反力的准则：确定约束反力的准则：确定约束反力的准则：它的作用点在约束与被约束物体相互接触处，它的作用点在约束与被约束物体相互接触处，它的作用点在约束与被约束物体相互接触处，它的作用点在约束与被约束物体相互接触处，它的方向应与约束所能限制的运动方向相反它的方向应与约束所能限制的运动方向相反它的方向应与约束所能限制的运动方向相反它的方向应与约束所能限制的运动方向相反,大小大小大小大小将由平衡条件求出。将由平衡条件求出。将由平衡条件求出。将由平衡条件求出。T T自由体：自由体：自由体：自由体：能在空间作任意运动的物体。能在空间作任意运动的物体。能在空间作任意运动的物体。能在空间作任意运动的物体。非自由体：非自由体：非自由体：非自由体：受到了其他物体的限制，在某些受到了其他物体的限制，在某些受到了其他物体的限制，在某些受到了其他物体的限制，在某些方向上不能方向上不能方向上不能方向上不能运动的物体。运动的物体。运动的物体。运动的物体。你现在浏览的是第十一页，共36页约束约束绳索、链条、皮带绳索、链条、皮带柔性约束产生的约束力沿着绳子的方向，只能使绳子柔性约束产生的约束力沿着绳子的方向，只能使绳子受拉，不能使绳子受压。受拉，不能使绳子受压。1 1、柔性体约束、柔性体约束柔性约束，柔性约束一般是通过缆索连接物体，产生的约束力是一个拉力柔性约束，柔性约束一般是通过缆索连接物体，产生的约束力是一个拉力你现在浏览的是第十二页，共36页 柔性体约束只能承受拉力只能承受拉力，所以它们的约束反力是作用在接作用在接触点触点，方向沿柔性体轴线沿柔性体轴线，背离被约束物体背离被约束物体。是离点而去的力是离点而去的力。由柔软的绳索、链条或皮带构成的柔性体约束由柔软的绳索、链条或皮带构成的柔性体约束PPTS1S1S2S2 你现在浏览的是第十三页，共36页光滑面约束就是两个物体接触或连接的地方是光滑的，光滑面约束就是两个物体接触或连接的地方是光滑的，没有摩擦力，或摩擦力很小，可以忽略不计。没有摩擦力，或摩擦力很小，可以忽略不计。由于没有摩擦力，光滑面约束的约束力一定沿着两由于没有摩擦力，光滑面约束的约束力一定沿着两个接触面的公法线方向。个接触面的公法线方向。2 2、光滑面约束、光滑面约束你现在浏览的是第十四页，共36页 约束反力作用在接触点处作用在接触点处，方向沿公法线沿公法线，指向受力物体指向受力物体是向点而来的力向点而来的力。光滑接触面约束光滑接触面约束 (光滑指摩擦不计光滑指摩擦不计)PNNPNANB你现在浏览的是第十五页，共36页凸轮顶杆机构你现在浏览的是第十六页，共36页3.3.光滑圆柱铰链约束光滑圆柱铰链约束圆柱铰链圆柱铰链销销销销 钉钉钉钉你现在浏览的是第十七页，共36页AA你现在浏览的是第十八页，共36页a)固定铰支座固定铰支座你现在浏览的是第十九页，共36页固定铰支座的几种表示固定铰支座的几种表示:你现在浏览的是第二十页，共36页b)滚动铰支座（辊轴支座）的几种表示滚动铰支座（辊轴支座）的几种表示:你现在浏览的是第二十一页，共36页4.4.光滑向心颈轴承光滑向心颈轴承你现在浏览的是第二十二页，共36页简单刚架的受力分析你现在浏览的是第二十三页，共36页 把研究的物体（也称研究对象）从周围物体的约束中分离出来，把研究的物体（也称研究对象）从周围物体的约束中分离出来，单独画出这个物体的轮廓图形，并将作用在它上面的主动力和约单独画出这个物体的轮廓图形，并将作用在它上面的主动力和约束反力，全部画在分离出的物体轮廓图形上束反力，全部画在分离出的物体轮廓图形上，这样得到的图形称这样得到的图形称为为受力图受力图受力图受力图，有时也叫有时也叫分离体图分离体图分离体图分离体图。物体的受力分析物体的受力分析 受力图受力图力学模型图力学模型图力学模型图力学模型图高炉上料滑车高炉上料滑车高炉上料滑车高炉上料滑车受力图受力图受力图受力图你现在浏览的是第二十四页，共36页受力图1、取研究对象（隔离体）将所要研究的物体从周围物体中单独拿出来2、在其上画出所有的主动力和所有的约束反力。