基礎(chǔ)力學(xué)ppt課件

靜力學(xué),1、研究對(duì)象-靜力學(xué)是研究物體在力系作用下平衡規(guī)律的科學(xué)。,2、研究?jī)?nèi)容-（1）力系的簡(jiǎn)化；（2）力系的平衡。,(1)內(nèi)容提要,1.靜力學(xué)中的基本概念,2.靜力學(xué)公理,3.約束和約束力,1-1.靜力學(xué)中的基本概念,一、力的概念,力是物體相互間的機(jī)械作用。,運(yùn)動(dòng)效應(yīng)（外效應(yīng)）：使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變。（理論力學(xué)）,變形效應(yīng)（內(nèi)效應(yīng)）：使物體發(fā)生變形。（材料力學(xué)）,1、力的定義,2、力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn),力的圖示,普通字母力的大?。‵）,黑體字母力矢。（F）,可用矢量表示力。,遵循矢量的運(yùn)算法則,采用有向線(xiàn)段表示,用黑體字母表示矢量,力的單位：N，kN,3、等效力系,等效力系：如果作用于物體上的一個(gè)力系可用另一個(gè)力系代替，而不改變?cè)ο祵?duì)物體的外效應(yīng)，則這兩個(gè)力系稱(chēng)為等效力系。,力系（F1，F(xiàn)2，F(xiàn)m）與力系（P1，P2，Pn）等效,力系：作用在物體上的若干個(gè)力的總稱(chēng)。,合力：如果一個(gè)力FR與一個(gè)力系（F1，F(xiàn)2，F(xiàn)n）等效，則力FR稱(chēng)為力系的合力，而力系中的各力稱(chēng)為合力FR的分力。,二、剛體的概念,剛體是指在運(yùn)動(dòng)中和受力作用后，形狀和大小都不發(fā)生改變，即受力后任意兩點(diǎn)之間距離不變的物體。,對(duì)剛體而言力只產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)效應(yīng)。,1）理想化的力學(xué)模型。,2）不應(yīng)把剛體的概念絕對(duì)化。,剛體,變形體,研究塔機(jī)不致傾倒，確定所需配重,剛體,變形體,對(duì)于塔機(jī)和組成塔機(jī)的每一根桿件,三、平衡的概念,平衡是指物體在力作用下相對(duì)于慣性參考系處于靜止或作勻速直線(xiàn)運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。,平衡力系：作用在物體上正好使之保持平衡的力系。,若（F1，F(xiàn)2，F(xiàn)n）使物體平衡，則稱(chēng)為平衡力系。,平衡條件！,作用在同一剛體二個(gè)力，使剛體平衡的充分、必要條件：此二力等值、反向、共線(xiàn)。,一、二力平衡公理,1-2.靜力學(xué)公理,變形體？,二力構(gòu)件（二力體）：只受二力作用而平衡的構(gòu)件或桿件。,受力特點(diǎn)：所受兩力必沿兩力作用點(diǎn)連線(xiàn)。,在作用于剛體上的任一力系中，加上或減去一個(gè)平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效應(yīng)。,二.加、減平衡力系公理,作用在剛體上的力可沿其作用線(xiàn)移動(dòng)，而不改變?cè)摿?duì)剛體的作用效應(yīng)。,力在剛體上的的可傳性,F1=-F2=F,適于同一個(gè)剛體,=,=,力對(duì)剛體的作用決定于：力的大小、方向和作用線(xiàn)（力是滑動(dòng)矢量）。,注意：,1、力的可傳性只適用于剛體，而不適用于變形體。,2、力的可傳性只能沿力的作用線(xiàn)移到剛體內(nèi)的任意點(diǎn)，而不能移到別的剛體上。,?,三、力的平行四邊形法則,FR=F1+F2,作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可以合成為作用于該點(diǎn)的一個(gè)合力，它的大小和方向，由這兩個(gè)力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線(xiàn)來(lái)表示。,逆過(guò)程也成立。一般正交分解。,剛體受不平行的三力作用而平衡時(shí)，此三力作用線(xiàn)必共面且匯交于一點(diǎn)。,三力平衡匯交定理（P27）,證：F1，F(xiàn)2，F(xiàn)3是不平行的三個(gè)相互平衡的力,將力F1，F(xiàn)2移到其匯交點(diǎn)o,力F3應(yīng)與FR12平衡,F3與FR12共線(xiàn),得合力FR12,兩物體間相互作用的力，總是等值、反向、共線(xiàn)，并分別作用在這兩個(gè)物體上。,四.作用與反作用定律,（FN，F(xiàn)N1）是作用力與反作用力。,（G，F(xiàn)N1）是一對(duì)平衡力。,五.剛化原理,變形體在已知力系作用下處于平衡，如果設(shè)想將此變形體剛化為剛體，則其平衡狀態(tài)不變。,思考題：,1.區(qū)分異同,力與力等效,大小相同方向相同,大小相同,大小相同方向相同作用線(xiàn)相同,思考題：,2.