机械基础2第二章 杆件的静力分析
工业设计机械基础第二章-构件与产品的静力分析课件
第二节 平面力系平衡问题的求解
一、平面汇交力系的平衡问题
若作用于刚体上的平面汇交力系的合力为零,不会引起刚体运动状态的改 变,则该力系是平衡力系。
R Rx2 Ry2 ( Fx )2 ( Fy )2 0
平面汇交力系的平衡方程如下：
FX FY
0 0
（2-13）
式（2-13）包含两个独立的方程，可用以求解两个未知量。
解 ⑴由式（2-5）
M
O
Fn
Fnh
Fn
d 2
cos
100N
0.080m 2
cos
20
3.76N
m
⑵力Fn 可分解为径向力Fr和切向力Ft；前者通过 轮心O点，对O不产生力矩。因此力由式（2-6）
M
O
Fn
M
O
Ft
M
O
Fr
Fn
cos
d 2
0
100N cos20 0.080m 0 3.76N m
合力偶矩为负值，它使物体顺时针转动。
图2-13 例2-5图
五、力的平移定理
力的大小、方向不变,当力的作 用线平移到另一位置时,力对刚体的 作用效应将会发生变化。
图2-14 力的平移引起效应改变
图2-15 力的平移定理
力的平移定理：若将作用在刚体某点的力平移到刚体上任意另外一点，而不 改变原力的作用效应，则必须附加一力偶，其力偶矩等于原力对新作用点之矩。
图2-4 例2-2图
例2-2 作用于吊环螺栓上的四个力F1、F2、F3、F4处于同一平面内,且汇 交于吊环中心O,如图2-4所示。试求四力合力的大小和方向。
2）各力投影的代数和 Rx＝ΣFx＝F1x＋F2x＋F3x＋F4x＝160N Ry＝ΣFy＝F1y＋F2y＋F3y＋F4y＝1162N
机械基础新国规电子教案杆件的静力分析
机械基础新国规电子教案-杆件的静力分析机械基础新国规电子教案-杆件的静力分析一、教学目标1.了解杆件的基本概念和分类；2.掌握杆件的受力分析方法；3.能够应用杆件的静力平衡条件解决相关问题；4.培养学生的分析问题和解决问题的能力。
二、教学内容1.杆件的基本概念和分类；2.杆件的受力分析方法；3.杆件的静力平衡条件；4.应用杆件的静力平衡条件解决问题。
三、教学重点1.杆件的受力分析方法；2.杆件的静力平衡条件。
四、教学难点1.应用杆件的静力平衡条件解决问题。
五、教学过程1.导入（5分钟）通过引入杆件的实际应用场景，让学生了解到杆件在工程中的重要性，并激发学生学习的兴趣。
2.知识讲解（15分钟）2.1 杆件的基本概念和分类杆件是指在受力分析中被假定为刚性的、长度远大于横截面尺寸的物体。
根据杆件的形状和受力状态，可以将杆件分为以下几类：（1）轴杆：受力沿着杆件的轴线方向分布的杆件，如柱子、杆子等。
（2）梁杆：受力沿着杆件的轴线方向和横向分布的杆件，如悬臂梁、梁等。
（3）桁架杆件：由多个杆件连接而成的结构，如桥梁、塔等。
2.2 杆件的受力分析方法（1）确定受力分布：根据问题描述和实际情况，确定杆件受力的方式和分布。
（2）选择合适的坐标系：根据杆件的几何形状和受力方向，选择合适的坐标系。
（3）应用静力平衡条件：根据杆件的受力情况，应用杆件的静力平衡条件，即力的合力等于零、力的合力矩等于零，解方程组求解未知力。
3.示例分析（20分钟）通过具体的例子，让学生掌握杆件的受力分析方法和应用静力平衡条件解决问题的步骤。
4.练习（15分钟）提供一些练习题，让学生独立解决杆件的受力分析问题，并及时给予指导和纠正。
5.总结（5分钟）对本节课的内容进行总结，强调杆件的受力分析方法和应用静力平衡条件解决问题的重要性。
六、拓展延伸1.了解杆件的其他分类和受力分析方法；2.了解杆件的应用领域和相关技术。
七、课后作业1.自行查阅相关资料，了解杆件的其他分类和受力分析方法；2.完成教师布置的练习题。
