机械设计基础受力分析
机械设计基础静力学和动力学分析
机械设计基础静力学和动力学分析在机械设计中，静力学和动力学是两个重要的分析方法。
静力学主要研究物体在平衡状态下的力学性质，而动力学则研究物体在运动过程中的力学变化。
本文将深入探讨机械设计基础中的静力学和动力学分析方法。
一、静力学分析静力学是机械设计中必不可少的基础知识。
它主要研究物体受力平衡时的力学性质。
在这种情况下，物体上受到的合力和合力矩都为零。
静力学分析一般包括以下几个方面：1. 牛顿第一定律：牛顿第一定律也被称为惯性定律，它指出物体在受力平衡时保持匀速直线运动或静止状态。
我们可以利用这个定律来分析物体是否处于受力平衡的状态。
2. 受力图：受力图是通过画出物体上所有受力的向量图形来分析受力平衡状态。
通过受力图，我们可以清楚地看到物体上的所有力以及它们的大小和方向。
3. 平衡条件：物体在受力平衡时，满足合力和合力矩为零的条件。
通过使用平衡条件，我们可以得到物体上各个力的大小和方向。
二、动力学分析动力学是研究物体在运动过程中的力学性质的学科。
与静力学不同，动力学分析需要考虑物体受到的外力以及物体的质量、加速度等因素。
在机械设计中，动力学分析通常包括以下几个方面：1. 牛顿第二定律：牛顿第二定律建立了力、质量和加速度之间的关系。
它表达为F=ma，其中F是物体所受合力，m是物体的质量，a是物体的加速度。
通过这个定律，我们可以计算物体所受的合力。
2. 运动学分析：在动力学分析中，我们需要分析物体的速度和位移随时间的变化关系。
通过使用运动学方程，我们可以计算物体在特定时间内的速度和位移。
3. 动量和动量守恒定律：动量是物体运动时的一个重要物理量，它等于质量乘以速度。
动量守恒定律指出，在不受外力作用的情况下，物体的总动量保持不变。
通过使用动量守恒定律，我们可以分析碰撞等情况下物体的动量变化。
结论静力学和动力学是机械设计基础中重要的分析方法。
在静力学分析中，我们通过牛顿定律和平衡条件来分析物体在受力平衡时的力学性质。
机械设计基础第一章受力图
不同类型的受力图
自由体示意图
用于显示单个物体上的所有外部 力，以及该物体对其他物体施加 的力。
Hale Waihona Puke 剪力图描述梁上各点的纵向内力，帮助 我们分析梁的强度和变形。
弯矩图
显示梁上各点的弯矩分布，用于 研究梁的强度和挠曲性能。
平衡力和合力的概念
1 平衡力
当合力为零时，物体处于平衡状态，受力图中的力构成平衡力。
2 合力
将多个力合并为一个力，有助于简化分析和计算。
3 力的合成
利用力三角法或平行四边形法计算合力的大小和方向。
力的大小和方向的分析方法
三角法
根据受力图中的角度和斜边 长度，计算力的大小和方向。
矩法
通过平衡力矩的原理，计算 力的大小和方向。
向量法
使用向量代数计算力的大小 和方向，包括向量相加和减 法。
练习题
通过练习题，我们可以提高对 受力图的分析和理解能力。
案例研究
通过实际案例，我们可以深入 了解受力图在工程中的重要性。
总结和要点
受力图的作用
受力图帮助我们可视化力的分布和计算力的大小和方向。
不同类型的受力图
我们学习了自由体示意图、剪力图和弯矩图的应用。
力的平衡和合力
静态平衡要求合力和合力矩为零。
静态平衡和识别力的关系
1
静态平衡
一个物体处于静态平衡意味着合力和合
力的识别
2
力矩均为零。
通过受力图，我们可以识别哪些力对物
体的静态平衡起着关键作用。
3
力的平衡
要保持静态平衡，物体上的各个力必须 相互平衡，合力为零。
实例分析和练习
实际应用
利用受力图，我们可以解决实 际工程中的受力问题，如支撑 结构和机械零件。
机械设计基础中的静力学分析力的平衡与结构的稳定
机械设计基础中的静力学分析力的平衡与结构的稳定在机械设计领域中，静力学分析是一个重要的概念，它涉及到力的平衡和结构的稳定性。
本文将从力的平衡和结构的稳定两个方面来探讨机械设计基础中的静力学分析。
一、力的平衡力的平衡是机械设计中非常关键的一环，它是保证机械设备正常运行和安全使用的基础。
力的平衡包括两个方面：力的合成和力的分解。
