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1、机械基础（少学时）课件第2章杆件的静力分析ppt课件第2章构件的静力分析2.1 力的概念与基本性质 2.2 力矩、力偶、力的平移2.3 约束与约束力2.4 物体的受力分析与受力图2.1力的概念与基本性质2.1.1力的概念 1.力的定义 外效应 内效应定义：力是物体间相互机械作用，能使物体的运动状态发生变化（外效应），或使物体产生变形（内效应）。2.力的三要素 力的大小、方向和作用点。3.力的图示方法 ABF2.1.2力的基本性质 性质1、二力平衡公理：作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的条件是这两力必须等值、反向、共线。满足以上条件的构件，称为二力构件。若为杆件，则称为二力杆。性质、平行四边
2、形法则：作用于物体上同一点的两个力的合力也作用在该点，合力的大小和方向可用这两力为邻边作平行四边形的对角线来确定。推论（三力平衡汇交定理）：当刚体受三个力作用而处于平衡状态时，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力的作用线必交于同一点，且三个力的作用线在同一个平面内。F1F2F1F2F3FR性质3、作用与反作用公理：两物体间相互作用的力总是同时存在，且两力等值、反向、共线，分别作用于两个不同的物体上。这两个力分别称为作用力反作用力。2.2.1力矩2.2力矩、力偶、力的平移1.力对点之矩的概念力矩是力对物体的转动效应的度量.Mo(F)：表示力F对力矩中心O点的力矩；F：表示力的大下小；d：表
3、示力臂，即为力矩中心到力的作用线之间的垂直距离。力矩的正负号规则：在平面问题中，规定逆时针转向的力矩取正号，顺时针转向的力矩取负号。力矩的单位为牛顿米（N.m）或者千牛米(kN.m)例2.1分别计算图中F1、F2对O点的力矩。解：从图中可知力和对点的力臂是和。故mo(F)=+F1l1=Flsin30=490.10.5=2.45Nmmo(F)=F2l2=16.30.15=2.45Nm由力矩的定义可知，力矩等于零的条件是：力等于零或力的作用通过矩心。.合力矩定理力系中合力对一点的矩，等于力系中各分力对同一点之矩的代数和。练一练如图所示，数值相同的三个力按照不同的方式施加在同一扳手的A端。若F200
4、N,试求图示三种情况下力F对o点的力矩。解：图示三种情况下，虽然力的大小、作用点和矩心均相同，但是力的作用线各异，致使力臂均不相同，因而在三种情况下，力对o点之矩不同。直接根据力矩的公式可求出力对点0之矩分别为：在图a中 Mo（F）=-Fd200N0.2mcos3034.64N.m 在图b中 Mo（F）=Fd200N0.2msin3020N.m 在图c中 Mo（F）=Fd200N0.2m40N.m2.2.2力偶1.力偶的定义两个大小相等，方向相反，且不共线的平行力组成的力系称为力偶。使物体产生转动效果。力偶的表示法书面表示（F，F）图示力偶的三要素力偶矩的大小、力偶的转向、力偶的作用面力偶矩大
5、小正负规定：逆时针为正单位量纲：牛米N.m或千牛米kN.m2.力偶的基本性质性质1：力偶无合力，力偶在任一座标轴上的投影等于零。性质2：力偶对其作用面内任一点之矩恒等于力偶矩，且与矩心位置无关。性质3：在同一平面内的两个力偶，如果它们的力偶矩大小相等，转向相同，则这两个力偶等效。称为力偶的等效条件。2.2.3力的平移定理：作用在刚体上某点A的力F可平行移到任一点B，平移时需附加一个力偶，附加力偶的力偶矩等于力F对平移点B的力矩。应用：单手攻丝结论：由于力系（F，M0）的作用，不仅加工精度低，而且丝锥易折断。2.3约束与约束力自由体：能在空间任意运动不受任何限制的物体。非自由体：在空间的运动受到
6、某些限制的物体。约束的概念：一个物体的运动受到周围其它物体的限制，这种限制条件称为约束。约束力（约束反力）：约束作用于被约束物体上的限制其运动的力，称为约束力。1、光滑面约束约束的特点：两物体的接触表面上的摩擦力忽略不计，阻止物体沿接触点的公法线的运动。约束反力的特点：光滑接触面的约束反力沿接触面的公法线，通过接触点，指向被约束物体，用FN表示。FNA FNB2、柔体约束约束的特点：只能限制物体原柔索伸长方向的运动。约束反力的特点：约束反力沿柔索的中心线作用，离开被约束物体，只能承受拉力，不能承受压力。常用F表示。FT FT1 FT1FT2FT22、光滑圆柱铰链约束铰链铰链约束的特点：铰链约束
7、只能限制两物体间的相对移动，不能限制其相对转动。约束反力的特点：约束力一定通过接触点的公法线方向，即通过销钉的中心。(1)、固定铰支座约束反力：固定铰支座的约束力通过接触点并通过销钉的中心，通常用两个正交分力Fx、Fy来表示。FAXFAy(2)、中间铰链FCXFCy(3)、活动铰链支座FA3、固定端约束约束的特点:固定端约束能限制物体沿任何方向的移动，也能限制物体在约束处的转动。约束反力的特点:固定端A处的约束反力可用两个正交的分力、y和力矩为M的力偶表示。FAXFAyMAFA2.4物体的受力分析和受力图一、画受力图的步骤：1、确定研究对象，取分离体。2、画主动力。3、画约束反力。例：均质球重G，用绳系住，并靠于光滑的斜面上，如图所示。试分析球的受力情况，并画出受力图。TN练习:试画出图中小球的受力图例：画出杆BC、梁AB的受力图FCBFBCP2FAXFAyF BC练习：三角支架由杆AB，AC铰接而成，在A处作用有重力G，画出图中AB，AC杆的受力图。