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1、第一章 結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)中的靜力學(xué)平衡,主要內(nèi)容,第一節(jié) 剛體的概念 第二節(jié) 力的性質(zhì) 第三節(jié) 平面力系的一般簡化 第四節(jié) 零件受力分析與受力圖 第五節(jié) 平面一般力系的平衡 第六節(jié) 摩擦,第一節(jié) 剛體的概念,力是物體間的相互作用。 作用的效應(yīng) 外效應(yīng)（運(yùn)動(dòng)效應(yīng)） 內(nèi)效應(yīng)（變形效應(yīng)） 兩種效應(yīng)同時(shí)出現(xiàn)。,剛體 在受力情況下保持形狀和大小不變的物體。 外力作用下物體視為剛體的情況： 研究物體受力與運(yùn)動(dòng)關(guān)系時(shí)； 由平衡條件求解物體所受外力時(shí)。 變形體 在研究物體受力與變形的關(guān)系時(shí)，認(rèn)為零件是彈性體。,第一節(jié) 剛體的概念,第二節(jié) 力的性質(zhì),力的基本概念 力的三要素：作用點(diǎn)、方向、大小
2、 對(duì)剛體而言，力具有可傳性,,,F,力系的概念 同時(shí)作用在同一物體上的許多力。 平面力系 分類 空間力系 等效力系、平衡力系,,,第二節(jié) 力的性質(zhì),匯交力系 平行力系 平面一般力系,二力平衡定律 一個(gè)零件受兩個(gè)力的作用平衡，則此二力等值、反向、共線。 二力桿 二力桿上二平衡力作用點(diǎn)的連線就是力的作用線。,,第二節(jié) 力的性質(zhì),,三力平衡匯交定理 三力匯交是平衡的必要條件,第二節(jié) 力的性質(zhì),,,,,,,,F1,F2,F3,F3,,F1、F2的合力F3與F3平衡,A,B,C,O,,,例1-1,作用力和反作用力 力是物體間的相互作用力，甲給乙一個(gè)作用力時(shí)，乙同時(shí)給甲一個(gè)反作用
3、力，它們大小相等，方向相反，作用于同一條直線上。 作用力和反作用力是不能平衡的，它們分別作用在兩個(gè)物體上。,第二節(jié) 力的性質(zhì),例1-A,例1-B,,力的合成圖解法 1、二力合成（平行四邊形定律）,,,,FR,C,B,A,O,,,,F1,F2,FR,C,A,O,第二節(jié) 力的性質(zhì),合力大小 合力方位,三角形法則,力的合成圖解法 2、力的分解,第二節(jié) 力的性質(zhì),O2,O1,力的合成圖解法 3、平面匯交力系的合成,第二節(jié) 力的性質(zhì),,FR1,力多邊形OABCDE,,平面匯交力系合成的解析法 1、力在坐標(biāo)軸上的投影,,,,,,,F,A,B,Fx,Fy,a1,b2,a2,b1,第二節(jié) 力的性質(zhì),,,,平
4、面匯交力系合成的解析法 2、合力投影定理,第二節(jié) 力的性質(zhì),例12,壓緊機(jī)構(gòu)如圖示。AB與BC長度相等，自重略去不計(jì)；A、B、C三處均為鉸鏈連接，水平推力為F。求滑塊C加于工件上的壓緊力。,工件,力對(duì)點(diǎn)之矩 對(duì)平面力系 工程上習(xí)慣逆時(shí)針為“”,第三節(jié) 平面一般力系的簡化,,,,合力矩定理 平面力系的合力對(duì)平面內(nèi)任一點(diǎn)的力矩等于各分力對(duì)同一點(diǎn)力矩的代數(shù)和。,第三節(jié) 平面一般力系的簡化,,,例1-3,例1-3Z,力偶：大小相等、方向相反、不共線的兩個(gè)相互平行的力。 力偶矩：MFd 力偶矩的特點(diǎn) 1、力偶對(duì)平面內(nèi)任意點(diǎn)之 力矩代數(shù)和等于力偶矩； 2、力偶無合力(合力為0)， 只能用力偶平