机械基础杆件的静力分析
机械基础杆件的静力分析1. 引言在机械领域中，杆件是一种常见的结构元素，用于构建各种机械装置。
静力分析是对杆件在静力作用下的力学性能进行分析和计算的过程。
本文将介绍机械基础杆件的静力分析方法，包括受力分析、应力分析和变形分析。
2. 受力分析在进行静力分析之前，首先需要进行受力分析，确定杆件上受到的外力和内力。
外力可以是来自其他结构物的载荷，也可以是外部施加的力或力矩。
内力则是由于外力作用而在杆件内部产生的应力引起的。
通过受力分析，可以获得各个杆件的受力情况，为后续的应力分析和变形分析提供依据。
3. 应力分析应力分析是静力分析中的重要环节。
通过对杆件内部的应力进行分析，可以确定杆件是否能够承受外力载荷，以及破坏的可能性。
应力分析包括两个方面：正应力和剪应力的计算。
正应力是指沿着杆件截面法线方向的应力，而剪应力则是沿着截面平面方向的应力。
常用的应力计算方法包括静力学平衡条件和材料力学方程。
3.1 正应力的计算正应力的计算通常采用静力学平衡条件。
根据平衡条件，杆件上各点的合力和合力矩为零。
通过求解这些方程，可以得到各点处的正应力分布。
此外，还需要考虑杆件的几何形状，以及材料的弹性模量和截面面积等参数。
正应力的计算公式如下：σ = F / A其中，σ是正应力，F是受力，A是截面面积。
3.2 剪应力的计算剪应力的计算也采用静力学平衡条件。
剪应力可以通过应力矢量的分解得到。
假设剪应力的作用平面为x-y平面，剪应力的计算公式如下：τ = F / A其中，τ是剪应力，F是受力，A是截面面积。
4. 变形分析变形分析是对杆件在受力作用下产生的变形进行分析和计算的过程。
变形分析的目的是确定杆件的位移和变形程度，评估其结构稳定性。
常用的变形计算方法包括位移方法和位移曲线法。
4.1 位移方法位移方法是根据杆件的几何形状和受力情况，通过求解位移方程来计算杆件的位移量。
位移方程的求解需要考虑杆件的几何形状、材料的弹性模量和截面惯性矩等参数。
汽车机械基础：模块二工程构件的静力分析课件
教学目标
一、目标和要求
(1)掌握力矩定义，理解合力矩定理。
(2)理解力偶的定义及四大性质，进行相应的判断。
(3)掌握力偶的平移定理及应用，利用力偶系平衡条件解决相应问题。
平衡公理只适用于刚体，对于变形体此条件只是必要条件，而不是充分条件。例如，对于绳
子而言，在受到等值、反向、共线的一对拉力作用时，绳子处于平衡状态，如下图（a）所
示；但当受到等值、反向、共线的一对压力作用时，绳子必将不能平衡，如图（b）所示。
图（a）
图（b）
公理1 二力平衡公理
只受二力作用而处于平衡状态的构件称为二力构件。工程中大部分二力构件都是杆件，因此
推论：力的可传性原理
力的可传性原理如下图所示，某刚体在A点受力F作用，在B点加一对平衡力F1，F2，且F1 =
F2 ，则F与F1组成一对平衡力，将它们减去后，刚体上只剩F2，推论得证。
力的可传性
公理3 力的平行四边形法则
作用于刚体上某点的两个力可以合成一个合力，合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向
机 械 基 础
模块二
工程构件的静力分析
单元一
工程构件的静力分析
案例导入
由各种零部件组成的汽车、机床及起重机等机械在工作时，都会受到复杂的外力作用。因此，对机械
的设计、制造及使用大部分都是以力学理论为基础的。如下图所示车载起重机的最大起吊重量如何确
定？汽车行驶过程中轮胎的受力情况如何？这些问题都可以利用工程力学的知识进行解答，但首先应
静力学基础
目录
01 第一节 静力学的基本概念
02 第二节 静力学公理
目录
01 第一节 静力学的基本概念
机械基础——静力分析基础.