在机械设计中，合理的力的合成能够帮助我们更好地分析和处理力的平衡问题。
通过将多个力按照一定规律进行合成，可以得到合成力的大小和方向。
这对于我们研究机械结构的受力情况非常重要。
同时，力的分解也是力的平衡的一个重要环节。
在实际情况中，我们常常会遇到多个力同时作用在一个物体上的情况，此时我们需要将这些力进行分解，以便更好地进行力的平衡分析。
通过将合力分解为多个分力，我们可以得到各个分力的大小和方向，从而更好地理解和分析力的平衡情况。
二、结构的稳定结构的稳定性是机械设计中的一个重要考虑因素。
在设计机械结构时，我们必须确保结构能够经受住各种力的作用而不发生失稳，确保机械设备的安全性和可靠性。
结构的稳定性主要包括两个方面：平衡和刚度。
平衡是指结构在受到外部力作用时，能够保持平衡状态，不会发生倾覆或倒塌。
而刚度是指结构在受到外部力作用时，能够保持稳定形状，不会发生变形或破坏。
在机械设计中，我们通过力的分析和结构的刚度分析来保证结构的稳定性。
力的分析可以帮助我们确定结构所受到的力的大小和方向，从而选择合适的结构材料和尺寸，以确保结构能够承受所受力的作用。
结构的刚度分析可以帮助我们确定结构的强度、刚性和稳定性，以确保结构在工作条件下不会发生变形或破坏。
总结起来，静力学分析在机械设计基础中具有重要意义。
力的平衡和结构的稳定是机械设计中需要重点关注的两个方面。
通过力的平衡分析，我们可以更好地理解和处理力的平衡问题；通过结构的稳定分析，我们可以确保机械结构的安全性和可靠性。
在实际机械设计中，我们需要灵活运用静力学分析的方法和原理，以确保机械设备的设计合理、性能稳定。
机械设计基础学习如何进行强度和刚度分析
机械设计基础学习如何进行强度和刚度分析机械设计是一门综合性较强的学科，其核心任务是保证机械产品在工作过程中能够承受所受到的各种力和载荷。
在机械设计中，强度和刚度分析是非常重要的环节，它们能够帮助我们评估机械产品在工作条件下的变形、应力和挠度等性能指标，从而指导设计的合理性和可靠性。
本文将介绍机械设计基础学习如何进行强度和刚度分析的方法和步骤。
一、强度分析机械产品在工作过程中受到各种力和载荷的作用，为了确保其安全可靠地工作，需要对其进行强度分析。
强度分析主要包括两个方面的考虑：材料的强度和结构的强度。
1. 材料的强度分析材料的强度是指材料能够承受的最大力或应力。
在进行材料的强度分析时，首先要确定所选材料的力学性能参数，例如屈服强度、抗拉强度、剪切强度等。
然后，根据实际工况和受力情况，计算受力部位的应力，并与材料的强度参数进行比较，以确定材料是否能够满足设计要求。
2. 结构的强度分析结构的强度是指机械产品整体的承载能力。
在进行结构的强度分析时，首先要进行受力分析，确定受力部位和受力形式。
然后，根据受力部位的几何形状和材料的力学性能参数，计算应力分布和应力集中情况，并进行应力云图的绘制。
最后，通过应力云图的分析，确定结构中的应力集中区域，进一步评估结构的强度并进行必要的优化设计。
二、刚度分析刚度是指机械产品对外力作用的变形程度。
刚度分析旨在评估机械产品在工作条件下的变形和挠度等性能指标，以指导设计的合理性和稳定性。
1. 变形分析变形分析是刚度分析的核心内容之一。
在进行变形分析时，首先要根据机械产品的几何结构和受力情况，建立相应的刚度方程。
然后，结合边界条件和载荷条件，求解刚度方程，得到机械产品在工作状态下的变形情况。
最后，根据变形情况评估机械产品的刚度，并进行必要的优化设计。
2. 挠度分析挠度分析是刚度分析的另一个重要内容。
在进行挠度分析时，首先要根据机械产品的几何结构和材料力学性能，建立相应的质量方程和弹性方程。
机械设计基础第一章受力图
动力学分析
动力学分析
动力学分析主要研究物体在运动状态下受到的力，以及这些力如何影响物体的 运动状态。通过动力学分析，可以确定物体在运动状态下的受力情况，以及物 体在受到外力作用时的运动变化。
动力学分析的应用
动力学分析在车辆、航空航天、机器人等领域有着广泛的应用。例如，在车辆 设计中，通过动力学分析可以优化车辆的运动性能，提高车辆的操控性和稳定 性。下 的变形和应力分布，其基本原理 包括胡克定律、弹性模量等。
