第二章：物体受力分析和

2006-09-031第二章：物体受力分析和平衡条件任何机器或设备在工作时，都受到各种样的外力作用，都要产生一定程度的变形。如果设计不合理，则无法承受外力的作用。本章要讨论的问题：就是构件在外力作用下的受力分析和计算与刚体在力系作用下的平衡规律，即力系平衡应满足的条件。2006-09-032第一节：静力学基本概念与受力图•力的基本概念•静力学公理•约束和约束反力•约束的基本类型•受力图2006-09-033力的基本概念•力是物体之间相互的机械作用。力的作用效应有两方面，一是力的外效应，使物体机械运动状态发生变化；二是力的内效应，使物体的形状发生变化。•力的作用效果取决于三个因素：力的大小、力的方向、力的作用点。•物体相对某一惯性参照系保持静止或作匀速直线运动，则称该物体处于平衡状态。平衡不仅有参照系，还须有时间限定。2006-09-034静力学公理•二力平衡公理•加减平衡力系公理•力的平行四边形公理•三力平衡汇交定律2006-09-035约束和约束反力•工程上把对于某一物体的活动起限制作用的其他物体称为约束。•约束对某一物体的限制作用称为约束反力，简称反力。•工程上把使物体发生运动或运动趋势的力称为主动力。2006-09-036约束的基本类型•柔性约束•光滑面约束•固定铰链约束•活动铰链约束•固定端约束2006-09-037受力图1.确定分析研究对象；2.假想解除约束，单独画出其简图。称为取分离体或自由体；3.画上解除约束处相应的约束反力；4.在同一物系中，画相关构件的受力图时，要利用相关物体间作用力和反作用力的特点，由已知方向确定未知方向。2006-09-038第二节：平面汇交力系的合成与平衡条件•平面汇交力系的合成一是几何法，二是解析法。•平面汇交力系的平衡条件平面汇交力系合成的结果是一个合力。因此，平面汇交力系保持平衡的必要和充分条件为：该力系的合力等于零。2006-09-039第三节：平面力偶系的合成与平衡条件•力矩与合力矩定理•力偶、力偶矩与等效力偶•力偶系合成与平衡条件2006-09-0310力矩与合力矩定理1、力对点的矩可以用力对点的矩，这样一个物理量来衡量力使物体转动的效果。一般规定使物体逆时针转动的力矩为正，反之为负。记：Mo(F)=±Fd2、合力矩定理平面汇交力系的合力对于平面内任意一点的矩，等于所有各分力对于该点的矩的代数和。2006-09-0311力偶、力偶矩与等效力偶1、力偶一对大小相等，方向相反，不共作用线的平行力称为力偶。通常一对力用（F，Fˊ）表示。2、力偶矩力与力臂的乘积。记：M(F，Fˊ）=±Fd3、等效力偶其效应取决于力偶矩的大小，力偶的转向和作用平面。2006-09-0312力偶系合成与平衡条件1、力偶系合成合成条件：作用在同一物体上的一群力偶且在同一平面上，为平面力偶系。在同一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。2、力偶系平衡条件就是合力偶的矩等于零。或是所有各力偶矩的代数和等于零。2006-09-0313第四节：平面一般力系的合成与平衡条件•力线的平移定理•平面一般力系向已知点的简化•平面一般力系的平衡条件2006-09-0314力线的平移定理定理：可以把作用在刚体上A点的力F平移到任意一点B，但必须同时附加一个力偶，这个附加力偶的矩等于原来的力F对新作用点B的矩。2006-09-0315平面一般力系向已知点的简化根据力线的平移定理，可以对平面一般力系进行简化，将平面一般力系的各力平移到作用面内任意一点C，从而将原力系转化为一个平面汇交力系和一个平面力偶系。点C称为简化中心。2006-09-0316平面一般力系的平衡条件平面一般力系平衡的充分和必要条件是：合力矢、合力矩分别等于零。求解平面一般力系问题的步骤：1、确定对象，取分离体，作出受力图；2、建立适当的坐标系，列出平衡方程；3、解平衡方程，求出未知量。2006-09-0317第五节：空间力系•力在直角坐标上的投影•力对轴的矩•空间力系的平衡方程