FR F1 F2
力的平行四边形公理
力的三角形法则
5．三力平衡汇交定理
刚体受三力作用而平衡，若其中两力作用线汇交于 一点，则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作 用线共面。 三力平衡汇交定理是确定力的作用线的方法之一， 即若刚体在三个力作用下处于平衡，若已知其中两个 力的作用线汇交于一 点，则第三力的作用 线也一定经过这点， 其指向再由二力平衡 原理来确定。
力偶性质：
(1)力偶不能合成为一个力。力偶只能和转向相反 的力偶平衡。 (2)力偶对其作用面内任一点之矩恒等于力偶矩，值 等于力偶矩本身的大小，且与矩心位置无关。
(3)在同一平面内的两个力偶，如果它们的力偶矩大 小相等，转向相同，则这两个力偶等效。称为力偶的等 效条件。
二、基本公理
1．二力平衡公理
第二章 构件受力分析
第二章 构件受力分析
第一节 静力分析基础
一、基本概念
1．力的概念
力的三要素：力的大小、方向和作用点。 力的单位是N(牛)，或KN(千牛)，1 KN=103N。
力是矢量
2 ．力系
作用在同一物体上的一群力称为力系。 如果物体在一力系作用下保持平衡状态，则 该力系称为平衡力系。 如果一个力与一个力系等效，则这个力称为该 力系的合力；而该力系中的每个力是合力的分力。
1．柔索约束
用柔软的皮带、绳索、 链条阻碍物体运动而构成的 约束叫柔体约束。约束反力 一定通过接触点，沿着柔体 中心线背离被约束物体的方 向的拉力，如右图中的力。
绳
T
G
G
2．光滑接触面约束
两物体直接接触，并可忽略接触处的摩擦所构成对物体运动 限制时，称为光滑接触面约束。 这种约束不能限制物体沿光滑接触面的公切线方向的运动或 离开光滑面，只能限制物体沿着接触面的公法线向光滑面内的运 动，所以光滑接触面约束反力是通过接触点，沿着接触面的公法 线指向被约束的物体，如下图所示，其约束反力均为压力，常用 FN表示。
第2章 杆件受力变形与应力分析
16
2.3 剪切与挤压
2.3.2 挤压
1.挤压应力：构件受到挤压变形时，相互挤压的接触面称 为挤压面。作用于接触面的压力称为挤压力，挤压面 上的压应力称为挤压应力，挤压 剪切与挤压
2.3.1 剪切
1. 剪切力：现以铆钉为例，应用截面法，假想沿剪切 面m-m，将销钉分为两段，取其中一段作为研究对象， 如图所示。由平衡条件可知，剪切面上内力的合力应 与外力F平衡，沿截面作用。此内力称为剪切力，通 常用Q表示。
13
2.3 剪切与挤压
2.3.1 剪切
2. 切应力：切应力是单位面积的剪切力，通常用
7
2.2拉伸与压缩
1. 内力
当杆件所受外力的作用线与杆件重合时，杆件 将沿轴线伸长或缩短变形，称为轴向拉伸或压缩。 内力是可以改变的，在一定限度内，外力增大， 内力增大，变形也随之增大，内力与外力服从正 比关系。当外力超过弹性限度，内力不再随外力 而增加，材料就会丧失正常的工作能力。因此， 内力的变化直接影响到构件的失效。它是分析解 决强度、刚度的基础。
FN FP
9
由于内力的作用线垂直构件（杆）的横截面， 并通过截面的形心，这种内力也称为轴力。 当轴力的指向背离截面时，杆受拉，规定轴 力为正，反之杆受压，轴力为负。
2.2拉伸与压缩
3. 截面上的应力
单位面积上的内力称为应力。应力单位为N/m2， 称为Pa。由于Pa单位太小，工程上常用MPa （N/mm2）或GPa作为应力单位： 由于横截面上的内力分布是均匀的，所以横截 面上各点的应力大小均相等，方向垂直于横截 面，故称作正应力。 横截面上正应力计算公式为 得
