力和约束.ppt

1 取左拱AC ,其受力图如图（c）所示 系统整体受力图如图（d）所示 考虑到左拱 在三个力作用下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出左拱 的受力图，如图（e）所示 此时整体受力图如图（f）所示 讨论：若左、右两拱都考虑自重，如何画出各受力图？ 如图 （g） （h） （i） 例1－5 不计自重的梯子放在光滑水平地面上，画出梯子、梯子左右两部分与整个系统受力图。图(a) 解： 绳子受力图如图（b）所示 梯子左边部分受力图如图（c）所示 梯子右边部分受力图如图（d）所示 整体受力图如图（e）所示 提问：左右两部分梯子在A处，绳子对左右两部分梯子均有力作用，为什么在整体受力图没有画出？ * 力：物体间相互的机械作用，作用效果使物体的机械运动状态发生改变。 力的三要素：大小、方向、作用点。力是矢量。 力系：一群力。可分为：平面汇交（共点）力系，平面平行力系，平面力偶系，平面任意 力系；空间汇交（共点）力系，空间平行力系，空间力偶系，空间任意力系。 平衡：物体相对惯性参考系（如地面）静止或作匀速直线运动。 §1.1 力、力矩和力偶 一、力和力系 ① 是代数量。 当F=0或d=0时， =0。 ③ 是影响转动的独立因素。 ⑤ =2⊿AOB=F?d ,2倍⊿形面积。 力对物体可以产生 移动效应--取决于力的大小、方向 转动效应--取决于力矩的大小、方向 - + 1、力对点的矩 说明： ② F↑,d↑转动效应明显。 ④单位N?m 二、力矩 定理：平面汇交力系的合力对平面内任一点的矩，等于所有各分力对同一点的矩的代数和 即： 2、合力矩定理 [例] 已知：如图 F、Q、l, 求： 和 解：①用力对点的矩法 ②应用合力矩定理 3、平面力偶及其性质 力偶：两力大小相等，作用线不重合的反向平行力叫力偶。 性质1：力偶既没有合力，本身又不平衡，是一个基本力学量。 性质2：力偶对其所在平面内任一点的矩恒等于力偶矩，而与矩心的位置无关，因此力偶对刚体的效应用力偶矩度量。 F(d+x)-F’x=Fd x 性质3：平面力偶等效定理 作用在同一平面内的两个力偶，只要它的力偶矩的大小相等，转向相同，则该两个力偶彼此等效。 ②只要保持力偶矩大小和转向不变，可以任意改变力偶中力的大小和相应力偶臂的长短，而不改变它对刚体的作用效应。 两个推论： ①力偶可以在其作用面内任意移动，而不影响它对刚体的作用效应。 4、平面力偶系:作用在物体同一平面的许多力偶叫平面力偶系 设有两个力偶 d d 平面力偶系平衡的充要条件是:所有各力偶矩的代数和等于零。 结论: 平面力偶系合成结果还是一个力偶,其力偶矩为各力偶矩的代数和。 [例] 在一钻床上水平放置工件,在工件上同时钻四个等直径的孔,每个钻头的力偶矩为 求工件的总切削力偶矩和A 、B端水平反力? 解: 各力偶的合力偶距为 根据平面力偶系平衡方程有: 由力偶只能与力偶平衡的性质，力NA与力NB组成一力偶。 约束：对非自由体的位移起限制作用的物体。 约束力：约束对非自由体的作用力。 约束力 大小——待定 方向——与该约束所能阻碍的位移方向相反 作用点——接触处 一、约束和约束力 §1.2约束的基本力类型 二、工程常见的约束 1、具有光滑接触面（线、点）的约束（光滑接触约束） 光滑支承接触对非自由体的约束力，作用在接触处；方向沿接触处的公法线并指向受力物体，故称为法向约束力，用 表示。 2 、由柔软的绳索、胶带或链条等构成的约束 柔索只能受拉力，又称张力。用 表示。 柔索对物体的约束力沿着柔索背向被约束物体。 胶带对轮的约束力沿轮缘的切线方向，为拉力。 3 、光滑铰链约束（径向轴承、圆柱铰链、固定铰链支座等） （1） 、径向轴承（向心轴承） 约束特点： 轴在轴承孔内，轴为非自由体、轴承孔为约束。 约束力： 当不计摩擦时，轴与孔在接触为光滑接触约束——法向约束力。 约束力作用在接触处，沿径向指向轴心。 当外界载荷不同时，接触点会变，则约束力的大小与方向均有改变。 可用二个通过轴心的正交分力 表示。 光滑圆柱铰链 约束特点：由两个各穿孔的构件及圆柱销钉组成，如剪刀。 约束力： 光滑圆柱铰链：亦为孔与轴的配合问题，与轴承一样，可用两个正交分力表示。 其中有作用反作用关系 一般不必分析销钉受力，当要分析时，必须把销钉单独取出。 （iii) 固定铰链支座 约束特点： 由上面构件1或2 之一与地面或机架固定而成。 约束力：与圆柱铰链相同 以上三种约束（经向轴承、光滑圆柱铰链、固定铰链支座