力、力矩、力偶.ppt

1、力、力矩、力偶,力力是物體間相互的機械作用，其作用效果使 物體形狀和運動狀態(tài)發(fā)生改變。,1 力的性質(zhì),性質(zhì)一 力的三要素,大小,方向,作用點,力的表示法,力是一矢量，用數(shù)學(xué)上的矢量記號來表示，如圖。,力的可傳性原理,作用于剛體的力，其作用點可以沿作用線移到剛體內(nèi)任意一點，而不改變它對該剛體的作用。,=,B,性質(zhì)二 作用力和反作用力 作用力與反作用力是一對大小相等、方向相反、作用線相同、分別作用在兩個不同物體上的力。,性質(zhì)三 力的合成與分解,1、力的合成 力的平行四邊形法則 作用于物體上任一點的兩個力可合成為一個力，即合力。合力的大小由這兩力為鄰邊作出的平行四邊形的對角線來表示。,F1,F2,R

2、,矢量表達(dá)式：R= F1+F2,按力平行四邊形法則對力進(jìn)行合成,力三角形法則,余弦定理：,正弦定理：,F2,F1,R,F4,F3,F,o,x,y,Fy,Fx,2、力的分解 一個已知力可以分解為兩個力。但需注意，一個已知力分解為兩個分力可有無數(shù)個解。,性質(zhì)四 二力平衡條件,受兩力作用的物體，處于平衡狀態(tài)的必要與充分條件是：兩力大小相等、指向相反、作用線重合。,B,A,F2,F1,B,A,F1,F2,受二力作用而處于平衡的桿件或構(gòu)件稱為二力桿件（簡稱為二力桿）或二力構(gòu)件。,鏈桿約束（二力桿）,兩端以鉸鏈與其它物體連接中間不受力且不計自重的剛性直桿稱鏈桿。,例. 畫各構(gòu)件的受力圖,二力構(gòu)件,受力分析

3、步驟,畫主動力,選分離體,畫約束力 （作用力與反作用力）,注意：,（只畫外力，不畫內(nèi)力）,解：,1、桿BC 所受的力：,2、桿AB 所受的力：,例題1 等腰三角形構(gòu)架ABC 的頂點A、B、C 都用鉸鏈連接，底邊AC 固定，而AB 邊的中點D 作用有平行于固定邊AC 的力F，如圖113(a)所示。不計各桿自重，試畫出AB 和BC 的受力圖。,簡易起重架如圖所示，A,C,D三處都是圓柱鉸，被起吊的重物重為G，繩端拉力為T，不計自重，畫出下列各研究對象的受力圖：(1) 重物連同滑輪B；(2) 斜桿CD；(3) 橫梁AB；(4) 整體。,XB,YB,XA,YA,YB,XB,SD,SC,SC,XA,YA

4、,SD,解:,畫重物連同滑輪B受力圖；,畫斜桿CD受力圖；,畫橫梁AB受力圖；,畫整體受力圖。,例題2,q,A,作圖示結(jié)構(gòu)的受力圖,例題3, 思考題,改錯,2 力 矩,力矩：力使物體繞某點轉(zhuǎn)動效應(yīng)的度量,一、力矩基本概念, 是代數(shù)量,說明：,力的作用線通過矩心力矩等于零,h力臂，指O點到力F作用線的（垂直）距離。 0點稱為力矩中心，簡稱矩心。,單位 N.m KN.m,解:,例1 已知F1=4kN，F(xiàn)2=3kN，F(xiàn)3=2kN，試求下圖中三力對O點的力矩。,二、合力矩定理：合力對某點的矩等于各分力對同一點力矩的代數(shù)和。,Fx,Fy,解：F對A點之矩：,利用合力矩定理：,例題2,如圖，已知 F=2k

5、N，l=4m，求F對A點之矩。,例3 圖示每1m長擋土墻所受的壓力的合力為F，它的大小為160kN，方向如圖所示。求土壓力F使墻傾覆的力矩. 解:MA(F) =MA(F1)+MA(F2) =F1h/3-F2b =160cos304.5/3-160 sin301.5=87kNm,關(guān)于分布載荷的問題,2.求力矩：,1.求合力：,集度：q,大?。?Q= qL 作用在發(fā)布長度的中點,單位：kN/m,例4 求圖中荷載對A、B兩點之矩,(b),解：,圖（a）： MA = - 82 = -16 kN m MB = 82 = 16 kN m,圖（b）： MA = - 421 = -8 kN m MB = 42

6、1 = 8 kN m,(a),練習(xí)：求圖中荷載對A、D、B兩點之矩,例：用秤秤物體重量。,秤桿處于平衡狀態(tài)時：,物體在力矩作用下的平衡條件：作用在物體上同一平面內(nèi)的各力對某點或轉(zhuǎn)軸之矩的代數(shù)和為零。,三、力矩的平衡,3 力 偶,一、力偶與力偶矩,1、力偶:作用在同一物體上的兩個大小相等,方向相反,不共線的平行力叫力偶。,擰動水龍頭,轉(zhuǎn)動方向盤,絲錐攻螺紋, 力偶作用面 : 二力所在平面。 力 偶 臂: 二力作用線之間的垂直距離。 力偶矩：力偶對物體轉(zhuǎn)動效應(yīng)的度量。, 力偶的作用面與力偶臂,2 力偶矩,平面力偶矩為一個代數(shù)量，其絕對值等于力與力偶臂的乘積；其正負(fù)號表示力偶的轉(zhuǎn)向。,號：定義逆時針

7、轉(zhuǎn)動為正。,力偶衡量物體轉(zhuǎn)動效應(yīng)的物理量,二、 力偶的性質(zhì),性質(zhì)1：力偶在任一坐標(biāo)軸上的投影為零；,力偶三要素：力偶矩的大小、力偶的轉(zhuǎn)向和作用平面。,力矩的符號,力偶矩的符號 M,性質(zhì)2：力偶對其作用面內(nèi)任意一點的矩恒等于力偶矩，與矩心位置無關(guān)。, 關(guān)于力偶性質(zhì)的推論, 只要保持力偶矩矢量不變，力偶可在作用面內(nèi)任意移動，其對剛體的作用效果不變, 保持力偶矩矢量不變，分別改變力和力偶臂大小，其作用效果不變。, 關(guān)于力偶性質(zhì)的推論,以上推論僅適用于剛體。,力偶等效條件:力偶矩相等 轉(zhuǎn)向相同 作用同一平面,=,三、力偶系的合成與平衡,、力偶系的合成,=,力偶系可合成為一力偶。合力偶的矩等于各分力偶矩的代數(shù)和。,、平面力偶系平衡的充要條件,合力矩等于零，即力偶系中各力偶矩的代數(shù)和等于零。,例7: 如圖示的梁AB，受一力偶的作用，已知力偶，M=20kNm，梁長l=4m,梁自重不計，求A、B支座處反力。,解 取梁AB為研究對象。 梁在力偶和A、B兩處支座反力作用下平衡。,M,4m,例題8 圖示的鉸接四連桿機構(gòu)OAB