1静力学的基本概念与物体受力分析

向心轴承的约束反力
Fy Fx Fy FN O
Fx
FN F F
2 x
2 y
指向可任意假设
tan
Fy Fx
刚体静力学基础
刚体静力学基础
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刚体静力学基础
4、光滑圆柱铰链约束
刚体静力学基础
光滑圆柱铰链的约束反力
Fy 1 2 Fx
Fy’
Fx’
构件与构件之间永远没有任何联系； 每一个构件分别和销钉发 生相互作用力!!!!!!
Mn
Fn
F3
平衡力系
等效力系
合 力
力系简化
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刚体静力学基础
力的分类：
按力的作用线分布：
平面力系和空间力系；
按力的作用线关系： 汇交力系、平行力系和任意力系
按力的效应：
平面力偶系、空间力偶系
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刚体静力学基础
平面任意力系（平面一般力系） 平面力系 平面特殊力系 平面汇交力系 平面平行力系

力 系 分 类
不是二力构件
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刚体静力学基础
§1–4 物体的受力分析和受力图
画受力图的方法与步骤： 1、取分离体（研究对象） 2、画出研究对象所受的全部主动力（使物体产生运动或运 动趋势的力,重力、风力、气体压力等）
3、按约束类型逐一画出约束反力（阻碍物体运动的力）， 只画约束力，约束物体去掉！
约束类型及约束反力： 1) 柔索约束-----力沿柔索(拉力)
刚体静力学基础
推论二 三力平衡汇交定理
作用在刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的
作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三
个力的作用线通过汇交点。
F1
证明：
R1
F1 F2
A1 A A3
F2
A2
=
F3
A
A3
12
F3
刚体静力学基础
公理四 作用和反作用公理 作用力与反作用力总是同时存在，两个力 的大小相等、方向相反，沿着同一直线，分别作用 在两个相互作用的物体上。 公理五 刚化公理 变形体在某一力系作用下平衡，若将此变形体 刚化为刚体，其平衡状态不变。
如何应用？
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刚体静力学基础
§1–3 约束和约束力
基本概念：
1. 自 由 体
2. 非自由体
3. 约束：对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。 4. 约束反力：周围物体（约束）作用在非自由体的力 5. 主动力：物体受到的其他已知力
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刚体静力学基础
约束反力特点： ①大小：是未知的； 由力学平衡方程确定；
平面力偶系
空间任意力系
空间力系
空间特殊力系
空间汇交力系
空间力偶系
空间平行力系
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刚体静力学基础
刚体静力学
研究刚体作机械运动的特殊情况——
刚体处于平衡状态时力的平衡规律。
物体的受力分析 刚体静力学主要研究： 力系的等效替换（或简化）
各种力系的平衡条件
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刚体静力学基础
§1–2
静力学公理
公理一 二力平衡公理
2) 理想光滑面约束----力沿公法线(压力) 3) 二力构件-----力过两点
4) 光滑铰链----力分两边(正交分解) 5) 活动铰链----力垂直于滚动方向
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刚体静力学基础
在画受力图时注意：

1 ．受力图中只画研究对象的简图和所受的全部作用力（约束 不再画出） 2、识别系统中的二力构件，有二力构件要先画二力构件 2、约束反力与约束类型要一一对应，要明确作用点位置 3．画力要有依据，不要多画，不要漏画。
刚体静力学基础
第一章
刚体静力学基础
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刚体静力学基础
目
§ 1 –1
录
静力学的基本概念
§ 1 –2 § 1 –3
§ 1 –4
静力学公理 约束和约束反力
受力分析和受力图
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刚体静力学基础
§1–1 静力学基本概念
1、刚体
在力的作用下，物体的大小和形状都不发生改变。
是一种理想化的力学模型。
静力学主要以刚体为研究对象，故也称为刚体静力学。
刚体静力学基础
4、光滑圆柱铰链约束（续）
刚体静力学基础
4、光滑圆柱铰链约束（续）
刚体静力学基础
4、光滑铰链约束—固定铰链 光滑铰链中一个构件固定
刚体静力学基础
固定铰链支座约束反力
该约束与固定端约束有什么区别？
刚体静力学基础
固定铰链实例1
刚体静力学基础
固定铰支座实例2
刚体静力学基础
5、活动铰链支座
②方向： 总是与所限制的非自由体的位移方向相反； ③作用点： 与周围物体相接触的那一点。
常见的几种类型的约束
刚体静力学基础
1、理想光滑接触（面、线、点）约束
约束反力通过接触点，方向沿接触表面的公法线，并 且指向受力物体。
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刚体静力学基础
2、柔索约束：
A
绳索对物体的约束反力，作用点在接触点，方向沿
作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必
要与充分条件是：这两个力大小相等、方向相
反且作用在同一条直线上。
公理二 加减平衡力系公理 在作用于刚体的力系上，增加或减去一组 平衡力系，不改变原力系对刚体的作用效应。
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刚体静力学基础
推论一 力在刚体上的可传性 作用于刚体上的力可沿其作用线移到刚体 内任一点，而不改变力对刚体的作用效应。
N
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活动铰支座实例
刚体静力学基础
刚体静力学基础
5、连杆支座
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刚体静力学基础
连杆支座的力学模型和约束反力
NB
二力构件
结构特点
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ受力特点
只在两个力作用下平衡的构件 1、自重不计
NA
2、两端光滑铰链连接 （一般情况下） 所受的力必定沿两个力作用点的连线，且等值、反向。
刚体静力学基础
二力构件
只有两个力作用下处 于平衡的物体
F A
=
B F A F2
F1
=
A
B
F1
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刚体静力学基础
公理三 力平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力，可以合成为作用
于该点的一个合力。合力的大小和方向，由这两个
力矢量为临边所构成的平行四边形的对角线表示。
F2
FR
即，合力为原两力的矢量和。
F1
矢量表达式： FR F 1 F 2
A
作用于同一点上的三个分力如何合成一个合力？
着绳索方向背离物体。
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刚体静力学基础
2、柔索约束（续）：
F
F’
作用点：切点；约束反力方向：沿着轮缘的切线方向
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刚体静力学基础
3、向心轴承
刚体静力学基础
向心轴承的约束反力特点
FN FN
FN
接触点是不断变化的，导致约束力的作用线方位不能确定 ； 但：作用线必垂直于轴线 通过轴心
刚体静力学基础
2、平衡
物体相对于惯性参考系保持静止或匀速直线运动状态。
刚体静力学基础
3.力和力系 力 力的效应:
① 运动效应(外效应) 平动、转动
② 变形效应(内效应)。
力的三要素：大小、方向、作用点
力的表示方法： 力的单位：
牛顿(N) 千牛顿(KN)
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刚体静力学基础
力系
作用于物体上的若干个力。
F
F
1 2
M1