弹性力学应用
弹性力学在机械设计、建筑、航 空航天等领域有广泛应用，如弹 簧设计、减震器设计等。
流体动力学分析
流体动力学基本原理
流体动力学研究流体在运动状态下的 行为，包括流体压力、流速、粘性等 特性。
受力分析的方法
总结词
受力分析的方法包括隔离法、整体法、假设法等。
详细描述
受力分析是机械设计中的重要环节，通过分析物体所 受的力，可以确定物体的运动状态和变形情况。受力 分析的方法有多种，其中隔离法是将物体隔离成单独 的个体，分析每个个体所受的力；整体法是将多个物 体视为一个整体，分析整体所受的力；假设法则是根 据物理规律和实际情况，假设某些力存在或不存在， 然后通过计算验证假设的正确性。
机械设计基础第一章受力图
目录
• 引言 • 受力图的基本概念 • 受力分析的应用 • 常见受力问题解析 • 受力图在机械设计中的应用 • 案例分析
01 引言
主题简介
01
受力图是机械设计中的基础环节 ，用于表示机械系统中力的作用 和传递方式。
02
受力图是进行力学分析和计算的 基础，对于机械设计的成功与否 至关重要。
受力图的绘制
总结词
受力图的绘制需要遵循一定的步骤和规范， 包括选择合适的坐标系、确定研究物体、分 析受力情况、绘制力的矢量箭头等。
机械设计基础第五版斜齿圆柱齿轮传动受力分析
左旋
右旋
分别指向各自的轮心。
❖轴向力Fa的方向： 取决于齿轮的回转方
向和轮齿的螺旋方向。
用“主动轮左、右手定则”判断
例题分析Βιβλιοθήκη ❖讨论：Fa = Ft tan
1、斜齿轮轴向力Fa与tanβ成正比。
由于β↑→平稳性好，但β↑→Ｆa↑→轴承 要求高
β= 8°～20°
2、采用人字齿轮可 消除轴向力。
β= 15°～40°
1、各力大小 Fr
c Fa
长方体对角面即轮齿法面
Fn
αn Ft
β
β
Fr Fn αn
F’
T1 F’ ω1
Ft Fr = F’ tgαn
β
d1
Fa
F’
2
F’=Ft /cosβ
Fn
Fr=Fnsinn F´=Fncosn
Ft=F´cos
Fa=F´sin
圆周力 径向力 轴向力 法向力
Ft
=
2T1 d1
Fr
=
Ft tann cos
Fa = Ft tan
Fn
=
cos
Ft
n cos
2、主、从动轮受力关系
❖作用于主、从动轮上的各对力大小相等、方向相反。 即：
Ft1= - Ft2 Fr1= - Fr2 Fa1= - Fa2
3、各力方向
❖圆周力Ft的方向： 在主动轮上与转动方向
相反，在从动轮上与转向 相同。 ❖径向力Fr的方向：
主动轮左、右手螺旋定则
主动轮为右旋，握紧右 手，四指弯曲方向表示主动 轮的回转方向，拇指的指向 即为作用在主动轮上轴向力 Fa的方向；主动轮为左旋时， 则应以左手用同样的方法来 判断。 ❖★ 不能用在从动轮上
机械设计基础：物体受力分析和受力图
B C D
E
A
① 取分离体 ② 画主动力 ③ 画约束力
B FB
C
FD
D FA
GA
物体受力分析
例题 画AB梁的受力图。
C
① 取分离体
A
D
B ② 画主动力 ③ 画约束力
G
FAy
A
D
FAx
G
FB
B
总结： 物体受力分析画受力图的步骤。 画受力图需要注意的事项
Thank You
受力图
画受力图 注意事项
如无特殊说明，重力不计 一切接触面都是光滑的 受力图上一般不画约束，约束的作用由约束力代替 二力构件优先分析 受力图上只画外力，不画内力 同一系统各研究对象受力图必须整体与局部一致
物体受力分析
例题 重量为G的均质杆AB，其B端靠在光滑铅垂墙的顶角处，A端放在光 滑的水平面上，在点D处用一水平绳索拉住，试画出杆AB的受力图。
物体受力分析和受力图
物体受力分析
物体受力分析
在分析力学问题时，需根据已知条件和待求量，从与问 题有关的许多物体中选择某一物体（称为分离体）作为 研究对象，画出受力图的过程，称为物体的受力分析
受力图
画受力图步骤 取分离体 明确研究对象，将其分离出来，单独画简图 画主动力 画出研究对象受的主动力 画约束力 根据约束性质，画出约束力
机械设计基础-第一章受力分析