《机械基础》构件静力分析课件
解平衡方程
求解平衡方程，得出未知 量的大小和方向。
构件的变形与内力
变形与内力的概念
了解变形和内力的定义，以及 它们与力和位移之间的关系。
变形与内力的分类
根据变形的特点和性质，将变形分 为弹性变形和塑性变形；根据内力 的性质，将内力分为拉伸、压缩、 弯曲、剪切等。
变形与内力的关系
分析变形与内力之间的关系，掌握 变形与内力之间的变化规律。
课程难点
针对课程中的难点进行了详细的讲解和总结，例如力矩平衡的条 件、复杂受力分析等。
实例解析
通过典型实例的解析，帮助学生更好地理解课程内容，掌握解题 方法。
研究展望
01
前沿技术
介绍了与《机械基础》构件静力分析相关的前沿技术和发展趋势，例如
有限元分析、计算机辅助工程等。
02
研究热点
探讨了当前的研究热点和存在的问题，例如复杂结构件的静力分析、多
场耦合问题等。
03
学生发展
鼓励学生继续深入学习和研究，为未来的机械工程领域做出贡献。同时
，介绍了相关的学习资源和研究方向，例如研究生入学考试准备、研究
方向和导师选择等。
感谢您的观看
THANKS
构件的强度分析
强度准则
最大应力准则
构件在工作过程中，最大应力不 得超过材料的许用应力。
最大应变准则
构件在工作过程中，最大应变不 得超过材料的许用应变。
弹性失效准则
构件在工作过程中，若出现弹性 失效，则应立即停止工作。
构件的强度计算
静力平衡方程
根据静力平衡条件，建立求解未知力的方程。
应力分析
根据材料力学知识，计算出各截面上的应力。
分离受力元素
将构件所受的外力分为已 知力、约束反力和惯性力 。
机械基础 杆件静力分析
二、杆件静力分析。
力：使物体的运动状态发生变化或使物体产生变形的物体之间的相互作用。
（三要素：大小、方向、作用点；力是矢量。
国际单位是牛顿N。
）力的基本性质：（1）作用和反作用定律（一个物体对另一个物体有一作用力时，另一物体对该物体必有一个反作用力，这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线上，且分别作用与两个物体上）。
（2）二力平衡公理（作用于某刚体上的两个力，使刚体保持平衡的充要条件是这两个力大小相等、方向相反、且作用在同一直线上）。
（3）力的平行四边形法则（作用在物体同一点的两个力，其合力也作用在该点上，合力的大小和方向由这两个力为邻边所作平行四边形的对角线确定）。
力矩：力与力偶的乘积及其转向来度量力使物体绕某点转动的效应，称为力对这点的力矩。
公式：Mo（F）=±Fd（逆时针旋转的方向为正，反之为负；单位N·m）。
力偶：作用在同一物体上大小相等、方向相反、作用线平行的一对平行力，记为（F1，F2）。
力偶只能对物体产生转动效应，其效果用力偶矩度量，公式：M（F1，F2）=±Fd，逆时针旋转的方向为正，反之为负。
力的平移定理：作用于刚体上的力，可以平移到刚体上任意一点，但必须附加一个力偶才能与原来的力等效，附加力偶的力偶矩等于原来的力对新作用点的力矩。
约束：对于某一物体的运动起限制作用的周围其他物体。
约束反力：约束作用于被约束物体上的力。
常见约束类型和约束反力方向：柔性约束（柔性物体形成的约束，约束力沿柔体的中心线背离被约束物体的拉力）。
光滑面约束（两物体相互接触，接触表面为非常光滑的刚性面。
约束力的方向是通过接触点并沿着公法线，指向被约束物体）。
固定铰链约束（两构件之一与地面或支架固定。
约束反力用两个相互垂直的分力来表示）。
滑动铰链约束（两构件与地面或支架的连接是活动的。
