新编工程力学教程[杨庆生等编著]d1.ppt

第 1 章 静力学基本概念和物体受力分析 1.1 静力学基本概念 1.2 静力学基本原理 1.3 约束和约束力 受力分析 1.2.4 作用和反作用公理 两物体间的作用力和反作用力总是同时存在，大小相等、方向相反，沿着同一直线，分别作用在这两个相互作用的物体上。 （3）作用力与反作用力分别作用在两个物体上，因此，不能相互平衡。 注意： （1）表明力总是成对出现的。有作用力，必有反作用力。 （2）揭示了物体间相互作用力的定量关系，是分析物体之间受力的常用原则。 1. 2 静力学基本原理 1.3.1 基本概念 能主动使物体产生运动（或运动趋势）的力。如重力、人力、载荷。 ?非自由体：凡是受到周围物体的限制（或阻碍）不能在某些方向运动的物体为非自由体。 Q ?自由体：在任何方向运动都不受限制的物体为自由体。 工程中结构或机械的任意零部件均为非自由体。 ?主动力： 剪切机构 1.3 约束和约束力 受力分析 ?约束与约束力： 对非自由体某些方向运动（或运动趋势）起限制或阻碍作用的周围物体为非自由体的约束。 Q B A C 约束： 1.3 约束和约束力 受力分析 1.3.1 基本概念 大小：由平衡条件来确定。 ?约束与约束力： 对非自由体某些方向运动（或运动趋势）起阻碍或限制作用的周围物体为非自由体的约束。 约束给予被约束物体的阻碍运动的力。 方向：总是与约束所能阻碍的运动方向相反； 作用点：一般在约束与被约束物体的接触点； 约束力特点： 约束力： 对约束反力的分析是受力分析的重点。 约束： 1.3 约束和约束力 受力分析 1.3.1 基本概念 特殊情况：链条或胶带也都只能承受拉力。当它们绕在轮子上，对轮子的约束反力用其张力来表示，沿轮缘的切线方向。 约束力：作用在接触点，沿着柔体的中心线，背离被约束 物体，恒为拉力。 1.柔体约束：由柔软而不可伸长的、无重的绳索、链条、皮带等 柔体构成约束。 限制的运动：沿着柔体的中心线，离开柔体的运动。 P FT FT1’ FT1 FT2 FT2’ Ｐ FT1 FT2 Q FT 1.3.2 常见的约束类型 1.3 约束和约束力 受力分析 B C A Q B A Q 作用点在接触点处，方位沿接触表面的公法线，并指向 被约束物体，称为法向反力。恒为压力（指向被约束物体的力）。 （１）相互接触物之一为圆，公法线过接触点和圆心连线。 2.光滑面约束（光滑接触表面） 阻碍物体沿接触表面公法线并指向约束的运动。 两种特殊情况： （２）相互接触物之一为直线，公法线与直线垂直。 （若不加说明，以后涉及的接触面都为光滑面） 约束力： 限制的运动： FNA FNB FNA FNA FNB FNC A Q 1.3.2 常见的约束类型 1.3 约束和约束力 受力分析 （径向） 分度圆法线 分度圆切线 分度圆 Fr ? Ft F n 作用点在接触点处，方位沿接触表面的公法线，并指向 被约束物体，称为法向反力。恒为压力（指向被约束物体的力）。 2.光滑面约束（光滑接触表面） 阻碍物体沿接触表面公法线并指向约束的运动。 （若不加说明，以后涉及的接触面都为光滑面） 约束力： 限制的运动： 1.3.2 常见的约束类型 1.3 约束和约束力 受力分析 3、铰链约束 构成： 仅在与销钉轴线垂直的平面内讨论问题，即平面铰链。 简化画法 1.3.2 常见的约束类型 1.3 约束和约束力 受力分析 铰链实例 A B 铰链约束力： 铰链约束实质为销和杆之间的光滑面约束。 R R R R A B 约束实质及反力画法： 在具体问题中，主动力不同，接触点也不相同。因此反力不能统一画出。 为便于计算，一般画成正交分力，指向可以假设。以后通过计算可确定力的实际方向。 Fx Fy A Fy Fx B 3、铰链约束 1.3.2 常见的约束类型 1.3 约束和约束力 受力分析 B A A B F F F F F A B Fx Fy A Fy Fx B 受力分析时，销钉可以和任一杆固联。 由于孔（销）很小，一般不画出。 F 1.3 约束和约束力 受力分析 3、铰链约束 1.3.2 常见的约束类型 铰链的简化画法 （1）固定铰支座 限制杆在水平、竖直方向的运动（即平面内任何方向的运动）。 构造与简化画法： Fx Fy 过铰链中心，作用线不确定，一般画正交分力。 限制的运动： 约束力： 1.3.2 常见的约束类型 1.3 约束和约束力 受力分析 3、铰链约束 （2）辊轴支座 （活