只適用于剛體的公理或定理有哪些？,3.二力構(gòu)件的定義？與形狀有關(guān)嗎？,二力平衡公理、加減平衡力系公理,力的可傳性、三力平衡匯交定理,1-3約束和約束力,1.自由體與非自由體,非自由體：因受到周?chē)矬w的限制，不能沿某些方向運(yùn)動(dòng)的物體。（如燈繩、合頁(yè)軸、列車(chē)）,自由體：能在空間中自由運(yùn)動(dòng)的物體。（飛機(jī)、鳥(niǎo)）,一、關(guān)于約束的概念,（1）約束：阻礙物體運(yùn)動(dòng)的限制物。,（2）約束力：約束作用于被約束物體上力。,方向：與所限制物體運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的方向相反。,作用點(diǎn)：約束與被約束物體的接觸處。,約束力大?。何粗?。,2.約束和約束力,主動(dòng)力：主動(dòng)引起物體運(yùn)動(dòng)或使物體有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力。,1、柔體約束（柔繩、皮帶、鏈條等）,二、工程中常見(jiàn)的幾種約束類(lèi)型及其約束力,纜索,特征：只限制沿柔索中心線(xiàn)伸長(zhǎng)方向的運(yùn)動(dòng)。,約束力沿柔索的中心線(xiàn)，背離被約束的物體。（拉力）,2、光滑面約束,F,F,F,約束力通過(guò)接觸點(diǎn)，方向沿接觸面的公法線(xiàn)并指向被約束體。,（壓力）,光滑面約束特點(diǎn)：,光滑接觸面約束實(shí)例,齒輪嚙合力,滑槽與銷(xiāo)釘,滑槽與銷(xiāo)釘,FR,3光滑圓柱鉸鏈約束,用銷(xiāo)釘連接兩個(gè)鉆有相同大小孔徑的構(gòu)件構(gòu)成鉸鏈約束。,當(dāng)外界載荷不同時(shí)，接觸點(diǎn)會(huì)變，則約束力的大小與方向均有改變,約束力作用在與銷(xiāo)釘軸線(xiàn)垂直的平面內(nèi)，并通過(guò)銷(xiāo)釘中心。方向待定。通常用兩個(gè)相互垂直的分力表示。,鏈桿：兩端鉸接，中間不受力的直桿。（二力桿）,反力：沿鏈桿中心線(xiàn)，其指向或被離物體（拉力），或朝向物體（壓力）。,（1）鏈桿約束,（2）固定鉸支座（底座固定）,約束力通過(guò)圓孔中心，方向待定。,Fy,Fx,（3）可動(dòng)鉸支座：底座與支撐面間有輥軸。（輥軸支座）,約束力：垂直于支撐面，通過(guò)銷(xiāo)釘中心，指向可假設(shè)。,F,F,鉸鏈連接實(shí)例：,4、軸承約束,（1）滑動(dòng)軸承（slidingbearing）：在滑動(dòng)摩擦下工作的軸承。,約束力通過(guò)軸心，用互相垂直的兩個(gè)分力表示。,軸被軸承支承的部分稱(chēng)為軸頸，與軸頸相配的零件稱(chēng)為軸瓦。,滾動(dòng)軸承（rollingbearing）是將運(yùn)轉(zhuǎn)的軸與軸座之間的滑動(dòng)摩擦變?yōu)闈L動(dòng)摩擦，從而減少摩擦損失的一種精密的機(jī)械元件。滾動(dòng)軸承一般由外圈，內(nèi)圈，滾動(dòng)體和保持架組成。,（2）滾動(dòng)軸承,（A）向心軸承：,主要用于承受徑向載荷的滾動(dòng)軸承。,（B）止推軸承,約束力用垂直軸向和沿軸向的三個(gè)分力表示，方向待定。,除能限制軸沿徑向移動(dòng)外，還能阻止軸沿軸線(xiàn)方向移動(dòng)。,止推軸承一般是由兩個(gè)止推墊片或更多止推墊片和若干滾動(dòng)體組成。,1.力的定義力是物體相互間的一種機(jī)械作用。,總結(jié),2.力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。,3.剛體的概念剛體是指在運(yùn)動(dòng)中和受力作用后，形狀和大小都不發(fā)生改變，且內(nèi)部各點(diǎn)之間距離不變的物體。,4.平衡的概念平衡是指物體在力作用下相對(duì)于慣性參考系處于靜止或作勻速直線(xiàn)平動(dòng)的狀態(tài)。,總結(jié),5二力平衡公理,7.加、減平衡力系公理,6.二力構(gòu)件（二力體）：只受二力作用而平衡的構(gòu)件或桿件。,二力構(gòu)件受力特點(diǎn)：所受兩力必沿兩力作用點(diǎn)連線(xiàn)。,8.力的可傳性,9.力的平行四邊形法則,總結(jié),10.三力平衡匯交定理剛體受不平行的三力作用而平衡時(shí)，此三力作用線(xiàn)必共面且匯交于一點(diǎn)。,11.作用、反作用定律兩物體間相互作用的力，總是等值、反向、共線(xiàn)，并分別作用在這兩個(gè)物體上。,1.只要作用在剛體上的三個(gè)力匯交于一點(diǎn)，該剛體一定平衡。,2.只要兩個(gè)力大小相等，方向相同，則它們對(duì)物體的作用效果相同。,3.物體在兩個(gè)力作用下平衡的必要與充分條件是這兩個(gè)力大小相等、方向相反，沿同一直線(xiàn)。,問(wèn)題判斷,1、只要作用在剛體上的三個(gè)力匯交于一點(diǎn)，該剛體一定平衡。（錯(cuò)）,2、只要兩個(gè)力大小相等，方向相同，則它們對(duì)物體的作用效果相同。（