机械技术基础第2版教学课件作者田鸣第二章课件.pptVIP

* 第一节　平面力系的概念及简化 一、平面力系的概念力系中各力的作用线均在同一平面内的力系，称为平面力系。 图2-1　电动机支承架 第一节　平面力系的概念及简化 图2-2　推土机 第一节　平面力系的概念及简化 二、平面一般力系的简化与分析 设作用于刚体的平面一般力系F1、F2、…、Fn，且作用点分别为A1、A2、…、An（图2-3a）。 图2-3　平面力系的简化 第一节　平面力系的概念及简化 1) 主矢FR′≠0，主矩MO≠0：力系简化为一个合力FR。 图2-4　力系简化结果分析 第一节　平面力系的概念及简化 2) 主矢FR′=0，主矩MO≠0：力系简化为一个力偶M。 3) 主矢R′≠0，主矩MO=0：力系简化为作用于简化中心的一个合力FR。4) 主矢R′=0，主矩MO=0：力系为一平衡力系。 第二节　平面力系的平衡条件与平衡方程 一、平面一般力系的平衡条件与平衡方程1.平面一般力系的平衡条件由平面一般力系的简化结果分析可知，若平面力系向任一点简化所得的力或力偶中只要有一个不为零，那么该力系就不会平衡。2.平面一般力系的平衡方程由平面一般力系平衡条件的解析表达式为 第二节　平面力系的平衡条件与平衡方程 图2-5　简支梁的受力分析 3.平面一般力系平衡方程的其他形式1)二力矩式(由一个投影方程和两个力矩方程组成)平衡方程为2)三力矩式(由三个力矩方程组成)平衡方程为 第二节　平面力系的平衡条件与平衡方程 二、平面特殊力系的平衡方程 由平面一般力系的平衡方程能方便地得到平面特殊力系的平衡方程。 图2-6　平面特殊力系 第二节　平面力系的平衡条件与平衡方程 1.平面汇交力系若平面汇交力系汇交于O点（见图2-6a），则式（2-4）的∑MO(F)≡0，由此得出平面汇交力系的平衡方程为2.平面平行力系设平面平行力系的各力与y轴平行（图2-6b），则式（2-4）中的∑Fx≡0，因而平面平行力系的平衡方程为3.平面力偶系由力偶的性质可知，力偶中的两力在任意坐标轴上的投影恒为零，力偶对作用面内任意点之矩恒等于力偶矩，因而有式（2-4）中的∑Fx≡0，∑Fy≡0， 则平面力偶系的平衡方程为 第二节　平面力系的平衡条件与平衡方程 例2-2　如图2-7a所示的起重机AB、AC杆用铰链支承在立柱上，并在A点用铰链互相连接，由绞车D引出水平钢索绕过滑轮A起吊重物。已知重物的重量W=20kN，各杆和滑轮的自重不计且忽略摩擦。试求杆AB和AC所受的力。解　取滑轮A为研究对象，它受到钢索和重物对它的拉力FTD、FTW′　，以及杆对它的作用力FBA与FCA(均假设为拉力)。若忽略滑轮的大小，则该四个力的作用线均过A点，组成一个平衡的平面汇交力系，其受力如图2-7b所示。 第二节　平面力系的平衡条件与平衡方程 图2-7　起重机受力分析 第二节　平面力系的平衡条件与平衡方程 例2-3　塔式起重机如图2-8a所示。已知机身重G=220kN，作用线通过塔架的中心，最大起重量FP=50kN，平衡锤重F=30kN。试求满载和空载时轨道A、B的约束力，并分析起重机在使用过程中会不会翻倒。 图2-8　起重机受力分析 第二节　平面力系的平衡条件与平衡方程 解　1)求解轨道对起重机的约束力。取起重机为对象，其上作用有已知力G、FP与F，以及轨道A、B对起重机的约束力FA与FB。这些力组成一平面平行力系如图2-8b所示。 图2-9　工件的受力分析 第三节　物体系统的平衡 一、静定与静不定问题的概念工程中常会遇到由若干物体通过一定的约束组成的系统。 图2-10　静定结构 第三节　物体系统的平衡 图2-11　静不定结构 第三节　物体系统的平衡 图2-12　车削工件的静定与静不定分析 第三节　物体系统的平衡 二、物体系统的平衡 对于物体系统或单个物体平衡的受力分析问题，运用静力平衡方程式建立已知量和未知量的关系，只有当未知量的个数少于或等于独立平衡方程的数目时，才能使问题得到解决，这个条件称为可解条件。 第三节　物体系统的平衡 图2-13　四连杆机构受力分析 例2-5　平面四连杆机构在M1与M2的作用下，在图2-13a所示的位置保持平衡。其中，M1与M2的力偶面均在连杆机构的运动平面内。已知OA=0.6m，O1B=0.4m，作用在摇杆OA上的力偶矩M1=1N·m，不计各杆自重，求力偶矩M2的大小。 第三节　物体系统的平衡 解　1)取杆OA为研究对象，其杆上作用有主动力偶矩M1，根据力偶的性质与平衡条件，在杆的两端O、A必作用有大小相等、方向相反的一对力FO与FA组成一反向力偶矩与之平衡。因为连杆AB为二力杆，所以FO与FA的作用方向确定，画出杆OA的受力图如图2-13b所示。 2)取OⅠB杆为研究对象，根据力偶的性质与平衡条件，可得OⅠ