力的合成与分解
力的合成和分解是将一个力分解为多个互相垂直的力的过程，或者将多个力 合成为一个力的过程。这个概念在受力分析中非常重要，让我们能够更好地 理解力的作用。
刚体的平衡
当一个物体内部的所有粒子受到的合力和合力矩都为零时，物体处于平衡状 态。我们将学习如何应用平衡条件，分析刚体受力的平衡情况。
力矩的概念与计算
力矩是衡量力在刚体上产生转动效应的物理量。了解力矩的概念和计算方法， 可帮助我们更好地理解刚体受力状况，并应用于实际的设计问题中。
应用实例与练习题解析
通过一些实际的应用实例和练习题，我们将学习如何应用受力分析的知识来 解决实际问题。这将帮助我们将理论知识与实践相结合，增强我们的设计能 力。
机械设计基础-第一章受 力分析
受力分析是机械设计中的关键步骤，帮助我们理解物体受到的力和力的作用 方式。本章将介绍受力分析的基本概念和方法。
静力学与动力学
静力学关注物体处于静止状态时的受力分析，动力学则研究物体在运动中受到的力的影响。了解这两个 概念有助于我们全面理解受力分析的原理和应用。
Байду номын сангаас
平衡条件与受力分析方法
机械设计基础 物体的受力分析与平衡讲解
T2
T1
A
W
1 3
2
T1 A
T2 W
1.3 力对点之矩、力偶
1.3.1 力对点之矩
1、力矩 力矩（力×力臂）：力使物体绕O点转动的效应 m0 (F) F d
力矩（力×力臂）
m0 (F) F d
⑴力矩的大小力F和O点的位置有关 d=0→M=0 F=0→M=0 ⑵力沿作用线移动力矩不变
汇交力系可以合成一个力， 力偶系可以合成一个合力偶
平面力系向一点简化
y F1
F4
o
F2 F3
A
x
F5
汇交力系(合力)
平面力系
力偶系(合力偶)
平面任 (合力) 意力系 (合力偶)
简化
1.4 .1、力的平移定理
作用在刚体上的力向刚体上任一点平移后需附加一力偶， 此力偶的矩等于原力对该点的矩
等效
力的平移（螺栓组联接受力分析） F M
竖直平面V：作用力Fr、 Fa
k
支反力 RA′ 、 RB′ 水平面H： 作用力Ft
j A
Fr
支反力 RA″ 、 RB″
若齿轮对称布置（中点），半径为r， 求支反力RA 、 RB 解：先分别求得分力，再合成
⑴∑Fy=0 RA′ + RB′ =Fr
∑MA=0 2aRB′ =aFr+rFa
∑Fx =0 RB =Fa
G+Pδ
M=6H
Pcosα
T2
Psinα
T= 100T2
各杆为二力杆
T2 sin45°=Q T2 =Rcos30° Q：R=sin45°cos30°1
=0.61 4
1.4 . 2 平面力系向一点简化 平移 + 合成
机械设计基础课件 第1章 物体的受力分析与平衡
1.1.3 物体的受力分析与受力图
（3）取整体为研究对象 由于铰链C处所受的力FC、 FC 为作用与反作用关系，这些力成对地出 现在整个系统内，称为系统内力。内力 对系统的作用相互抵消，因此可以除去 ，并不影响整个系统平衡，故内力在整 个系统的受力图上不必画出，也不能画 出。在受力图上只需画出系统以外的物 体对系统的作用力，这种力称为外力。
作用于圆柱销上有重力G，杆AB和AC的反力FAB和FAB; 因杆AB和AC均为二力杆，指向 暂假设如图示。圆柱销受力如图所示，显然这是一个平面汇交的平衡力系。
（2）列平衡方程
Fx 0 : FAB FAC cos60 0 F 0 : F sin 60 G 0 y AC
y
G E
FRx Fx1 Fx 2 Fx 3 Fx
FRy Fy1 Fy 2 Fy 3 Fy
Fry
Fy2 D Fy3 Fy1 F3 A F2
C
FR
α FR1
F1 B
合力投影定理:
合力在某轴上的投影，等于各 分力在同一轴上投影的代数和。
FR = F + F = tan Fy Fx
1.力在坐标轴上的投影 2.力的合成、合力投影定理
FR1 F1 F2 FR FR1 F3 F1 F2 F3 FRx ab gb ab ( ge be )
ab be ge
ab ac ad
o x
d Fx3 a c Fx2 Fx1 g b e
