工程力学（第2版）：空间力系PPT教学课件.pptxVIP

模块三 空间力系

空间力系学习目标掌握工程中常见的空间约束类型及确定约束力的方法;掌握空间力系的简化方法;掌握空间力系平衡方程的建立方法;掌握空间力系平衡问题的平面解法;了解物体重心和形心坐标的计算方法。

空间力系图为某水轮机涡轮转动轴受力图,已知大锥齿轮D上承受的啮合反力可以分解为圆周力Ft、轴向力Fa和径向力Fr,它们的大小比为Ft∶Fa∶Fr=1∶0.32∶0.17,外力偶矩Mz=2kN·m,转动轴及其附件总质量为G=20kN,锥齿轮的平均半径为DE=r=0.8m,其余尺寸如图所示,试求A、B两轴承处的约束力。任务描述：任务五空间力系平衡问题的求解

空间力系任务分析任务五空间力系平衡问题的求解掌握空间力系简化的方法,并能够利用平衡条件求解空间汇交力系、空间平行力系、空间任意力系和空间力偶系的平衡问题。

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一、常见的空间约束1.球铰链约束2.径向轴承约束3.止推轴承约束4.空间固定端约束空间力系任务五空间力系平衡问题的求解

球铰支座是用于空间问题中的约束。球窝给予球的约束力必通过球心,但可取空间任意方向。它能限制物体沿空间任意方向移动,但物体可以绕其球心任意转动,如图(a)所示。球铰链的约束力可分解为三个相互垂直的分力Fx、Fy、Fz,如图(b)所示。空间力系任务五空间力系平衡问题的求解一、常见的空间约束1.球铰链约束

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空间力系任务五空间力系平衡问题的求解一、常见的空间约束

机器中的径向轴承是转轴的约束,它允许转轴转动,但限制转轴在垂直于轴线的任意方向上移动,如图(a)所示。径向轴承的简化如图(b)所示,其约束力可用垂直于轴线的两个相互垂直的分力来表示,如图(c)所示。空间力系任务五空间力系平衡问题的求解一、常见的空间约束2.径向轴承约束

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空间力系任务五空间力系平衡问题的求解一、常见的空间约束

止推轴承也是机器中常见的约束,如图(a)所示。止推轴承的简化如图(b)所示。止推轴承除了能限制转轴在垂直于轴线的任意方向上移动,还能限制转轴沿轴向移动,其约束力增加了沿轴线方向的分力,如图(c)所示。空间力系任务五空间力系平衡问题的求解一、常见的空间约束3.止推轴承约束

空间力系任务五空间力系平衡问题的求解一、常见的空间约束

如图(a)所示,空间固定端约束既能限制物体沿任意方向移动,也能限制物体在约束处转动,如房屋的阳台或车床的刀具夹持端等。空间固定端的简化如图(b)所示,空间固定端既不能转动也不能移动,所以既有三个方向的约束力,又有三个方向的约束力偶,如图(c)所示。空间力系任务五空间力系平衡问题的求解一、常见的空间约束4.空间固定端约束

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空间力系任务五空间力系平衡问题的求解一、常见的空间约束

二、空间力系平衡问题的建立与求解方法空间力系任务五空间力系平衡问题的求解1.空间力系的简化

二、空间力系平衡问题的建立与求解方法空间力系任务五空间力系平衡问题的求解2.空间力系的平衡方程及其应用

如图所示,已知镗刀杆的刀头上受切削力Fz=1000N,径向力Fx=300N,轴向力Fy=150N的作用,刀尖位于Oxy平面内,其坐标x=75mm,y=200mm。工件质量不计,求被切削工件左端O处的约束力。空间力系任务五空间力系平衡问题的求解二、空间力系平衡问题的建立与求解方法

传动轴如图所示,由A、B两轴承支承。圆柱直齿轮的节圆直径d=30mm,压力角α=20°,在法兰盘上作用一力偶,其力偶矩M=1000N·m。如传动轴自重和摩擦不计,求传动轴匀速转动时,A、B两轴承处的约束力及齿轮所受的啮合力F。空间力系任务五空间力系平衡问题的求解二、空间力系平衡问题的建立与求解方法

空间力系任务五空间力系平衡问题的求解二、空间力系平衡问题的建立与求解方法

3.空间力系平衡问题的平面解法在空间力系平衡问题的平面解法中,三个视图上的力是相互联系的,其中由一个视图解出的未知量可以作为另外两个视图的已知量。从这种意义上讲,可以把受空间力系作用的物体视为由三个视图组成的物系。因此其解题方法和注意事项与物系平衡基本相同。二、空间力系平衡问题的建立与求解方法空间力系任务五空间力系平衡问题的求解

带式输送机传动系统中的从动齿轮轴如图3-10(a)所示。已知齿轮的分度圆直径d=280mm,轴的跨距L=105mm,悬臂长度L1=110.5mm,圆周力Ft=1200N,径向力Fr=460N,不计自重。求轴承A、B处的约束力和联轴器所受转矩M