工程力学基础
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任务2-1了解静力学的基拙知识
固定端约束 物体的一部分固嵌入另一物体所构成的约束称为固定端约束。如
图2-10所示，建筑物上的阳台、车床上的刀具、立于路旁的电 线杆等均受到固定端的约束，不能沿任何方向移动和转动。因此， 固定端约束的约束特点:限制物体沿任何方向的移动和转动。在 平面问题中，一般用如图2-11(a)所示简图表示固定端约束， 约束反力如图2-11(b)所示，两个正交约束反力Fx,Fy起到限 制物体移动的约束作用，一个约束反力偶M起到限制物体转动的 约束作用。
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任务2-1了解静力学的基拙知识
约束与约束反力
在机械设备中，每个构件的运动都被与它相联系的其他构件所限 制。这些对物体运动起限制作用的周围物体称为该物体的约束。 约束加给被约束物体的力称为约束反力。约束反力三要素的特点 是:①作用点就是约束与被约束物体的接触点;②约束反力方向与 物体被限制的运动方向相反;③约束反力的大小通常是未知的， 需要通过平衡条件进行计算。
它的轮廓简图。 在研究对象简图上画出它所受到的全部主动力。 根据研究对象所受到的约束特点，画上全部约束反力。
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任务2-1了解静力学的基拙知识
力矩与力偶
力矩的概念 如图2-15所示，用板手拧紧螺母时，作用于板手上的力F可使
板手和螺母一起绕中心点O转动。由经验可知，力的这种转动效 果不仅与力的大小、方向有关，还与转动中心到力的作用线的垂 直距离d有关。因此，将F, d的乘积定义为力使物体对O点产生 转动效应的度量，称为力F对O点之矩，简称力矩，用Mo(F)表 示，即 MO(F)=±F·d 力矩的单位常用N·m或kN·m 力矩在下列两种情况下等于零:①力等于零;②力的作用线通过矩 心，即力臂等于零。
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任务2-1了解静力学的基拙知识
平衡与刚体
物体的平衡是指物体相对于地面处于静止或作匀速直线运动的状 态。它是机械运动的一种特殊形式。如果作用在物体上的力系使 该物体处于平衡状态，则称该力系为平衡力系，力系平衡所满足 的条件称为平衡条件。在力的作用下，大小和形状都不变的物体 称为刚体。
物体所受的力通常分为两类，一类是使物体产生运动或运动趋势 的力，称为主动力。如物体受到的重力及对物体所施加的驱动力 和载荷等。主动力的大小和方向一般都是已知的。另一类是约束 反力，其大小和方向往往是未知的。
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任务2-1了解静力学的基拙知识
对物体进行受力分析和画受力图时，一般应按下列步骤进行: 首先确定研究对象，把研究对象从周围物中分离出来，单独画出
工程中常见的约束类型有柔性约束、光滑接触面约束、光滑铰链 约束和固定端约束四种。不同类型的约束，其约束反力的特点不 同。
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任务2-1了解静力学的基拙知识
柔性约束 由柔软的绳索、胶带、链条等所形成的约束称为柔性约束。约束
特点:只能限制物体沿柔索伸长方向的运动，不限制物体沿其他 方向的运动，故只能受拉，不能受压。约束反力指向:通过接触 点，方向一定沿着柔索背离物体(只能是拉力)，常用F或FT,表 示。如图2-5所示的拉力F 光滑接触面约束 当物体之间以光滑的点、线、面形式接触时所形成的约束称为光 滑接触面约束。约束特点:只能限制物体沿接触点公法线向约束 体内的运动，不限制物体向其他方向的运动。约束反力指向:通 过接触点，沿接触点公法线指向被约束物体，恒为压力，常用 FN表示。 FN又称为法向反力。如图2-6所示的压力FN
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任务2-1了解静力学的基拙知识
作用力与反作用力 由于力是物体之间的相互机械作用，所以力总是成对出现的，即
作用力与反作用力。如图2-3所示 力的投影 力F在坐标轴上的投影方法为:设在直角坐标系OXY平面内有一
力F，如图2-4所示，此力与x轴的夹角为α，从力F的两端A和B 分别向x轴、y轴作垂线，线段ab,a’b’分别为力F在x轴x、y轴 上的投影，分别以Fx,Fy表示。