2.力系 是指作用在物体上的一组力的集合
5
1.1 基本概念和物体的受力分析
3.静力学公理
公理1：力的平行四边形法则 作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力，合力的 大小和方向由这两力为边构成的平行四边形的对角线来表示。
机械设计基础 螺栓组受力分析的设计示例
例题11—1 如图11—14 所示，矩形钢板用4个螺栓固定在铸铁支架上。
受悬臂载荷=∑F 12000N ，接合面间的摩擦系数=f 0.15，可靠性系数=f K 1.2，=l 400mm ，=a 100mm 。
试求：
（1）用铰制孔螺栓连接时，受载最大的螺栓所受的横向剪切力；（2）普通螺栓连接时，螺栓所需的预紧力。
解题分析 本题螺栓组连接受横向载荷和旋转力矩共同作用。
解题时，首先要将作用于钢板上的外载荷向螺栓组连接的接合面形心简化，得出该螺栓组连接受横向载荷和旋转力矩两种简单载荷作用的结论。
然后将这两种简单载荷分配给各螺栓，找出受力最大的螺栓，利用力的叠加原理求出合成载荷，如图11—15所示。
若螺栓组采用铰制孔螺栓，则通过挤压传递横向载荷。
若采用普通螺栓连接，则采用连接面上足够的摩擦力来传递横向载荷。
此时，应按螺栓所需的横向载荷，求出预紧力。
具体受力分析步骤见表11—4。
图11—14 托架螺栓组连接图 图11—15 托架螺栓组连接的受力分析
表11—4 螺栓组连接的受力分析步骤
设计项目
计算内容和依据
计算结果
1. 将载荷简化
将载荷∑F 向螺栓组连接的接合面形心O 点简化，则有
=∑F 12000 N
=⨯=∑l F T 12000×4006108.4⨯=N ·mm
12000N F ∑=
6
4.810T =⨯
N ·mm。
机械原理 受力分析
机械原理受力分析
机械原理受力分析是研究物体受力情况、力的平衡与不平衡、力的作用点等问题的一种方法。
通过受力分析，可以揭示物体受力的性质和效果，为研究和设计机械系统提供基础。
在进行机械原理受力分析时，首先需要确定物体所受外力和内力的大小、方向和作用点。
外力包括重力、弹力、摩擦力、正压力、拉力等，内力有合力和力偶等。
力的大小用力的大小表示，力的方向则用矢量表示，力的作用点是指力作用的具体位置。
在求解受力分析问题时，可以采用平衡方程或力的三角形法。
平衡方程是根据牛顿第一定律建立的力的平衡条件，即合外力和合内力的合力为零。
通过列出平衡方程，可以解得未知力的大小和方向。
在力的三角形法中，可以根据力的大小和方向用矢量图形表示，通过矢量的几何运算求解力的合力和合力的方向。
受力分析在机械设计、结构分析、材料力学等领域具有广泛应用。
通过受力分析，可以预测和评估物体受力情况，为机械系统的设计和优化提供依据。
同时，受力分析也是研究物体变形、疲劳、断裂等问题的基础，为材料的力学性能和结构的稳定性提供理论支持。
机械设计基础-8.5链链传动的受力分析
第五节 链链传动的受力分析
链传动在安装时，应使链条受到一定的张紧力，其张紧力是通过使链保持适当的垂度所产生的悬垂拉力来获得的。
链传动张紧的目的主要是使松边不致过松，以免影响链条正常退
出啮合和产生振动、
跳齿或脱链现象，因而所需的张紧力比起带传动来要小得多。
与带传动一样，链传动在工作过程中也有紧边和松边之别。
若忽略传动中的动载荷，则链的紧边拉力F1由链传动的圆周力Fe 、链运动所产生的离心拉力Fc 和由链本身质量而产生的悬垂拉力Ff 三部分组成，为：
松边拉力则由两部分组成，为： 链传动的圆周力为：
Fe ＝1000/ (N )
式中：P 为链传递的功率(kW )； v 为链的速度(m/s)。
链运动所产生的离心拉力为：
Fc ＝ (N )
式中：为链单位长度的质量(kg /m )；
由链本身质量而产生的悬垂拉力为：
式中：a 为链传动的中心距(m)；
Kf 为垂度系数，即下垂度为y =0.02a 时的拉力系数，见图9-11，β为两链轮中心联线与水平面的倾斜角；g 为重力加速度(
)； 链作用于轴上的压轴力
可近似取为：
＋(1.2～1.3) (N) f c 2F F F +=。
了解机械设计基础中的受力分析方法
