第1章 构件的静力分析
《构件的静力分析》PPT课件
（一）柔性约束
由线绳、链条或胶带等非刚性体所形成的约束。它们 只能受拉不能受压，约束反力的方向沿着中心线而背离被 约束物体。约束反力通常用符号FT来表示。图中线绳上的 约束反力FT1 和FT2 。
（二）光滑面约束 物体与光滑面成点、线、面刚性接触（摩擦力很小，
固定端约束的构件可以用一端插入刚体内的 悬臂梁来表示（图a），这种约束限制物体沿任 何方向的移动和转动，其约束作用包括限制移动 的两个正交约束反力FAx、FAy和限制转动的约束 反力偶MA（图c）。
四、受力图 在对物体进行受力分析时，为了清楚地表示物体的
受力情况，需将研究对象从周围的物体中分离出来，即 解除全部约束，成为分离体。为了使分离体的受力情况 与原来的受力情况一致，必须在分离体上画出所有主动 力，在解除约束的地方画出相应的约束反力。这样所得 到的画有分离体及其全部主动力和约束反力的简图称为 受力图。
二、静力学公理 1．二力平衡公理
刚体仅受两力作用而保持平衡的充分必要条件是： 两力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上。如图 所示，即F1=F2
在两个力作用下处于平衡 的刚体，称为二力构件，又称 为二力杆。二力构件受力的特 点是两个力的作用线必沿其作 用点的连线，且等值、反向。
2．加减平衡力系公理 在任意一个已知力系上加上或减去任意的平衡力系， 并不会改变原力系对刚体的作用效应。 力的可传性推理：作用在刚体上的力，沿其作用线移 到刚体上任意一点，不会改变它对刚体的作用效应。
一、平面汇交力系合成的几何法 （一）力的三角形法则
第一章 构件的静力分析
机器的运行是由于力的作用引起的，构件的受力情 况直接影响机器的工作能力。
力是物体间相互的机械作用。力的作用有两种效应： 使物体的机械运动状态发生变化和使物体的形状发生 改变，前者称为运动效应，后者称为变形效应。
模块一构件的静力分析 《工程力学》课后习题解
模块一构件的静力分析任务一刚体的受力分析（P11）一、简答题1．力的三要素是什么?两个力使刚体平衡的条件是什么？答：力的三要素，即力的大小、力的方向和力的作用点。
两个力使刚体处于平衡状态的必要和充分条件：两个力的大小相等，方向相反，作用在同一直线上。
2．为什么说二力平衡公理、加减平衡力系公理和力的可传性都只适用于刚体？答：因为非刚体在力的作用下会产生变形，改变力的传递方向。
例如，软绳受两个等值反向的拉力作用可以平衡，而受两个等值反向的压力作用就不能平衡。
3．什么是二力构件？分析二力构件受力时与构件的形状有无关系。
答：工程上将只受到两个力作用处于平衡状态的构件称为二力构件。
二力构件受力时与构件的形状没有关系，只与两力作用点有关，且必定沿两力作用点连线，等值，反向。
4．二力平衡公理和作用与反作用公理都涉及二力等值、反向、共线，二者有什么区别？答：平衡力是作用在同一物体上，而作用力与反作用力是分别作用在两个不同的物体上。
5．确定约束力方向的原则是什么?活动铰链支座约束有什么特点？答：约束力的方向与该约束阻碍的运动方向相反。
在不计摩擦的情况下，活动铰链支座只能限制构件沿支承面垂直方向的移动。
因此活动铰链支座的约束力方向必垂直于支承面，且通过铰链中心。
6．如图1-20所示，已知作用于物体上的两个力F1与F2，满足大小相等、方向相反、作用线相同的条件，物体是否平衡？答：不平衡，平衡是指物体相对于惯性参考系保持静止或匀速直线运动的状态，而图中AC杆与CB杆会运动，两杆夹角会在力的作用下变大。
二、分析计算题1.试画出图1-21各图中物体A或构件AB的受力图（未画重力的物体重量不计，所有接触均为光滑接触）。
2.画出如图1-22所示机构中各杆件的受力图与系统整体的受力图（图中未画重力的各杆件的自重不计，所有接触均为光滑接触）。
任务二平面汇交力系平衡问题的求解（P20）一、简答题1.合力是否一定比分力大？为什么？答：合力不一定比分力大，当物体受力平衡时，合力为零，比分力小。
第1章 构件的静力分析
活动铰链支座约束符号表示
约束反力的方向表示
1.1 静力分析基础-约束
4.固定端约束 （1）实例观察：外伸房屋的凉台、装卡加工用刀具的