例：分别画出圆及杆AB的受力图。ACB600P解：PN1N2ABYAXASBCN2 画约束反力时，一定要按照约束的固有性质画图！你现在浏览的是第二十五页，共36页1 1）力在坐标轴上的投影）力在坐标轴上的投影OFyabX XFxyxABFb1a1Y Y 平面力系1 1、平面汇交力系合成的解析法、平面汇交力系合成的解析法你现在浏览的是第二十六页，共36页2 2）合力投影定理）合力投影定理合力在任意轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影合力在任意轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和的代数和。1 1、平面汇交力系合成的解析法、平面汇交力系合成的解析法你现在浏览的是第二十七页，共36页3）平面汇交力系平衡方程及其应用平面汇交力系平衡方程及其应用平面汇交力系平衡的解析条件是各力平面汇交力系平衡的解析条件是各力平面汇交力系平衡的解析条件是各力平面汇交力系平衡的解析条件是各力在在在在x x轴和轴和轴和轴和y y轴上投影的代数和分别等于轴上投影的代数和分别等于轴上投影的代数和分别等于轴上投影的代数和分别等于零，称为平面汇交力系平衡方程零，称为平面汇交力系平衡方程零，称为平面汇交力系平衡方程零，称为平面汇交力系平衡方程。你现在浏览的是第二十八页，共36页+_F使物体绕使物体绕O点转动效应的物理量称为点转动效应的物理量称为力力F 对对O点的力矩。点的力矩。O称为称为力矩中心力矩中心。点到力的作用线的垂直距离称为点到力的作用线的垂直距离称为力臂力臂。F对对O点之矩点之矩：力矩力矩力矩的单位力矩的单位：牛顿米牛顿米(Nm)或千牛顿米或千牛顿米(kNm)矩心矩心矩心矩心力臂力臂力臂力臂F1）平面力对点的矩（力矩）平面力对点的矩（力矩）力矩力矩是力对点之矩，是使物体绕一是力对点之矩，是使物体绕一点转动效应的度量。这里研究的是点转动效应的度量。这里研究的是力对其作用面上的点之矩。力对其作用面上的点之矩。2、平面力偶系、平面力偶系你现在浏览的是第二十九页，共36页2 2）合力矩定理）合力矩定理 的合力为的合力为 设力系设力系，则对该平面内的任一点，有则对该平面内的任一点，有 即：即：合力对某点之矩等于其各分力对同一点之合力对某点之矩等于其各分力对同一点之矩的代数和矩的代数和。对于平面力系：对于平面力系：你现在浏览的是第三十页，共36页3)力偶的概念力偶的概念由两个等值、反向、不共线的（平行）力由两个等值、反向、不共线的（平行）力组成的力系称为组成的力系称为力偶力偶，记作，记作(1)力偶力偶?F1F2你现在浏览的是第三十一页，共36页n力偶的两个力之间的垂直距离称为力偶臂，力偶所在的平面称为力偶的作用面。n力偶矩的计算：n力偶矩是一个代数量，其绝对值等于力的大小与力偶臂的乘积，一般以逆时针转向为正，反之则为负。力偶矩的单位与力矩相同。力偶只改变物体的转动状态(2(2）力偶矩）力偶矩 你现在浏览的是第三十二页，共36页=同平面内力偶的等效原理你现在浏览的是第三十三页，共36页(3)平面力偶系的合成和平衡条件 平面力偶系：作用在刚体同一平面的若干个力偶。力偶系合成：在同平面内的任意个力偶可合成为一个合力偶，合力偶矩等于各个力偶矩的代数和。即平面力偶系平衡的必要和充分条件是：你现在浏览的是第三十四页，共36页3 3、平面任意力系、平面任意力系平平面面力力系系简简化化的的结结果果应应是是：一一个个合合力力和和合合力力矩矩,其其力系平衡的条件应为：力系平衡的条件应为：即即你现在浏览的是第三十五页，共36页平面任意力系的平衡方程平面任意力系的平衡方程3 3、平面任意力系、平面任意力系你现在浏览的是第三十六页，共36页