了解机械设计基础中的受力分析方法在机械设计中，受力分析是一项非常重要的工作。
准确地分析受力情况可以帮助设计师选择合适的材料、确定合理的结构、提高产品的可靠性和性能。
本文将介绍机械设计中常用的受力分析方法，帮助读者了解其基础原理和应用。
一、静力学分析静力学是受力分析的基础，它研究物体在静止状态下的受力情况。
在机械设计中，静力学分析是最常用的方法之一。
要进行静力学分析，首先需要了解物体的受力平衡条件，即合力与合力矩为零。
根据受力平衡条件，可以通过受力图和力矩图来分析物体的受力情况。
受力图可以直观地表示物体上的受力情况。
通过标注受力的大小、方向和作用点，可以清楚地了解物体上各个部分的受力情况。
力矩图则可以用来分析物体的转动平衡情况。
通过绘制各个受力产生的力矩，可以判断物体是否会发生转动。
二、应力分析应力分析是机械设计中另一个重要的受力分析方法。
它研究物体内部的应力分布情况，帮助设计师确定合适的材料和尺寸。
在应力分析中，常用的方法包括静态应力分析、动态应力分析和疲劳应力分析。
静态应力分析是指在静止状态下对物体进行应力分析。
通过计算物体上各点的应力大小和方向，可以确定物体在受力状态下的应力分布情况。
动态应力分析则是对物体在运动状态下的应力进行分析。
由于物体在运动时会受到惯性力的作用，因此在分析时需要考虑额外的应力来源。
疲劳应力分析则是针对物体在长时间循环加载下的疲劳破坏进行分析，帮助设计师预测产品的使用寿命。
三、有限元分析有限元分析是一种计算机辅助的受力分析方法，它基于有限元原理，通过将物体离散为有限个小单元来近似描述物体的受力情况。
有限元分析可以对复杂的结构进行精确的受力分析，并提供详细的应力和变形数据。
有限元分析的基本步骤包括建模、网格划分、边界条件的设定、求解和后处理。
在建模过程中，需要根据实际情况绘制物体的几何模型。
对于复杂的结构，常常需要利用计算机辅助设计软件进行建模。
网格划分是将物体分割为有限个小单元的过程，网格的划分可以通过软件自动生成或手动完成。
机械设计基础-第一章受力分析
础
③二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。
二力杆
08:43
ccj_hly
机
§1.1.2力的基本性质
械 设 计
二力构件
只有两个力作用下处 于平衡的物体
基
础
不是二力构件08:43 Nhomakorabeaccj_hly
机 械
§1.1.2力的基本性质
设
计
基
公理三 (加减平衡力系原理)
础
可以在作用于刚体的任何一个力系上加上
D
FD A
FAX
FA
08:43
ccj_hly
机
§1–3 受力分析和受力图
械 设
例3 尖点问题
计
基
础
FB
FA
FD
FC
FB
08:43
ccj_hly
机 械
例4
设
计
基
础
§1–3
D C
A P
受力分析和受力图
B
FD D
F
C F’C
FC
FD D
FAY A
C
B
FAY
C
FAX
P
F
A
B
FAX
P
F
08:43
ccj_hly
础
B
A
构件在球心不能有任何位移，但构件可
绕球心任意转动。约束反力通过球心，方向 不确定的，可用三个正交分力FAx、FAy、FAz
08:43
ccj_hly
机
§1–2 约束和约束反力
械
设 计
(3)止推轴承：
基
础
除了能限制轴的径向位移以外，
还能限制轴沿轴向的移动。
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机
§1.1.1 力的基本概念
械
设
计
基
础
变
F
F’
形
体
F
F’
是指物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运 动的状态。
02:47
ccj_hly
机
§1.1.1 力的基本概念
械
设
计 基
请大家注意：
础
刚体是一种理想化的力学模型。
一个物体能否视为刚体，不仅取决于变形 的大小，而且和问题本身的要求有关。
02:47
(d) 平行力系
F3
O
F1
O F2
F3
(e) 汇交力系
(f) 任意力系
