机械设计与创新 机械设计与创新 项目一：力学基础1.ppt

* * ? * 机器和工程结构都是由许多构件所组成。构件之间相互联接并有确定的运动形式或相对静止状态。为保证机器的正常工作,设计时必须分析各构件的受力情况。当平衡时,还要研究其平衡条件,进而确定各构件上的未知力。 所谓平衡,指物体相对地面处于静止或作匀速直线运动。 * 第一讲：§1－1 物体的受力分析 教学目标：1. 静力学中基本概念。 2.力的性质(力学公理)。 3.约束与约束反力。 教学重点：约束与约束反力。 教学难点：约束与约束反力的分析。 小 结: 力学中概念、性质、约束反力的分析。 作 业: 2-1、2-2 * 4).力的单位： 国际单位制：牛顿(N) 千牛顿(kN) 一 . 力的概念 1)．定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以改变 物体的运动状态。 2). 力的效应：①运动效应(外效应) ②变形效应(内效应)。 3). 力的三要素：大小，方向，作用点 A F §1-1 物体的受力分析 * 5)力系：是指作用在物体上的一群力。 是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动的状态。 8)刚体 就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。 7)平衡 F1 A B C F2 F3 6)平衡力系：物体在力系作用下处于平衡，我们称这个力系为平衡力系。 * 二. 力的性质 公理：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，它被反复的实践所验证，是无须证明而为人们所公认的结论。 公理1 二力平衡公理 作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是： 这两个力大小相等 | F1 | = | F2 | 方向相反 F1 = –F2 作用线共线， 作用于同一个物体上。 刚体 F1 F2 * 说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的　 　 ③二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。 ②对变形体来说，上面的条件只是必要条件(或多体中) 二力杆 * 在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。 推论1：力的可传性。 作用于刚体上的力可沿其作用线移到同一刚体内的任一点，而不改变该力对刚体的效应。 因此，对刚体来说，力作用三要素为：大小，方向，作用线 公理2 加减平衡力系原理 * 公理3 力的平行四边形法则 作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。 * 刚体受三力作用而平衡，若其中两力作用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共面。（必共面，在特殊情况下，力在无穷远处汇交——平行力系。） 推论2：三力平衡汇交定理 [证] ∵ 为平衡力系， ∴ 也为平衡力系。 又∵ 二力平衡必等值、反向、共线， ∴ 三力 必汇交，且共面。 * 公理4 作用力和反作用力定律 等值、反向、共线、异体、且同时存在。 [例] 吊灯 * 公理5 刚化原理 变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体变成刚体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。 公理5告诉我们：处于平衡状态的变形体，可用刚体静力学的平衡理论。 * 约束反力：约束给被约束物体的力叫约束反力。 三.约束与约束反力 1、概念 自由体：位移不受限制的物体叫自由体。 非自由体：位移受限制的物体叫非自由体。 约束：对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称为约束。 （这里，约束是名词，而不是动词的约束。） * 图3 曲柄冲床机 F * ①大小常常是未知的； ②方向总是与约束限制的物体的位移方向相反； ③作用点在物体与约束相接触的那一点。 约束反力特点： G G N1 N2 * 绳索类只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接触点，方向沿绳索背离物体。 2、约束类型和确定约束反力方向的方法： 1).由柔软的绳索、链条或