5、衡； 3、力偶等效變換性質(zhì)。,第三節(jié) 平面一般力系的簡化,,d,負(fù)力偶,平面力偶系的合成,第三節(jié) 平面一般力系的簡化,,,力的平移定理 一個(gè)力可以平行于其作用線移到任意點(diǎn)，但必須附加一個(gè)力偶，這個(gè)力偶的矩等于原力對(duì)新作用點(diǎn)之矩，則其作用效果不變。,第三節(jié) 平面一般力系的簡化,,,,F,,,平面一般力系的簡化 任意一個(gè)平面力系總可以簡化為一個(gè)主矢量R（作用于簡化中心）和一個(gè)主矩M（等于力系各力對(duì)簡化中心之矩的代數(shù)和）。,第三節(jié) 平面一般力系的簡化,主動(dòng)力 使機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。 約束 限制物體運(yùn)動(dòng)的條件。 約束反力 約束限制構(gòu)件運(yùn)動(dòng)而給構(gòu)件的力。,第四節(jié) 零件受力分析與受力圖,
6、,,FW,,FN,常見約束及其約束反力 1、柔軟約束 2、光滑面約束 3、固定鉸鏈約束 4、活動(dòng)鉸鏈約束 5、固定端約束,第四節(jié) 零件受力分析與受力圖,受力圖 1、提取受力分離體 2、畫出主動(dòng)力 3、用約束反力代替約束,第四節(jié) 零件受力分析與受力圖,A,B,（例）,平面一般力系平衡的充要條件 主矢量0，對(duì)任一點(diǎn)的主矩0 平衡方程：,第五節(jié) 平面一般力系的平衡,,,,一般工程,A、B、C三點(diǎn)不共線 三個(gè)方程、三個(gè)未知數(shù),匯交力系,平行力系,or,例15,例15Z,摩擦力 產(chǎn)生條件：存在正壓力，并有運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)。 有害面 消耗部分功，降低效率；發(fā)熱影響精度；磨損影響壽命。 有利面 摩擦傳動(dòng)
7、、人行走；制動(dòng)器；鎖緊裝置和螺紋緊固（自鎖性）。,第六節(jié) 摩擦,滑動(dòng)摩擦基本規(guī)律 靜摩擦力 0 Ff Ffmax 靜摩擦定律 Ffmax = fFN 靜摩擦系數(shù) f,第六節(jié) 摩擦,,,,,,,F,,Ff,,,,,,,,摩擦角 自鎖 主動(dòng)力F與法線夾角< ,第六節(jié) 摩擦,,,A,,,,,,,,,,,,,,,力的可傳性,剛體 變形體,,匯交力系 平行力系 平面一般力系,,例1-1,如圖示的鋼架，在C點(diǎn)作用一水平力F，尺寸如圖。求支座A和B處的約束反力。鋼架的重量略去不計(jì)。,,,例1-A,兩根桿，桿端掛重物，求鉸鏈C對(duì)CD桿、鉸鏈A對(duì)AB桿的作用。
8、,A,B,,,AB桿是二力桿,CD桿是三力桿,,,,,,例1-B,將力從上圖的作用點(diǎn)位置移到下圖位置，鉸鏈A、B處的作用力是否有變化？,,,,,,,,FC,,FB,,FB,,FA,,,,,,,FB,,FC,,FA,,FB,AC三力桿 CB二力桿,AC二力桿 CB三力桿,C,例1-3,平面上作用兩個(gè)平行力F1與F2。已知F1=30N，F(xiàn)2 =20N，d=400mm，試求合力FR之大小、方向及作用線。,,例13Z,求解反向平行力的合力,,問：若兩反向平行力大小相等，方向相反，合力？,,柔軟約束,約束反力沿繩索方向，且只能是拉力。,日光燈,滑輪,,光滑面約束,約束反力經(jīng)過接觸點(diǎn)沿光滑接觸面的法線方向，指向物體，稱為法向壓力或正壓力；不計(jì)摩擦。,,A,B,A,固定鉸鏈約束,約束反力通過鉸鏈中心，方向和大小由主動(dòng)力決定。（兩個(gè)未知數(shù)）,,,,活動(dòng)鉸鏈約束,約束反力通過鉸鏈中心，垂直于支承面；不能承受x方向的力。,,,A,固定端約束,約束反力可用一個(gè)力偶和兩個(gè)相互垂直的分力表示。,,A,,例,,,,,A,D,B,E,C,F,,,,,,,,,例15,簡易起重機(jī)如圖，起重臂自重略去不計(jì)，求平衡時(shí)支座反力和繩子BC的張力。,,B,,A,,2X,例15Z,均勻桿AB重為FW，長為l，在B端作用力為F。不計(jì)摩擦，求平衡位置角。,,,A,B,C,,,
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