02:47
F1 F2
ccj_hly
机 械
引言
设 计
平衡：物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速
基
直线运动
础
静力学研究的三个问题：
1、物体的受力分析 2、力系的等效替换或简化 等效力系：分别作用于同一刚体上的两组力系，如果
它们对该刚体的作用效果完全相同，则此 两组力系互为等效力系。
矢量表达式：F= F1+F2
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机
§1.1.2力的基本性质
械
设 计
也可以由力的三角形来确定合力的大小和方向，
基 如图 (b)(c )。
础
图(a)
图(b)
图(c)
此公理表明了最简单力系的简化规律，是复杂力
系简化的基础。
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机
§1.1.2力的基本性质
械
设 公理二 (二力平衡条件)
础
③二力体：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力体。
二力杆
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机
§1.1.2力的基本性质
械 设 计
二力构件
只有两个力作用下处 于平衡的物体
基
础
不是二力构件
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机 械
§1.1.2力的基本性质
设
计
基
公理三 (加减平衡力系原理)
础
可以在作用于刚体的任何一个力系上加上
A
A
A
（作用在刚体上的）力的三要素可以叙述为：
大小、方向、作用线
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机 械
§1.1.2力的基本性质
设 计
推论2 (三力平衡汇交定理)
基 础
当刚体在三个力作用下平衡时，设其中两力的
作用线相交于某点，则此三力必在同一平面里，且
第三力的作用线必定也通过这个汇交点。
证明：
F1
A1 A A2
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机
§1.1.1 力的基本概念
械
设 计
二： 力的概念
基
础 1．定义：力是物体间的相互机械作用，这种作用可以使物
体的运动状态发生变化。
2. 力的效应：
力的效应
外效应—改变物体运动状态的效应 内效应—引起物体变形的效应
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机
§1.1.1 力的基本概念
械
设
计 3. 力的三要素：
（5）作用在一个刚体上的任意两个力成平衡的必要与充分 条件是：两个力的作用线相同、大小相等、方向相反。
3、建立各种力系的平衡条件
平衡力系：若物体在某力系作用下保持平衡，则称此 力系为平衡力系。
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机
§1.1.1 力的基本概念
械
设
计 一、刚体——在外界的任何作用下形状和大小都
基 础
始 终保持不变的物体。或者在力的作
用下，任意两点间的距离保持不变的物体
。
F
F’
刚
体
F
F’
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机 械
练习与思考
设 计
判断题
基 础
（1）作用在一个物体上有三个力，当这三个力的作用线汇
交于一点时，则此力系必然平衡。
（2）两端用光滑铰链连接的构件是二力构件。
（3）力有两种作用效果，即力可以使物体的运动状态发生 变化，也可以使物体发生变形。
（4）悬挂的小球静止不动是因为小球对绳向下的拉力和绳 对小球向上的拉力相互抵消的缘故。
基
础
力的三要素 大小 方向 作用点
确定力的必要因素
A
4. 力的表示：A 图形表示
v
B 符号表示
矢量 F 大小 F
F
v F
