第2章工程力学基础.pptVIP

第二章 工程力学基础;§2-1 理论力学的基础知识; ; ;注意：作用力与反作用力不能与二力平衡公理中的一对平衡力相混淆。;F2;;? 工程中常见的约束与约束力 ;? 工程常见约束与约束力 ;? 工程常见约束与约束力 ;? 工程常见约束与约束力 ;? 工程常见约束与约束力 ;? 工程常见约束与约束力 ;链条约束与约束力;皮带约束与约束力;? 工程常见约束与约束力 ;? 工程常见约束与约束力 ;齿轮啮合力;? 光滑刚性面约束 ;;辊 轴;辊 轴;辊 轴(实际约束中FR方向也可以向下);? 约束与约束力 ;用铰链连接的杆;;FRy;铰;铰;恐龙骨骼的铰链连接;固定铰支座;固定铰支座;固定铰支座;球 铰;球;? 约束与约束力 ;? 约束与约束力 ;滚珠(柱)轴承 ;? 约束与约束力 ;五、力的合成与分解; 在工程上最常用的分解方法是将已知力F沿直角坐标轴X、Y分解为两个互相垂直的分力Fx、Fy，如图所示。; 对力的合成和分解还可运用任意三角形的正弦定律和余弦定律来解。; 因此，力使物体转动的效果完全取决于下列两个因素：; 当力的作用线通过物体的转动中心时，这时力臂为零，则此力对物体不产生转动效果。即力的作用线通过矩心时，力矩值为零。即当F=0时，M=0。; 力偶对物体的作用效果是使物体转动。力偶使物体转动的作用效果不仅与组成力偶的力的大小有关，而且与两力作用线之间的垂直距离力偶臂d有关。;§2-2 材料力学的基本知识;二、变形固体及其基本假设 ;三、力的分类 ; 物体受力一般是通过物体间直接或间接接触进行的。接触处多数情况下不是一个点，而是具有一定尺寸的面积。因此无论是施力体还是受力体，其接触处所受的力都是作用在接触面积上的分布力（distributed force）。在很多情形下，这种分布力比较复杂。例如，人之脚掌对地面的作用力以及脚掌上各点处受到的地面支撑力都是不均匀的。 ; 当分布力作用面积很小时，为了分析计算方便起见，可以将分布力简化为作用于一点的合力，称为集中力（concentrated force）。; 当分布力作用面积很小时，为了分析计算方便起见，可以将分布力简化为作用于一点的合力，称为集中力（concentrated force）。;3．静载荷和动载荷 ;(2) 代替 任意地留下一部分作为研究对象，并弃去另一部分，用于截面上的内力代替弃去部分对留下部分的作用。;3．应力 ;2．剪切;六、许用应力和安全系数;2．许用应力和安全系数 ;;③设计零件的截面尺寸：;[例] 已知一圆杆受拉力F =25 k N，直径 d =14mm，许用应力[?]=170MPa，试校核此杆是否满足强度要求。;[例] 在图a中，三角架A处悬挂重10kN的物体，水平杆AB的材料为Q235-A圆钢，问其直径要多大？ ;故，杆AB的直径至少应为12mm。;二、剪切强度;（合力）;③剪切面： 构件将发生相互的错动面，如n– n 。;为了保证零件不被剪断，需满足剪切强度条件：;根据实验结果可知，[τ]与[σ]之间有一定的关系，即： [τ]=（0.75～0.8）[σ] （对于塑性材料） [τ]=（0.8～1.0）[σ] （对于脆性材料）;解：;轴：工程中以扭转为主要变形的构件。如：机器中的传动轴、石油钻机中的钻杆等。;扭转角（?）：任意两截面绕轴线转动而发生的角位移。 剪应变（?）：直角的改变量。;工 程 实 例;实验证明,圆轴受扭转后：;T;t;最大剪应力的公式：;圆轴扭转时的强度计算;[例] 扭矩T为1.55KN·m的电动机转子轴如图，许用剪应力 [? ]=30M Pa, 试校核其强度。;1. 弯曲: 杆受垂直于轴线的外力或外力偶矩矢的作用时,轴线变成了曲线，这种变形称为弯曲。;工程实例;; 梁的支承条件与载荷情况一般都比较复杂，为了便于分析计算，应进行必要的简化，抽象出计算简图。;1.横向线(a b、c d）变形后仍为直线，但有转动；纵向线变为曲线，且上缩下伸；横向线与纵向线变形后仍正交。;2.两个概念;弯矩：M 构件受弯时，横截面上其作用面垂直于截面的内力偶矩。;;梁的危险截面：一般截面，最大正应力发生在弯矩绝对值最大的截面的上下边缘上。;解：?求最大弯曲力矩;[例] 车刀刀杆的横断面为长方形，高24mm，宽16mm， [?b ]=80MPa， 问刀杆能承受多大的垂直切削力？; 由弯曲强度条件有：;潘存云教授研制;潘存云教授研制;六、耐磨计算; 零件抵抗磨损的计算是比较复杂的。这种计算称为耐磨计算。目前多采用近似的、条件性的计算方法，也就是采