约束反力垂直于支撑面）。
固定端约束（物体的一部分镶嵌于另一物体构成的约束。
约束反力包括限制移动的两个正交力和限制转动的力偶）。
杆件的静力分析课件
胡克定律
胡克定律是杆件静力分析中常用的弹性力学定律之一，它表明杆件在弹性范围内 ，其应力和应变之间存在线性关系。
具体来说，胡克定律可以用公式表示为：σ=Eε，其中σ表示应力，E表示弹性模 量，ε表示应变。
01
杆件静力分析的步 骤和方法
确定约束和载荷
约束
约束是限制物体运动的外部条件 ，例如固定、滑动、滚动等。在 杆件静力分析中，需要明确杆件 所受的约束类型和约束条件。
总结词
等直杆在剪切力作用下会发生剪切变形，剪切力的大小与杆件的截面面积、材料属性等因素有关。
详细描述
当等直杆受到沿杆轴方向的剪切力作用时，杆件会发生剪切变形。在静力分析中，需要考虑剪切力的 大小、方向以及杆件的截面面积、材料属性等因素，以确定杆件是否能够承受剪切力而不发生剪切变 形或断裂。
01
杆件静力分析的软 件应用
有限元分析软件介绍
有限元分析软件是一种数值分析工具，用于模拟和分析复 杂的工程结构和现象。
它采用离散化的方法，将连续的结构或系统划分为有限个 小的单元，通过数学模型描述这些单元之间的相互作用关 系，并利用计算机进行数值计算和结果分析。
有限元分析软件在杆件静力分析中的应用
杆件静力分析是有限元分析的一 个重要应用领域，主要用于分析 杆件在静力载荷作用下的应力和
具体来说，对于一个处于平衡状态的杆件，其上任意一个微 元段上的受力都可以分解为切向力和法向力，切向力和法向 力分别满足切向力平衡和法向力平衡。
变形协调原理
变形协调原理表明杆件在受力变形后 ，其各部分之间的相对位置和形状仍 然保持协调。
在杆件静力分析中，变形协调原理通 常通过假设杆件在变形过程中保持连 续、光滑的曲线或曲面来实现。
01
机械基础电子教案 第二章+杆件的静力分析2.2 约束、约束反力、力系和受力图的应用
2.2 约束、约束反力、力系和受力图的应用【课题名称】约束、约束反力、力系和受力图的应用【教学目标与要求】一、知识目标理解约束类型，掌握约束反力方向的确定。
会绘制受力图。
二、能力目标能把工程实际结构转换成力学模型，培养分析问题和解决问题的能力。
三、素质目标了解约束类型及约束反力方向的确定。
会绘制受力图。
四、教学要求能准确判断出约束类型并确定约束反力方向，会绘制受力图。
【教学重点】1、 约束类型，约束反力方向的确定。
2、 画受力图。
【难点分析】约束反力方向的确定。
【教学方法】教学方法：讲练法、讨论法、。
【教学安排】3学时（135分钟）教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插练习与设问。
【教学过程】一、 复习旧课力的四个公理、力矩、和力偶二、 新课教学（一）约束类型 （30分钟）1、基本概念非自由体对自由体的限制称为约束。
约束限制非自由体运动的力称为约束反作用力，简称约束反力。
2、常见约束类型（1 ）柔体约束（动画演示）组成：柔软的绳索、链条或带。
反力：只能是拉力。
（2）光滑面约束（动画演示）组成：导轨、滑槽、气缸等。
反力：法向支承力。
（3）、光滑铰链约束（动画演示）固定铰链约束：F反力：正交分力。
活动铰链约束：反力：法向支持力。
（4）、固定端约束（动画演示）反力：正交分力和反力偶。
应用：动画演示——轴承、桥梁、内燃机、飞机、遮雨棚等。
（二）力系 1．平面汇交力系 一个物体受到同一个平面上多个力的作用，且力的作用线汇交于一点，称这些力组成平面汇交力系。