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机
§1.1.1 力的基本概念
械
设 5.力的单位
计
基
在国际单位制中，力的单位是牛顿(N)或
础
千克•米/秒2 (kg •m/s2)以及千牛(KN)
1N=1千克•米/秒2 。
静力学：研究作用于物体上力系的平衡
基
础 力系：作用于物体上的一群力 F3
平面力系
按其作用线所在位置
F1
空间力系
F2
力
共线力系
系
按其作用线相互关系
平行力系 汇交力系
(a) 平面力系 F1
F2
任意力系
(b) 空间力系
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机
械
设
计 基
F3
础
F2 O
引
F1
(c) 共线力系
言
F3
F1
F2
F2
=
F F1
A
F2
A3
A3
F3
F3
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§1.1.2力的基本性质
械
设 计
公理四
(作用和反作用定律)
基 任何两个物体间的相互作用的力，总是大小相 础 等，作用线相同，但指向相反，并同时分别作用于
这两个物体上。
[例] 吊灯
在画物体受力图时要注意此公理的应用。
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机 械
引言
设
主要符号:
计
基 础
fs，f 静摩擦系数，动摩擦系数
F
力，绳索拉力，杆端力(原符号为T或S)
FR或F 合力(原符号为R)
FN或F 法向反力(原符号为N)
FAx，FAy A处铰支座反力(原符号为XA，YA)
M
力偶矩、力矩
MO(F) 力F对点O的矩
P
重力
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机 械
引言
设 计
计
基 作用于刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：
础
这两个力大小相等 | F1 | = | F2 |
方向相反 F1 = –F2
作用线共线，
作用于同一个物体上。
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机
§1.1.2力的基本性质
械说明：①对刚体来说，上面的条件是充要的
设
计
基
②对变形体来说，上面的条件只是必要条件(或多体中)
推论1：力的可传性 推论2：三力平衡汇交定理 4、作用力与反作用力定律
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机
§1.1.2力的基本性质
械
设 公理一 (力的平行四边形规则)
计
基 础
作用于物体上任一点的两个力可合成为作用于
同一点的一个力，即合力。合力的矢由原两力
的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角矢来
表示。
即，合力为原两力的矢量和。
6.力的分类
F
q
集中力
分布力
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机
§1.1.2力的基本性质
械
设 力的基本性质一般称为静力学公理。
计
基 公理：是人类经过长期实践和经验而得到的结论，
础
它被反复的实践所验证，是无须证明而为
人们所公认的结论。
下面介绍四个公理及两个推论： 1、力的平行四边形规则 2、二力平衡条件 3、加减平衡力系原理
或去掉几个互成平衡的力，而不改变原力系对
刚体的作用。 v v
F2 = -F3ຫໍສະໝຸດ F3=F1
F1
F2
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机 械
§1.1.2力的基本性质
设 计
推论1 (力在刚体上的可传性)
基
础
作用于刚体的力，其作用点可以沿作用线
在该刚体内前后任意移动，而不改变它对该刚
体的作用
F
=
= B
F1
F F2
B
F1