2016机械设计基础（机工版）教案：第二部分 构件的静力分析.docVIP

《机械设计基础》授课教案 电气、机电班 第二部分：构件的静力分析 构件的静力分析是选择构件的材料、确定构件具体外形尺寸的基础。 一、工程力学的几个基本概念 1、 刚体：指受力时不变形的物体。 　　　实际中刚体并不存在，但如果物体的尺寸和运动范围都远大于其变形量，则可不考虑变形的影响，将其视为刚体，因此，刚体只是一个理想的力学模型。 2、 平衡：平衡是指物体相对于地面保持静止或作均速直线运动。 3、平衡条件 　　　　作用在刚体上的力应当满足的必要和充分的条件称为平衡条件。 二、力的基本性质 （一）　力和力系 1、力的定义 　力是物体间的相互作用，这种作用使物体的运动状态和形状发生改变。 　力使物体的运动状态发生改变的效应，称为力的外效应；使物体的形状发生改变的效应，称为力的内效应 2、力的三要素 　　　力的大小、方向和作用点称为力的三要素。 　　　力的任一要素的改变，都将改变其作用效果，因此，力是矢量，用黑体字母（如F）表示，对 应的白体字母表示其大小，力的大小以牛顿（N）为单位。 3、力的图示法 　　　力在图中用有向线段AB表示： 线段的长度代表其大小；线段所在 的直线为力的作用线，箭头代表力 的方向；线段的起点表示力的作用点。 4、力系 力系的概念 作用在物体上的一群力称为力系 力系的等效 　　　　力系的等效是指两个力系对同一刚体的作用效果相同。等效的两个力系可以互相代替。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 合力与分力 　　　　若一力与一力系等效，则此力称为该力系的合力，力系中各力称为此力的分力。 　　　　　　　　　　　　　　　 （二）力的基本性质 性质一（二力平衡原理） 　　　　作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相 反，作用在同一直线上（即两力等值、反向、共线）。 只受二个力的作用而保持平衡的刚体称为二力体。 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　F2 　　　　　　　　　　　　F1 性质二（力的平衡四边形法则） 　　　　　　作用在物体上同一点的两个力，可以按平行四边形法则合成一个合力。此合力也作用在该点，其大小和方向由这两力为边构成的平行四边形的主对角线确定。 　　　R＝F1＋F2　　　（2－1） F2 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　FF　　　　　　　　　R 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　F1 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　 性质三（作用和反作用定律） 　　　任意两个相互作用物体之间的作用力和反作用力同时存在。这两个力大小相等，作用线相同而指向相反，分别作用在这两个物体上。（注意和二力平衡的区别） 　　4）性质四（力的可传性） 　　作用在刚体的力，可沿其作用线任意移动其作用点而保持它原来对刚体的作用效果。 F F 三、约束和约束力 　　　在分析物体的受力情况时，常将力分为给定力（已知力，如重力、磁力、流体压力、弹簧弹力和某些作用在物体上的已知力）和约束力。 （一）约束和约束力 1、约束 　对物体运动起限制作用的其他物体称为约束物，简称约束。 2、约束力 　　　　　约束对被约束物的力称为约束力。 　　　　　约束力的方向与该约束所能限制的运动方向相反。约束力的大小需由平衡条件求出。 （二）常见的约束类型 1）光滑接触表面约束 两物体的接触表面非常光滑，摩擦可忽略不计时，即属于光滑表面约束。 约束力作用在接触点，方向沿接触表面的公法线并指向受力物体。 N N A B A 2）柔性约束 由柔软的绳索、链条等构成的约束（假设其不可伸长）称为柔性约束。 其约束力为拉力，作用在接触点，方向沿绳索背离物体。 　　　　　　　　　　　　　S 　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　S1　　　S1 　　　　　　G　　　　G 3）光滑柱鉸 约束物与被约束物以光滑圆柱面相联接。其中一个为约束物，另一个为被约束物，约束物不动时，称为固定铰链支座，简称固定支座。 约束力为过接触点K沿径向的压力，由于接触点在圆周上的位置不能预先确定，因此，