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任务2-1了解静力学的基拙知识
物体的受力分析与受力图
研究物体在力系作用下处于平衡状态的问题，必须先分析物体受 到哪些力的作用，并确定物体所受每个力的方向和作用点位置， 然后才能通过平衡条件求出未知力的大小。为了清楚地表示出物 体的受力情况，需要把所研究的物体从所受的约束中分离出来， 单独画出其简单轮廓图，再在简图上画出它所受的全部力，即画 出所研究物体的受力图。
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任务2-1了解静力学的基拙知识
光滑铰链约束 两物体用圆柱形销钉连接起来所形成的约束称为光滑铰链约束。
如图2-7(a)所示的曲柄滑块机构中，曲柄OA和连杆AB在A处 的连接、连杆AB和滑块B在B处的连接均为光滑铰链约束。图 2-7(b)是铰链约束的结构图。铰链约束特点:限制两物体间的相 对移动，不限制两物体间的相对转动。约束反力指向:通过接触 点，沿两个相切圆的公法线(通过铰链中心)，指向被约束物体， 如图2-7(c)所示。当接触点不能确定时，常用通过铰链中心的 两个正交分力Fx、Fy来表示，如图2-7(d)所示。 Fx、Fy的 指向可任意假定。
动状态;又如图2-1(b)所示的弹簧，只有用力拉它，才能改 变它的形态，使其伸长。因此力是两个物体之间(施力体和受 力体)的相互机械作用。力对物体的作用效果是使物体的机械 运动状态发生变化和使物体产生变形。 力的作用效果取决于力的大小、方向和作用点，即力的三要 素。力是一个具有大小和方向的量，称为矢量。如图2-2所 示，力通常用一有向线段来表示，线段的长度按一定比例表 示力的大小;线段的方位和箭头的指向表示力的方向;线段的 起点(或终点)表示力的作用点;与线段重合的直线称为力的作 用线。
模块二工程力学基础
任务2-1了解静力学的基拙知识 任务2-2学习平面力系的计算方法· 任务2-3拓展知识:静力学奠基人一阿基米
德 任务2-4掌握杆件的内力计算 任务2-5掌握杆件的强度计算 任务2-6拓展知识:材料力学发展大事记
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任务2-1了解静力学的基拙知识
力的概念与力的投影
力的概念 如图2-1(a)所示的小车，只有用力推它，才能改变它的运
任务2-1了解静力学的基拙知识
固定端约束 物体的一部分固嵌入另一物体所构成的约束称为固定端约束。如
图2-10所示，建筑物上的阳台、车床上的刀具、立于路旁的电 线杆等均受到固定端的约束，不能沿任何方向移动和转动。因此， 固定端约束的约束特点:限制物体沿任何方向的移动和转动。在 平面问题中，一般用如图2-11(a)所示简图表示固定端约束， 约束反力如图2-11(b)所示，两个正交约束反力Fx,Fy起到限 制物体移动的约束作用，一个约束反力偶M起到限制物体转动的 约束作用。
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约束与约束反力
在机械设备中，每个构件的运动都被与它相联系的其他构件所限 制。这些对物体运动起限制作用的周围物体称为该物体的约束。 约束加给被约束物体的力称为约束反力。约束反力三要素的特点 是:①作用点就是约束与被约束物体的接触点;②约束反力方向与 物体被限制的运动方向相反;③约束反力的大小通常是未知的， 需要通过平衡条件进行计算。
它的轮廓简图。 在研究对象简图上画出它所受到的全部主动力。 根据研究对象所受到的约束特点，画上全部约束反力。
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力矩与力偶
力矩的概念 如图2-15所示，用板手拧紧螺母时，作用于板手上的力F可使
板手和螺母一起绕中心点O转动。由经验可知，力的这种转动效 果不仅与力的大小、方向有关，还与转动中心到力的作用线的垂 直距离d有关。因此，将F, d的乘积定义为力使物体对O点产生 转动效应的度量，称为力F对O点之矩，简称力矩，用Mo(F)表 示，即 MO(F)=±F·d 力矩的单位常用N·m或kN·m 力矩在下列两种情况下等于零:①力等于零;②力的作用线通过矩 心，即力臂等于零。
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平衡与刚体
