工程力学1静力学基础知识.ppt

BC杆为二力杆（二力构件） 三力汇交 课堂练习 整体受力图 AC杆受力图 BC杆受力图 §1－4 物体的受力分析和受力图 分离体——为分析某一物体的受力情况而解除限制该物体运动的全部约束，将其从相联系的周围物体中分离出来的物体。 物体的受力图——将物体所受的全部主动力与约束反力以力的矢量形式表示在分离体上，这样得到的图形称为研究对象的受力图。 物体受力图的画法与步骤： 1．确定研究对象，取分离体 2．画主动力 3．画约束反力 §1－4 物体的受力分析和受力图 解题前须知： （1）画受力图时，先画主动力，后在解除约束处画约束反力。必须清楚每个力的施力物是何物。 本教材题目中没说明或原图中未画出重力的就是不计重力，凡没有提及摩擦时，接触面视为光滑。 （2）要善于分析二力平衡物体的受力方向，并正确应用三力平衡汇交定理分析三力平衡刚体的受力特点。 （3）一对作用力和反作用力要用同一字母，在其中一个力的字母上加上“′”以示区别。作用力的方向确定了，反作用力的方向就不能随便假设，一定要符合作用与反作用公理。 §1－4 物体的受力分析和受力图 【例1－1】重量为G的梯子AB，放置在光滑的水平地面上，并靠在铅直墙上，在D点用一根水平绳索与墙相连。试画出梯子的受力图。 解题过程 §1－4 物体的受力分析和受力图 【例1－2】简支梁AB，在跨中Ｃ处受到集中力F作用，A端为固定铰支座约束，B端为活动铰支座约束。试画出梁的受力图（梁自重忽略不计）。 解题过程 §1－4 物体的受力分析和受力图 如图所示的单缸内燃机，内部有一曲柄滑块机构，其力学模型图如图b所示；由气缸l、活塞2、连杆3和曲轴4相互联结组成，该机构可将连杆3上端的活塞2的往复直线运动转换为与连杆下端所联结的曲轴的连续旋转运动。 §1－4 物体的受力分析和受力图 典型例题 曲柄滑块机构运动原理是：燃气推动气缸1内的活塞2作直线运动，带动连杆3作平面运动，使曲轴4作旋转运动，从而该机构将直线运动转换为旋转运动，实现了内燃机将燃气燃烧的热能转换成曲轴转动的机械能的功能。 §1－4 物体的受力分析和受力图 典型例题 根据单缸内燃机的结构和工作原理，分析并思考下列问题： 　 1.分析曲柄滑块机构的约束情况 　　2.分析滑块Ｃ受力情况并画受力图 　　3.分析连杆AB的受力情况并画受力图 　　4.讨论作用与反作用定理上述受力分析中的实际应用 §1－4 物体的受力分析和受力图 典型例题 解：1.分析曲柄滑块机构的约束情况 点O约束为：固定铰链支座 点A约束为：中间铰链约束 点B 约束为：中间铰链约束 点C约束为：光滑接触面约束 §1－4 物体的受力分析和受力图 典型例题 2. 分析滑块C的受力情况 滑块 C 为三力构件，受以下三力作用：主动力 F 为气体的压力；约束力FAB为连杆的反作用力；约束力 FN 为汽缸壁的法向反力。由三力平衡汇交定理可知F、FAB、FN三力必汇交于 B 点。 §1－4 物体的受力分析和受力图 典型例题 3. 分析滑块AB的受力情况 连杆 AB为二力构件，受以下二力作用：约束力 FBA为滑块的推力；约束力FAB′为曲柄的反作用力;由二力平衡公理可知FBA与FAB′等值、反向、共线。 §1－4 物体的受力分析和受力图 典型例题 4．通过作用与反作用公理，可以把曲柄滑块机构中相互作用的物体，如滑块与连杆的受力分析联系起来。从而可知，两物体上的作用力FAB与FAB′大小相等、方向相反，沿同一条直线且分别作用于两个物体上。 §1－4 物体的受力分析和受力图 典型例题 力的三角形——将力矢F1、F2首尾相接（两个力的前后次序任意）后，再用线段将其封闭构成一个三角形。封闭边代表合力FR。这一力的合成方法称为力的三角形法则。 FR = F1 + F2 §1-2 静力学公理 力的三角形法则 力的合成与分解 力的合成与分解 §1-2 静力学公理 公理四的应用 三力平衡汇交定理——若作用于物体同一平面上的三个互不平行的力使物体平衡，则它们的作用线必汇交于一点。 三力构件——只受共面的三个力作用而平衡的物体。 §1-2 静力学公理 §1-3 约束与约束反力 一、约束与约束反力 二、几种常见的约束及其约束反力 一、约束与约束反力 1．自由体和非自由体 §1-3 约束与约束反力 §1-3 约束与约束反力 约束——对非自由物体的限制 当物体沿着约束所能限制的方向有运动趋势时，约束为了阻止物体的运动，必然对物体有力的作用，这种力称为约束反