第二章平面基本力系PPT讲稿.ppt

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1、第二章平面基本力系第1页，共45页，编辑于2022年，星期二v理解力矩和力偶的概念及力偶的性质。v重点掌握力在坐标轴上的投影、合力投影定理、合力矩定理。v掌握力矩计算方法及力矩平衡条件，以及平面力偶系平衡条件的应用。v能熟练应用平衡方程求解简单的平面汇交力系平衡问题。第二章第二章 平面基本力系平面基本力系第2页，共45页，编辑于2022年，星期二 平面力系平面力系力系中，各力的作用线在同一个平面内。平面力系又分为平面汇交力系、平面平行力系和平面汇交力系、平面平行力系和平面一般力系平面一般力系。空间力系空间力系力系中，各力的作用线不是作用在同一平面内。第二章第二章 平面基本力系平面基本力系第3页

2、，共45页，编辑于2022年，星期二平面力系分类与力学模型1平面汇交力系2平面平行力系3平面一般力系第二章第二章 平面基本力系平面基本力系第4页，共45页，编辑于2022年，星期二1平面汇交力系（作用在物体上各力的作用线都在同一平面内，且都相交于一点）第二章第二章 平面基本力系平面基本力系第5页，共45页，编辑于2022年，星期二2平面平行力系（平面力系中各力的作用线互相平行）第二章第二章 平面基本力系平面基本力系第6页，共45页，编辑于2022年，星期二3平面一般力系（作用在物体上的力的作用线都在同一平面内，且呈任意分布）第二章第二章 平面基本力系平面基本力系第7页，共45页，编辑于2022

3、年，星期二共线力系共线力系各力的作用方向在同一条直线上的力系。2 21 1 共线力系的合成与平衡共线力系的合成与平衡FR=-F1+F2-F3+F4FR=Fi物体在共线力系作用下平衡的充要条件为：各力沿各力沿作用线方向的代数和等于零作用线方向的代数和等于零。即：FR=F1+F2+FnFi0第8页，共45页，编辑于2022年，星期二一、平面汇交力系一、平面汇交力系二、平面汇交力系的平衡二、平面汇交力系的平衡22 平面汇交力系的合成与平衡第9页，共45页，编辑于2022年，星期二一、平面汇交力系一、平面汇交力系作用在型钢上的力系作用在吊环上的力系22 平面汇交力系的合成与平衡第10页，共45页，编辑

4、于2022年，星期二1力的合成合力合力用一个力代替几个力的共同作用，且效果完全相同。力的合成力的合成已知几个力，求其合力的过程。力的合成遵循力的平行四边形公理。22 平面汇交力系的合成与平衡第11页，共45页，编辑于2022年，星期二如何求解图中作用于A点的合力？22 平面汇交力系的合成与平衡第12页，共45页，编辑于2022年，星期二2力在直角坐标轴上的投影 投影法投影法用投射在平面上的图形表示空间物体形状的方法。中心投影法平行投影法22 平面汇交力系的合成与平衡第13页，共45页，编辑于2022年，星期二 设力与 轴所夹锐角为，其投影表达式如下：22 平面汇交力系的合成与平衡第14页，共4

5、5页，编辑于2022年，星期二 【例【例21】试求图中所示F1、F2、F3各力在x轴及y轴上的投影。解题过程解题过程22 平面汇交力系的合成与平衡第15页，共45页，编辑于2022年，星期二22 平面汇交力系的合成与平衡第16页，共45页，编辑于2022年，星期二3合力投影定理 合力投影定理合力投影定理合力在任意坐标轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和。22 平面汇交力系的合成与平衡第17页，共45页，编辑于2022年，星期二若已知力在两坐标轴上的投影，应用合力投影定理公式可求得合力的大小和方向：22 平面汇交力系的合成与平衡第18页，共45页，编辑于2022年，星期二4力的分解力的合

