化工设备第一章资料

A
A
L
L
B
B
解：研究工件，受力如右图所示。主动力系为一力偶系，根据力偶
的性质，反力也必为一反力偶，由力偶系的平衡方程
用途: 已知两力的作用，确定其作用线。
3. 加减平衡力系公理: 在作用于刚体的任何一个力系上，加上或减去一对平衡
力系，则不改变原力系对刚体的作用效果。
推论: 力的可传性原理: 作用于刚体上的力，可以沿其作用线滑移，而不改变对
刚体的作用效果。
A
F
F2
B
F1
A
F1=F2=F
F2
B
4. 力的平行四边形法则: 作用于同一点的两个力可以合成为一个合力，合力的大小和方
例：分别画出圆及杆AB的受力图。
B
解：
N2
B SBC
P 600
A
N1 C
N2 A
P
XA
YA
画约束反力时，一定要按照约束的固有
性质画图，切不可主观臆断！
三、平面汇交力系的合成和平衡条件
１、合成的几何法.平衡的几何条件
F1
F2
F1 F2
O
O
F3
F3
R
Fn
Fn
F1 F2
F2
F1
F3
O O
F3
Fn
R Fn 合力 R=ΣFi
第二部分 传动零件及减速机
V带传动 齿轮传动 蜗杆传动 轴与联轴器 轴承 轮系与减速机
第三部分 常压与低压容器
内压容器 外压容器 化工设备通用零部件 塔设备机械设计 反应釜的机械设计
第一章 零部件受力分析 静力学: 研究物体在力的作用下处于平衡的规律
基本概念
1、力的基本概念. 力: 定义:
G
力的三要素: 大小,方向,作用点
力是矢量，可以用带箭头的线段来表 示。书写时用黑体字母F、P等表示
2、静力学公理
静力学公理以Newton力学的基本定律为基础 N
1、二力平衡原理 作用于刚体上的两个力平衡的必要充分条件是---
等值、反向、 共线。
重要名词:
二力杆(二力体，二力构件): 仅在两点受力而处于平衡 的物体或构件
化工设备机械基础
主讲: 张晓红
绪论
《化工设备机械基础》它是综合多门学科、理论与 实用并重的机械类专业基础课。
主要内容：杆件、板壳力学的基础理论 金属材料的基本知识 中低压压力容器与几种典型化工设备的设计计算
第一部分 力学基础
零部件受力分析 拉伸与压缩 平面弯曲 剪切与扭转 复杂应力情况下的强度计算 压杆的稳定性 化工设备材料
TB cos 600 TC cos 300 Q 0
四、平面力偶系的合成和平衡条件
１）、力对点的矩(力矩)
mo(F)=±Fd
矩心
逆正 顺负
+
力臂 －
F
.
Od
合力矩定理:
结论:mo (R) mo (F)
２、平面力偶系
力偶： 等值、反向、不共线的两个平行力 1）力偶的性质
（F，F’） 力偶臂
P3
实例
约束反力的指向总是和物体企图运动的方向相反？ P7
2.光滑接触面的约束 (光滑指摩擦不计)
P P
N
N
NB NA
约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力 物体是向点而来的力。
P3
3.光滑圆柱铰链约束 ①圆柱铰链
销钉
A A
A
NAY
A
NAX
②固定铰支座 P4
固定铰支座的几种表示:
P9
例:图示重物重为Q=30kN,由绳索AB、AC悬挂，求AB、AC的约束反 力。
B
600 300 C
y
A
A.
x
Q
Q
解：
1) 取研究对象 -------力系的汇交点A 2）作受力图
3)建立坐标系
Fx 0
4)列出对应的平衡方程 Fy 0
5)解方程
TB sin 600 TC sin 300 0
P 12
2.平面力偶系的合成与平衡条件 P 13
R
R’
结论: 平面力偶系可以合成, 合成的结果为一合力偶, 合力偶的力偶 矩等于各个分力偶的力偶矩的代数和。
源自文库
M=Σm 平面力偶系的平衡方程： Σm =0
P 14
例：一工件上需钻三个孔，钻头力偶矩分别为m1=100kNm， m2=200kNm， m3=300kNm。求夹具对工件的约束反力。
R
合力 R 为力多边形 的封闭边
汇交力系平衡的几何条件: 力多边形自行封闭
２、合成与平衡的解析法
y
1）.力在轴上的投影
=Fcosα
α
x
a
b
F Fx2 Fy2
2）.力的分解 一个力在没有限制的情况下,可以分解为无 数组力。只有在正交坐标系下，分力的大小才等于投影。
F P8
3）. 合力投影定理 y
向是以这两个力为邻边的平行四边形的对角线矢量,其作用点不变. 也即: 合力等于两分力的矢量和。
R
F1
F2
R F1 F2
合力必大于分力，分力必小于合力？
推论： 三力平衡汇交定理 若刚体的A、B、C三点分别作用有力F1、F2、F3且使刚体处 于平衡，那么这三个力若不彼此平行，则必定汇交于一点。
5. 作用与反作用力定律: 任何两物体间的相互作用力总是成对出现，并
②力偶对任一点的矩完全取决于力偶矩 m =±Fd
mo (F) mo (F)
逆正 + － 顺负
F • x F (d x) Fd
O. x
三要素: 大小、转向、作用平面
d
③只要保持力偶矩不变，力偶可以在作用平
面内任意转移； 只要保持力偶矩不变，可以
调整力偶中力和力臂的大小，而不改变力偶
对物体的作用效果。
结论:
Rx Fx X Ry Fy Y
x P 8-9
4）合成的解析法
∵ Rx Fx
∴ R Rx2 Ry2 ( Fx )2 ( Fy )2
Ry Fy
arctg Fy Fx
5).平面汇交力系的平衡方程及其应用
平面汇交力系平衡
R=0
∴
Fx 0
Fy 0
上式即为平面汇交力系的平衡方程
RA 链杆约束
滚动铰支座（辊轴支座）的几种表示: P4
实例
P.18
4. 固定端约束
简图： R
固定端约束反力有三个分量： 两个正交分力，一个反力偶
P5
实例
P1
实例
P24
二、受力图
1、取研究对象（隔离体）——将所要研究的物体从周围物体中单 独拿出来，
2、在其上画出所有的主动力和所有的约束反力。
且等值，反向，共线, 分别同时作用在两个物体上, 即 Newton 第三定律。
6. 刚化原理: 若变形体在某一力系作用下处于平衡，则可将其视为刚 体，而应用刚体的平衡理论。
一、常见约束类型及其反力: 1.由柔软的绳索、链条或皮带构成的柔性体约束
T
S1 S'1
P
P
S2 S'2
柔性体约束只能承受拉力，所以它们的约束反力是作用 在接触点，方向沿柔性体轴线，背离被约束物体。是离点而 去的力。