如图2－24、25所示。
2．平面任意力系各个力的作用线在平面力系上是任意分布的称为平面任意力系。
如图2－26所示（三）、受力图画受力图的方法：1、取分离体2、画出主动力3、出约束反力画受力图过程如教材图2－28图，和下图所示：约束力三、小结1、理解约束、约束力重要概念。
2、明确各类约束对应的约束力的特征。
3、能正确对物体进行受力分析。
四、作业 A B F AyF A x MA C D F A C F F F F B手抄练习题。
云天课件-中职《机械基础》第二章 杆件的静力分析(栾学钢、赵玉奇、陈少斌)
力偶的三要素 （1）力偶矩的大小
M (F1,F2 ) M Fd
（3）力偶作用面的方位（略）
单位与力矩相同
（2）力偶的转向 在作用面内，顺时针、逆时针（为正）
第二节 力矩、力偶与力的平移 三、 力的平移定理
力的平移定理
P.39
作用在刚体上A点处的力F，可以平移到刚体内任意点O，但必须同时附 加一个力偶，其力偶矩等于原来的力F对新作用点O的矩。这就是力的平移定
第一节 力的概念与基本性质 二、 力的基本性质
观察与思考
P.36
如图所示，两人抬水桶时，两人手臂之间的夹角α大一些还是小一些更省 力？
第一节 力的概念与基本性质 巩固练习
1. 力的三要素是 大小
机械作用。
P.36
、 方向
和 作用点 。
2. 力是使物体的 运动状态发生变化或使物体产生 变形 的物体间的相互
3. 作用于刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的必要和充分条件是
两力大小相等，方向相反 且作用在 同一直线 上。
4. 作用力与反作用力总是同时存在 ，两力的大小相等 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。 5. 只受 两个 力的作用并处于 平衡 状态的物体称为二力构件 。
第二节 力矩、力偶与力的平移 一、 力矩
P.35
解：根据题意要求，将重力沿斜面方向和垂直于斜面方向按平行四边形 法则进行分解。 沿斜面的分力 F1 = G sin α = 20
╳sin
30° = 10 KN
╳cos
沿垂直于斜面的分力 F2 = G cos α = 20
30° = 17.32 KN
讨论：F1 具有使物体沿斜面向下滑动的作用，F2 具有压向斜面的作用。
【可编辑全文】机械基础第二章杠杆的静力分析
• 分别计算出图中F1、F2对O点的力矩
F1
F2
l 解：由图可知F1、F2对O点的力臂是h、 2
二、力偶
★力偶的定义
作用在同一物体上大小相等、方向相反、作用线平行的一 对平行力称为力偶
F1 F2
。
★力偶矩的定义:
用一个力的大小和力偶臂的乘积,来度量力偶使物体转动的 效果。
★力偶距的计算公式
第二章 杆第件二的章静力杠分件析的静力分析
2.1 力的概念与基本性质 2.2 力矩、力偶与力的平移 2.3 约束力、约束反力、力系和受力图应用 2.4 小 结
2.1 力的概念与基本性质
• 一、力的概念
1.力的定义 力是使物体的运动状态发生变化或使物体产
生变形夫人物体之间夫人相互机械作用。 大小
2. 力的三要素
作用在两物体上
作用在同一物体上
不 性质
同 点
同时性
运动状态
一定是同一性质的
一定是同时产生、变化、 消失
相关物体处于平衡状态
作用效果
作用效果不能抵消
可以不同性质
不一定同时产生、变 化、消失
相关物体不一定处于 平衡状态
作用效果能抵消 合力为0，