6、成的逆运算。已知平行四边形的对角线求两邻边的过程。由一条对角线可以做出无数个平行四边形，这就有无数个解。因此必须要有附加条件，才可求出其确定的解 力的分解力的分解将一个已知力分解为两个分力的过程。22 平面汇交力系的合成与平衡第19页，共45页，编辑于2022年，星期二22 平面汇交力系的合成与平衡第20页，共45页，编辑于2022年，星期二力的合成与分解应用力的合成与分解应用 平面汇交力系的应用平面汇交力系的应用22 平面汇交力系的合成与平衡第21页，共45页，编辑于2022年，星期二习题册16页第4题la图易断l计算起吊重物的钢丝绳强度时，应考虑起吊重物上升时的加速度，因为此时钢丝绳所受的

7、拉力最大，应加上一定的安全系数。la小于120度且越小越好；当a等于180度时钢丝绳受力无穷大，无法保证其工作的安全性。第22页，共45页，编辑于2022年，星期二二、平面汇交力系的平衡二、平面汇交力系的平衡平衡的必要和充分条件平衡的必要和充分条件：该力系的合力FR的大小等于零。即：平面汇交力系的平衡方程：平面汇交力系的平衡方程：力系中所有力在任意两个坐标轴上投影的代数和均为零。22 平面汇交力系的合成与平衡第23页，共45页，编辑于2022年，星期二求解平面汇交力系平衡问题的主要步骤及注意点：(1)根据问题的要求，选取合适的研究对象，画受力图。所选的研究对象应包含已知量和待求量(2)选择适当

8、的坐标轴，并作各个力的投影。坐标轴尽量与末知力垂直或与多数力平行，将坐标原点与汇交点重合。(3)列平衡方程并解出未知量。要注意各力投影的正负号；计算结果中出现负号时，表明该力的实际受力方向与受力图中假设方向相反。遇到这种情况，受力图不必改正，但在答案中必须说明。解题前须知：解题前须知：22 平面汇交力系的合成与平衡第24页，共45页，编辑于2022年，星期二 【例【例22】曲柄冲压机冲压工件时冲头B受到工件的阻力F=30kN，试求当30时连杆AB所受的力及导轨的约束力。解题过程解题过程22 平面汇交力系的合成与平衡第25页，共45页，编辑于2022年，星期二一、力矩一、力矩二、力偶二、力偶三、

9、平面力偶系的简化与平衡三、平面力偶系的简化与平衡23 平面力偶系的合成与平衡第26页，共45页，编辑于2022年，星期二一、力矩一、力矩1力对点的矩力对点的矩力对点的矩扳手旋转螺母扳手旋转螺母23 平面力偶系的合成与平衡第27页，共45页，编辑于2022年，星期二力F对O点之矩力的大小F与力臂 的乘积冠以适当的正负号，以符号o（F）表示。正负规定正负规定：力使物体绕矩心逆时针方向转动时，力矩为正，反之为负。力矩的单位名称为牛顿米，符号为m。力矩为零的两种情况力矩为零的两种情况：（1）力等于零；（2）力的作用线通过矩心，即力臂等于零。23 平面力偶系的合成与平衡第28页，共45页，编辑于2022

10、年，星期二 【例【例23】F100N的力按图示两种情况作用在锤柄上，柄长l=300mm，试求力F对支点的矩。解题过程解题过程23 平面力偶系的合成与平衡第29页，共45页，编辑于2022年，星期二2合力矩定理平面汇交力系的合力对平面内任一点的矩，等于力系中各分力对于同一点力矩的代数和。即：23 平面力偶系的合成与平衡第30页，共45页，编辑于2022年，星期二解题前须知：（）首先确定矩心，再由矩心向力的作用线作垂线求出力臂。（）力矩正负号的判定：以矩心为中心，力使物体绕矩心作逆时针方向转动时，力矩为正，反之为负。（）根据已知条件分析力矩计算方法时，可采用直接公式法（即按力矩公式计算）合力矩定理

