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南京工程学院 第一章 物体的受力分析与平衡 本章主要内容 本章主要内容 1.1 力学的基本概念 力的定义：物体间的相互机械作用，使物体的运动状态或形状尺寸发生改变。 力的外效应：力使物体运动状态发生改变的效应 力的内效应：力使物体产生变形的效应 力的三要素：大小、方向、作用点 力的单位：N（牛顿） 1.1 力学的基本概念 刚体的定义：在任何力的作用下，物体的大小 和形状都保持不变的物体（其实是忽略微小变 形的理想化结果）。（理论力学） 弹性体：在研究物体受力与变形关系时,认为零件是弹性体。（材料力学） 1.1 力学的基本概念 平衡是物体相对于地球处于静止或匀速直线运动的状态。运动是绝对的，静止是相对的。 1.1.4 静力学公理 1.1.4 静力学公里 1.1.4 静力学公里 1.1.4 静力学公里 1.1.4 静力学公里 1.1.4 静力学公里 1.1.4 静力学公里 1.1.4 静力学公里 1.2 约束、约束反力与受力图 1.2.2 常见的约束类型及其反力 1.2.2 常见的约束类型及其反力 1.2.2 常见的约束类型及其反力 1.2.2 常见的约束类型及其反力 1.2.2 常见的约束类型及其反力 1.2.2 常见的约束类型及其反力 1.2.3 受力图 1.2.3 受力图 1.3 物体的受力平衡 1.3.1 力系的平衡 1.3 物体的受力平衡 1.3.2 平面力系的平衡 1.3 物体的受力平衡 1.4 本章小结 静力学公理 常见约束类型及其受力 物体的受力平衡条件 多体受力分析与计算 作业 * * 1．力学的基本概念 2．约束、约束反力与受力图 3．物体的受力平衡 基本要求： 1) 掌握静力学公理； 2) 会分析零件的受力。 重点内容：零件的受力分析及计算。 1.1.1 力的概念 1.1.2 刚体的概念 1.1.3 平衡的概念 1 二力平衡理论 充要条件：大小相等、方向相反、且作用在同一直线上（二力等值、反向、共线）。 F F 对于变形体而言，二力平衡公理只是必要条件，但不是充分条件。如绳子。 二力杆：仅受二力作用的物体(二力体)为杆件。二力杆(体)上二平衡力作用点的连线就是力的作用线。 2 力可传性原理 作用在刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移动到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用效应。 弹性体不适用！！！ 力对刚体的作用取决于： 力的大小、方向和作用线。 3 加减平衡力系平衡 在已知力系上加上或者减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。 力系：作用在物体上的几个力或一组力 4 力的平行四边形法则（力的合成与分解） 作用在刚体上的两个相交于一点的力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小、方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。 ? ? F1 F2 FR C B A O ? F1 F2 FR C A O 简化 合力大小 合力方位 三角形法则 力系的合成 O F1 F2 F3 F4 F5 O A F1 B F2 C F3 D F4 E F5 FR1 FR2 FR3 FR 力多边形OABCDE 将需要合成的各力平移后首尾相连，最后自第一个力的起点到最后一个力的终点，连接一条直线矢量，即是平面汇交力系的合力。 4 力的平行四边形法则（力的合成与分解） 4 力的平行四边形法则（力的合成与分解） FR F1 F2 F3 F4 F5 F6 与力的合成不同（两个(或以上)力的合成只有一个合力），而力的分解若没有其他限制，可有多种分解方法。可分解为大小、方向都不同的两个(或以上)分力。 工程上常将一个力分解为方向已知的相互垂直的两个(平面力系)或三个(空间力系)分力。 n2 n1 O2 O1 Fr Ft Fn ? 力的分解 5 三力平衡汇交定理 作用在刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力的作用线通过汇交点。 6 作用与反作用定律 两物体间的作用力与反作用力总是同时存在，且大小相等、方向相反、沿同一条直线，分别作用在这两个物体上。 作用力与反作用力互相依存、同时出现、同时消失，分别作用在相互作用的两物体上。 作用力与反作用力与二力平衡公理中的两个力有着本质的区别。 1.2.1 约束与约束反力 主动力 使机构运动或有运动趋势的力。 约束 限制物体运动的条件。 约束反力 约束限制构件运动而给构件的力。 主动力 约束 约束反力 反力的作用点：约束与非自由体的接触点 反力的方向：总是与该约束所能限制的运动方向相反 反力的大小：总是未知的。 在静力学中可以利用相关平衡条件求出约束反力。 1 柔索约