刀架。 （2）概念：物体的一部分固嵌于另一物体所构成的约
束称为固定端约束。Fra bibliotek1.1 静力分析基础-约束
（3）约束的特点:固定端约束限制物体在约束处沿任 何方向的移动和转动。
力在坐标轴上投影
1.2 平面汇力交系
2）投影的正负号规定为：从a到b（或从a1到b1）的指向 与坐标轴正向相同为正，相反为负。
力在坐标轴上投影
1.2 平面汇力交系
3）力在坐标轴上投影的大小： 若已知F的大小及其与x轴所夹的锐角α，则有
Fx F cos
Fy
F
sin
（3—3）
若已知Fx、Fy值，可求出F 的大小和方向，即
公理4 作用与反作用定律 两个物体间的作用力与反作用力，总是大小相等，方
向相反，作用线相同，并分别作用于这两个物体上。 ☆ 想一想 练一练
二力平衡公理与作用与反作用定律的区别？
案例分析
1.1 静力分析基础-公理
1.1 静力分析基础-约束
【案例导入】曲柄冲床是钣金生产行业中常用的生产 设备，如图,曲柄作为主动件带动冲头实现作业过程。
1.1 静力分析基础-受力图
1.绘制受力图的一般步骤为： （1）确定研究对象，解除约束，画出研究对象的分离体
简图； （2）根据已知条件，在分离体简图上画出的全部主动力； （3）在分离体的每一约束处，根据约束的类型画出约束
反力。
1.1 静力分析基础-受力图
案例1-3 如图所示，木板在水沟中挑起一重为G的球， 接触处的光滑无摩擦，试分别用图表示出木板、球的受力 情况。
化工设备机械基础-总复习
第一章 静力分析（刚体）
分析： 未知数与平衡方程数 BE与CE为二力杆
［例题］图示结构由曲梁ABCD及杆CE、BE和GE构成，A、B、C、E、G均为铰接。已知F=20kN，均布载荷q=10kN／m，M=20kN·m，a=2m。试求A、G处的反力及杆BE、CE所受之力。
第一章 静力分析（刚体）
贮运设备
按承压高低分类
常压容器：p < 0.1 MPa
低压容器：0.1≤p < 1.6 MPa
中压容器：1.6≤p < 10 MPa
高压容器：10≤p < 100 MPa
超高压容器：100 MPa ≤p
按综合安全管理分类
I类容器－II类容器－III类容器
第六章 化工设备设计概述
第六章 化工设备设计概述
第三章 弯曲(梁)
梁的弯曲强度公式
02
梁的弯曲要解决的三类问题
03
强度校核
04
确定梁的截面形状、尺寸
05
计算梁的许可载荷
06
首先进行静力分析，求解约束反力；
其次内力分析画出正确的剪力图和弯矩图，确定危险截面；
08
求解危险截面的最大弯曲应力；
09
利用弯曲强度条件（或其公式的变形）求解问题。
第四章 应力状态和强度理论
第三章 弯曲(梁)
［例题］已知梁的载荷F=10kN，q=10kN／m，b=1m，a=0.4m，列出梁的剪力、弯矩方程，并做出剪力、弯矩图。 解：⑴ 画受力图，列平衡方程，求支反力； NB=1kN Nc=19 kN ⑵ 利用截面法分别列出AC、CB段的剪力和弯矩方程； AC段：Q(X)=-10 M(X)=-10X (0≤X<0.4) CB段：Q(X)=13-10X M(X)=-5X2 + 13X - 8.4 (0.4<X≤1.4) ⑶ 画出剪力图和弯矩图
构件的静力分析基础
任务实施
三 平面力偶系
四 平面任意力系
任务描述
如图2-46所示,水平梁受载荷 F=60 kN，均布载荷q=20 kN/m，梁的自重不计，试求A、B处的支座约束力。
二 平面汇交力系
任务描述
简易起重装置如图2-25所示， 重物用钢丝绳挂在支架的滑轮B 上，钢丝绳的另一端缠绕在铰 车C上。杆AB与杆BD铰接，并 以铰链A、D与墙连接。设重物 重力G=50 kN,两杆和滑轮的自 重不计，并忽略摩擦和滑轮的 大小，试求平衡时杆AB和杆BD 所受的力。
二 平面汇交力系
一 静力分析基础
1）力的三要素
（1） 高频感应加热
（2） 中频感应加热
（3） 工频感应加热
一 静力分析基础
3）力的单位 为了度量力的大小定计量单位即 (SI)为基础，力的单位采用牛顿，
符号为N。工程中常用千牛顿作为单位，符号 为kN，1 kN=1 000 N。
静力分析基础工 平面交汇力系 平面里偶系 平面任意力系
学习目标 1.掌握静力学的基本概念、静力学公理和推论的内 2. 3.了解力系和力偶系等相关定理，掌握力系的平衡 4.掌握零件平衡问题的求解方法。