11、法（即按合力矩定理对力进行分解再计算）。23 平面力偶系的合成与平衡第31页，共45页，编辑于2022年，星期二 【例【例24】圆柱直齿轮受啮合力F的作用。设F=1400N，压力角20，齿轮的节圆（啮合圆）半径r=60mm，试计算力F对轴中心O的矩。解题过程解题过程23 平面力偶系的合成与平衡第32页，共45页，编辑于2022年，星期二3力矩的平衡条件（1）杠杆平衡应用实例23 平面力偶系的合成与平衡第33页，共45页，编辑于2022年，星期二（2）绕定点转动物体平衡条件各力对转动中心点的矩的代数和等于零，即合力矩为零。用公式表示为：或汽车制动踏板23 平面力偶系的合成与平衡第34页，共45页

12、，编辑于2022年，星期二双动双动气气缸均压式夹紧装置缸均压式夹紧装置23 平面力偶系的合成与平衡第35页，共45页，编辑于2022年，星期二二、力二、力 偶偶1力偶的概念 力偶力偶力学中的一对等值、反向而不共线的平行力，用符号（F，F）表示。力偶臂力偶臂两个力作用线之间的垂直距离。力偶的作用面力偶的作用面两个力作用线所决定的平面。力偶的作用力偶的作用23 平面力偶系的合成与平衡第36页，共45页，编辑于2022年，星期二力偶矩力偶矩力偶中的一个力的大小和力偶臂的乘积并冠以正负号，用以表示力偶对物体转动效应的量度。用或（F，F)表示。力偶矩是代数量，一般规定：使物体逆时针转动的力偶矩为正，反之

13、为负。力偶矩的单位是Nm，读作“牛米”。23 平面力偶系的合成与平衡第37页，共45页，编辑于2022年，星期二2力偶的表示方法力偶可用力和力偶臂来表示，或用带箭头的弧线表示，箭头表示力偶的转向，M表示力偶的大小。23 平面力偶系的合成与平衡第38页，共45页，编辑于2022年，星期二3力偶的基本性质（1）力偶无合力，同时也不能和一个力平衡，只能用力偶来平衡。在任一坐标轴投影的代数和恒等于零。“力对某点的矩来平衡（力矩）”某种程度上等效于力偶。（2）力偶对其作用面内任一点之矩恒为常数，且等于力偶矩，与矩心的位置无关。23 平面力偶系的合成与平衡第39页，共45页，编辑于2022年，星期二4力偶

14、的等效性(1)力偶可在它的作用面内任意移动和转动，而不改变它对物体的作用效果。(2)同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长短，只要保持力偶矩的大小和力偶的转向不变，就不会改变力偶对物体的作用效果。23 平面力偶系的合成与平衡第40页，共45页，编辑于2022年，星期二三、平面力偶系的合成与平衡三、平面力偶系的合成与平衡1平面力偶系的合成平面力偶系平面力偶系作用在物体上同一平面内由若干个力偶所组成的力偶系。平面力偶系的简化结果为一合力偶，合力偶矩等于各分力偶矩的代数和，即23 平面力偶系的合成与平衡第41页，共45页，编辑于2022年，星期二23 平面力偶系的合成与平衡第42页，共45页，编辑于20

15、22年，星期二2平面力偶系的平衡必要和充分条件必要和充分条件所有力偶矩的代数和等于零。23 平面力偶系的合成与平衡第43页，共45页，编辑于2022年，星期二 【例【例25】多刀钻床在水平工件上钻孔，每个钻头的切削刀刃作用于工件上的力在水平面内构成一力偶。已知切制三个孔对工件的力偶矩分别为M1M213.5Nm，M317Nm，求工件受到的合力偶矩。如果工件在A、B两处用螺栓固定，A和B之间的距离l0.2m，试求两个螺栓在工件平面所受的力。解题过程解题过程多刀钻床在平面工件上钻孔多刀钻床在平面工件上钻孔23 平面力偶系的合成与平衡第44页，共45页，编辑于2022年，星期二半孔钻加工腰孔半孔钻加工腰孔1工件2钻模板3钻套4半孔钻23 平面力偶系的合成与平衡第45页，共45页，编辑于2022年，星期二