1.讨论：质量是50千克的灯泡悬挂在电线上 静止不动，电线对灯的拉力是多大？方向 如何？
G
F N
• 分析图中的约束和约束反力？
• 气球受到人的约束 • 人对气球有一个向下的约束反力
气球
约束反力 人
被约束体
约束
2. 常见的约束类型
1. 柔性约束 2. 光滑面约束 3. 铰链约束 4. 固定端约束
1．柔性约束
定义： 忽略摩擦，把实际中的绳索、链条、胶带等看成十分柔软 又不可伸长的柔索，它限制了被约束体沿索向向外的运动。 用符号“FT”表示。
- 1、下载文档前请自行甄别文档内容的完整性，平台不提供额外的编辑、内容补充、找答案等附加服务。
- 2、"仅部分预览"的文档,不可在线预览部分如存在完整性等问题,可反馈申请退款(可完整预览的文档不适用该条件!)。
- 3、如文档侵犯您的权益，请联系客服反馈,我们会尽快为您处理(人工客服工作时间：9:00-18:30)。
第一节 受力图
对于变形体而言，二力平衡公理只是必要条件，但不是充分条件。 如在绳索两端施加一对等值、反向、共线的拉力时可以平衡，但受到 一对等值、反向、共线的压力时就不能平衡了（图2-3）。 只在两力作用下平衡的刚体称为二力体或二力构件。当构件为直 杆时称为二力杆，如图2-4所示。
相关链接
研究物体受力情况时，必须分清哪个是受力物体，哪个是施力物
体。
第一节 受力图
2．力的三要素及表示方法 在工程实践中，物体间机械作用的形式是多种多样的，如重力、 压力、摩擦力等。力对物体的效应取决于力的三要素。 （1）力的大小[单位为牛顿，简称为牛（N），工程上常用千牛 （kN）作为力的单位]； （2）力的方向； （3）力的作用点。 力是一个既有大小又有方向的物理量，称为力矢量。力的图示法 （图2-1）：用一条有向线段表示，线段的长度（按一定比例尺）表示 力的大小，线段的方位和箭头表示力的方向，线段的起始点（或终点） 表示力的作用点。
3．力系的概念 （1）力系：同时作用于一物体上的一群力。 （2）平衡力系：如果某一力系作用到一原来平衡的物体上，而物 体仍然保持平衡，则此力系为平衡力系。 （3）等效力系：对物体的作用效果相同的两个力系。等效力系可 相互替代。 （4）合力与分力：如果一个力和一个力系等效，那么这个力就称 为这个力系的合力，反之，力系中的各个力称为这个力的分力。 由已知力系求合力的过程称为力的合成，反之为力的分解。
图2-8 三力平衡汇交
第一节 受力图
4．公理4 作用与反作用公理 两物体间的作用力与反作用力总是同时存在，且大小相等、方向 相反、沿同一条直线，分别作用在这两个物体上。
想一想
作用力与反作用力公理中所讲的两个力与二力平衡公理中的两个
力是一样的吗?
第一体：在空间的位移不受 任何限制的物体称为自由体，如飞机，位移 受到限制的物体称为非自由体。图2-9所示
图2-4 二力构件 图2-3 变形体不适用于二力平衡公理
第一节 受力图
2．公理2 加减平衡力系公理 在已知力系上加上或者减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚 体的作用。 推论：力的可传性原理 作用在刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移动到刚体内任意 一点，并不改变该力对刚体的作用效应（图2-5）。
2．叙述静力学的基本公理、约束和约束力的类型和作用；
3．对机器主要机件作受力分析。
第一节 受力图
一、什么是力
想一想
为什么月亮“挂”在天上而掉不下来?为什么汽车可以行驶?为什 么我们感觉到有的物体很重，有的却很轻?
