第一章力学基础知识.ppt

课件制作：胡恒振 《起重作业》江苏省安全生产监督管理局 《高级钳工》-1 第一章 力学基础知识 第一章 力学基础知识 §1-1力 §1-2约束和约束反力 §1-3受力分析和受力图 §1-4力矩 §1-5摩擦 §1-6功率、转矩和机械效率 §1-1力 一、静力学基本概念 在静力学中，经常用到力和刚体这两个概念。 1、力的概念 自然界的物体是互相联系、互相影响的。力就是物体与物体间相互作用的一种表现。 §1-1力 由实践经验可知，力对物体的作用效果决定于三个要素：力的大小、力的方向、力的作用点。这三个要素中，任何一个改变时，都会改变力对物体的作用效果。因此，力是矢量。 2、刚体 在任何力的作用下保持大小和形状不变的物体称为刚体。在工程上机械零件受力发生微小变形（可以忽略），可作为刚体。 §1-1力 二、力的合成与分解 1、共线力的合成与分解 直接相加减。 2、非共线力（互成角度）力的合成与分解 遵循平行四边形法则：作用在物体上同一点的两个力，可合成为一个合力，合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向有以这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。 §1-1静力学基础知识 2．静力学公理 （1）二力平衡公理 作用于刚体上的两个力，使刚体处于平稳状态的充分与必要条件是：这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一直线上（简称二力等值、反向、其线）。 §1-1静力学基础知识 （2）作用与反作用公理 两个物体间的作用力与反作用力总是成对出现，且大小相等、方向相反，沿着同一直线，分别作用在这两个物体上。 §1-1静力学基础知识 （3）三力平衡汇交原理 刚体受不平行的三个力作用而平衡时，这三个力的作用线必在同一平面内且汇交于一点。 §1-1静力学基础知识 3．铰链约束 由铰链构成的约束，称为铰链约束。固定铰链支座构造如图1－1所示，用圆柱销连接的两构件中，有一个是固定件，称为支座。圆柱销3固连于支座1上，构件2可绕圆柱销中心旋转。图1－1C是固定铰链支座的简图。 §1-1静力学基础知识 §1-1静力学基础知识 4．物体的受力分析和受力图 研究物体的平衡或运动问题时，首先必须分析物体受到哪些力的作用，并确定每个力的作用位置和力的作用方向，这个分析过程称为物体的受力分析。为了清楚地表示物件的受力情况，需要把所研究的物体（称为研究对象）从周围的物体中分离出来，单独画出它的简图，并画出作用在研究对象上的全部外力（包括主动力和约束反力），这种表示物体受力的简图称为受力图。 §1-1静力学基础知识 例1-1水平梁 AB用斜杆 CD支撑，A、C、D三处均为光滑铰链连接，匀质梁重G，其上放置一重为Q的电动机，如图1-2所示。如不计杆CD的自重，试分别画出杆CD和梁AB（包括电动机）的受力图。 §1-1静力学基础知识 §1-1静力学基础知识 例1-2图1-3所示为一压榨机构的简图。它有三个活动构件：杠杆ABC、连杆CD和滑块D。在杠杆的端部（手柄处）加一力，试分别画出杠杆、连杆和滑块的受力图（设不计各杆件的自重和接触处的摩擦）。 §1-1静力学基础知识 §1-2力矩与力矩平衡 1．力矩 力对物体的作用，有时能使物体产生转动，例如用扳手拧螺母时，螺母就转动。为了度量一个力对物体的转动效果，需要引进“力对点之矩”（简称力矩）的概念。 §1-2力矩与力矩平衡 以扳手拧紧螺母为例（图1－4） §1-2力矩与力矩平衡 力使物体绕点转动时，转向不同，效果也不同。通常规定：力使物体按逆时针方向转动时，力矩为正；反之，力使物体按顺时针方向转动时，力矩为负。 力矩的单位决定于力和力臂的单位，其法定计量单位是牛顿·米（N·m）。 §1-2力矩与力矩平衡 2．力矩平衡 转动物体的平衡条件为：作用在物体上的各力对转动中心力矩的代数和应等于零。 力矩的平衡方程N×b－F×a＝0 §1-2力矩与力矩平衡 例1-3 图1-6所示为简易起重机，除平衡铁外，重力G1＝4000N，最大起重Q＝5000N，图中尺寸以m为单位。要求在满载时，起重机不会绕B轮翻倒；空载时，起重机不致绕A轮翻倒，问平衡铁重G2取多少为宜？ §1-2力矩与力矩平衡 例1-3解答： ①假设空载时沿A轮倾倒，则NB=0，Q=0，以A轮为支点研究，满足力矩平衡方程： G2×(1－0.6)－G1×0.6＝0， 得G2≤6000N； ②假设满载时沿B轮倾倒，则NA=0，Q=5000，以B轮为支点研究，满足力矩平衡方程： G2×(1＋0.6)＋G1×0.6－Q×(2－0.6)＝0， 得G2≥2875N； 故取2875N ≤ G2 ≤ 6000N。 §1-2力矩与力矩平衡 如果物体绕固定轴转动，作用于物体上的力作用线不在同一平面内，如图1-7a所示绞