物体的平衡是指物体相对于地面处于静止或作匀速直线运动的状 态。它是机械运动的一种特殊形式。如果作用在物体上的力系使 该物体处于平衡状态，则称该力系为平衡力系，力系平衡所满足 的条件称为平衡条件。在力的作用下，大小和形状都不变的物体 称为刚体。
物体所受的力通常分为两类，一类是使物体产生运动或运动趋势 的力，称为主动力。如物体受到的重力及对物体所施加的驱动力 和载荷等。主动力的大小和方向一般都是已知的。另一类是约束 反力，其大小和方向往往是未知的。
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任务2-1了解静力学的基拙知识
对物体进行受力分析和画受力图时，一般应按下列步骤进行: 首先确定研究对象，把研究对象从周围物中分离出来，单独画出
工程中常见的约束类型有柔性约束、光滑接触面约束、光滑铰链 约束和固定端约束四种。不同类型的约束，其约束反力的特点不 同。
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柔性约束 由柔软的绳索、胶带、链条等所形成的约束称为柔性约束。约束
特点:只能限制物体沿柔索伸长方向的运动，不限制物体沿其他 方向的运动，故只能受拉，不能受压。约束反力指向:通过接触 点，方向一定沿着柔索背离物体(只能是拉力)，常用F或FT,表 示。如图2-5所示的拉力F 光滑接触面约束 当物体之间以光滑的点、线、面形式接触时所形成的约束称为光 滑接触面约束。约束特点:只能限制物体沿接触点公法线向约束 体内的运动，不限制物体向其他方向的运动。约束反力指向:通 过接触点，沿接触点公法线指向被约束物体，恒为压力，常用 FN表示。 FN又称为法向反力。如图2-6所示的压力FN
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作用力与反作用力 由于力是物体之间的相互机械作用，所以力总是成对出现的，即
作用力与反作用力。如图2-3所示 力的投影 力F在坐标轴上的投影方法为:设在直角坐标系OXY平面内有一
力F，如图2-4所示，此力与x轴的夹角为α，从力F的两端A和B 分别向x轴、y轴作垂线，线段ab,a’b’分别为力F在x轴x、y轴 上的投影，分别以Fx,Fy表示。
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物体的受力分析与受力图
研究物体在力系作用下处于平衡状态的问题，必须先分析物体受 到哪些力的作用，并确定物体所受每个力的方向和作用点位置， 然后才能通过平衡条件求出未知力的大小。为了清楚地表示出物 体的受力情况，需要把所研究的物体从所受的约束中分离出来， 单独画出其简单轮廓图，再在简图上画出它所受的全部力，即画 出所研究物体的受力图。
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光滑铰链约束 两物体用圆柱形销钉连接起来所形成的约束称为光滑铰链约束。
如图2-7(a)所示的曲柄滑块机构中，曲柄OA和连杆AB在A处 的连接、连杆AB和滑块B在B处的连接均为光滑铰链约束。图 2-7(b)是铰链约束的结构图。铰链约束特点:限制两物体间的相 对移动，不限制两物体间的相对转动。约束反力指向:通过接触 点，沿两个相切圆的公法线(通过铰链中心)，指向被约束物体， 如图2-7(c)所示。当接触点不能确定时，常用通过铰链中心的 两个正交分力Fx、Fy来表示，如图2-7(d)所示。 Fx、Fy的 指向可任意假定。
动状态;又如图2-1(b)所示的弹簧，只有用力拉它，才能改 变它的形态，使其伸长。因此力是两个物体之间(施力体和受 力体)的相互机械作用。力对物体的作用效果是使物体的机械 运动状态发生变化和使物体产生变形。 力的作用效果取决于力的大小、方向和作用点，即力的三要 素。力是一个具有大小和方向的量，称为矢量。如图2-2所 示，力通常用一有向线段来表示，线段的长度按一定比例表 示力的大小;线段的方位和箭头的指向表示力的方向;线段的 起点(或终点)表示力的作用点;与线段重合的直线称为力的作 用线。
模块二工程力学基础
任务2-1了解静力学的基拙知识 任务2-2学习平面力系的计算方法· 任务2-3拓展知识:静力学奠基人一阿基米
德 任务2-4掌握杆件的内力计算 任务2-5掌握杆件的强度计算 任务2-6拓展知识:材料力学发展大事记
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力的概念与力的投影
力的概念 如图2-1(a)所示的小车，只有用力推它，才能改变它的运