第一节 受力图
1．认识力 力是物体间的相互机械作用。这种机械作用使物体的运动状态或 形状尺寸发生改变。
中等职业教育课程改革国家规划新教材
全国中等职业教育教材审定委员会审定
机 械 基 础（少学时）
第一章 第二章 第三章 第四章 第五章 第六章 第七章 第八章 第九章 第十章 第十一章 第十二章
绪论 杆件的静力分析 直杆的基本变形 机械零件的精度 工程材料 连接 机构 机械传动 支承零部件 机械的节能环保与安全防护 气压传动与液压传动 综合实践 手动变速器传动机构的拆装
图2-1 力的图示法
第一节 受力图
相关链接
静力学中，常把研究的物体抽象为刚体。刚体是指在外力作用下 形状保持不变的物体。这是一个理想化的力学模型，事实上是不存在 的，因为任何物体受力后都会变形。但微小变形对所研究物体的平衡
问题可以忽略不计，使问题的研究大为简化。静力学中研究的物体均
可视为刚体。
第一节 受力图
的曲柄冲压机，冲头只能沿铅垂方向平动，
飞轮只能绕轴转动，所以都是非自由体。工 程结构中的构件或机械中的零件都是非自由 体。
图2-9 非自由体
第一节 受力图
约束：对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体称为约束。 如铁轨对于火车、轴承对于曲轴、机床刀夹对于刀具等，都是约束。 约束力或约束反力：约束作用于被约束物体上的力称为约束力 （或约束反力）。约束力的方向总是和所限制的位移方向相反，由此
图2-5 力F沿作用线移到F2 注：F、F1、F2三力大小相等，作用在同一作用线上
第一节 受力图
3．公理3 力的平行四边形公理 作用在物体上同一点的两个力，可合成一个合力，合力的作用点 仍在该点，其大小和方向由以此两力为边构成的平行四边形的对角线 确定（图2-6）。矢量表达式为： F＝F1＋F2
图2-6 力的合成
2017/10/3
第二章 杆件的静力分析
杆件的静力分析
当人们在推、拉、提、掷物体时，从肌肉的紧张收缩中， 感觉到力的作用无处不在。机器在运转过程中会受到各种力 的作用，受力情况复杂。正确分析物体的受力情况，是我们
认识机器运动的关键。
第一节 受力图
本节描述 杆件的静力分析，是选择杆件材料、确定杆件外形尺寸的基础。 对杆件进行初步的受力分析，作出其受力图，在工程实际中有着重要 意义。 学习要求 完成本单元的学习以后，你应能： 1．知道力、力系的基本概念；
第一节 受力图
平行四边形法则是力的合成法则，也是力的分解法则。在图2-7中， 拉力F作用在螺钉A上，与水平方向的夹角为α，按此法则可将其沿水 平及铅垂方向分解为两个分力F1和F2。
图2-7 力的分解
第一节 受力图
推论三 力平衡汇交原理 作用在刚体上同一平面上三个相互平衡的力，若其中两个力的作 用线汇交于一点，则第三个力的作用线必然也通过该点（图2-8）。
第一节 受力图
二、静力学的基本公理 公理是人类从长期的观察和实践中 积累起来的经验，它的正确性已被大量 的实践所证明。静力学公理揭示了有关 力的基本规律，它是静力学的基础。
1．公理1 二力平衡公理
作用在刚体上的两个力（图2-2）， 使刚体保持平衡的必要和充分条件是： 这两个力大小相等，方向相反，且作用 在同一条直线上。 F1＝－F2
可确定约束力的方向和作用线位置。约束力的大小是未知的，在静力
学中，可用平衡条件由主动力求出。 下面我们来看看工程中常见的约束类型及其约束力。
第一节 受力图
1．柔性约束 由绳索、链条或胶带等构成的约束，叫作柔性约束。由于柔索本 身只能承受拉力，故约束力沿柔索而背离物体，如绳索约束（图2-10） 和传动带约束（图2-11）。