一 静力分析基础
任务描述
如图2-1所示的三铰拱桥由左右两拱铰接而成。设各 拱自重不计，在拱AC上作用载荷P。试分别画出拱AC和 拱CB的受力图。
一、力和力系
一 静力分析基础
1.力
1）力的定义
静力分析的基本概念与方法
静⼒分析的基本概念与⽅法第⼀章静⼒分析的基本概念与⽅法【基本概念】⼒的概念，刚体、变形体、平衡的概念，约束的概念。
【基本内容】⼒的运动效应与变形效应，加减平衡⼒系原理及应⽤，⼒的可传性及其限制，⼆⼒构件与⼆⼒平衡条件及其应⽤，⼏种典型约束及相应的约束⼒，取隔离体作受⼒图，约束⼒的分析与计算。
重点掌握静⼒分析的基本⽅法，以及正确取隔离体作受⼒图。
【课程精讲】⼀、关于⼒、⼒的平衡以及约束的概念和定义⼒——物体间的相互机械作⽤。
⼒的两种效应——是使物体的运动状态或速度发⽣变化；⼆是使物体发⽣变形。
前者称为运动效应；后者称为变形效应。
对于刚体只产⽣运动效应；对于变形体则既可能产⽣运动效应⼜可能产⽣变形效应。
⼒的可传性——只要保持⼒的⼤⼩和⽅向不变，则⼒的作⽤点可以沿着⼒的作⽤线移动，⽽不改变⼒对物体的运动效应。
⼒的可传性只对运动效应⽽⾔，即只有当物体或物体的⼀部分被抽象为刚体时，才是正确的。
当研究⼒对物体的变形效应时，⼒的可传性便不再成⽴。
平衡——物体对于参考系保持静⽌或作等速直线运动。
⼆⼒平衡条件——作⽤在刚体上的两个⼒，其平衡条件是：两个⼒⼤⼩相等、⽅向相反并沿同⼀直线作⽤。
在两个⼒作⽤下处于平衡状态的构件称为“⼆⼒构件”。
不平⾏三⼒的平衡条件——作⽤在刚体上同⼀平⾯内三个互不平⾏⼒平衡的必要与充分条件是：三⼒作⽤线汇交于⼀点，且⼒三⾓形封闭。
加减平衡⼒系原理——在作⽤于刚体上的任意⼒系上，加上或减去任何平衡⼒系，并不改变原⼒系对刚体的运动效应。
加减平衡⼒系所得到的⼒系与原⼒系互为等效⼒系。
等效⼒系和加减平衡⼒系原理对于变形效应是不成⽴的。
约束——对构件运动形成限制的物体称为构件的约束。
不同的约束，在构件上产⽣不同的约束⼒。
柔性约束——绳索、⽪带、链条等构成的约束。
柔性约束只产⽣沿着绳索、⽪带、链条⽅向受拉的约束⼒。
⽆摩擦刚性约束——约束物与被约束的构件均为刚性，⽽且⼆者接触⾯的摩擦忽略不计，故⼜称为光滑⾯刚性约束。
工程力学_笔记
第一篇静力平衡分析第一章静力分析基础1.1静力分析的基本概念1.2静力分析公理公理一（二力平衡公理）：作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡的充分必要条件是：两个力大小相等方向相反，且作用在同一直线上。
(只受两个力作用而平衡的构件，称为二力构件。
)公理二(加减平衡力系公理）:在作用刚体的力系上,加上或减去任一个平衡力系,并不改变原力系对刚体的作用效应。
推论1 (力的可传性原理)：作用于刚体上的力可沿其作用线移至刚体内任一点，而不改变该力对于刚体的作用效应。
公理三(力的平行四边形公理):作用在刚体上同一点的两个力可以合成为一个合力，合力也作用于该点,其大小和方向可以由以这两个力为邻边所构成的平行四边形的共点对角线所确定。
推论2（三力平衡汇交原理)当刚体受三力作用而平衡时,若其中任意两个力的作用线相交于一点,则三力必然共面,且第三力的作用线通过该汇交点。
公理四(作用与反作用定律）:两个物体间的相互作用力,总是大小相等,方向相反，作用线相同且分别作用在两个物体上。
公理五（刚化公理）:如果变形体在某力系作用下平衡,若将此物体刚化为刚体,其平衡不受影响。
(对于变形体而言,刚体的平衡条件只是必要条件而不是充分条件)1.3约束与约束反力阻碍物体运动的限制条件称为约束。
约束对被约束物体的作用力，称为约束反力,或称约束力。
约束反力作用在被约束物体与约束的接触处，其方向总是与约束所阻碍的运动方向相反。
(1）柔性约束柔索只能承受拉力，因而只能阻止物体沿柔索伸长方向的运动。
柔性约束的约束反力作用于连接点,且方向沿着柔索而背离物体。
（2）理想光滑面接触构成的约束光滑接触约束只能阻止物体沿接触面公法线方向的运动。
光滑接触约束反力通过接触点,沿着接触点的公法线指向被约束的物体。
（3）光滑圆柱铰链约束约束反力在垂直于构建销孔轴线的横截面内，且通过销孔中心。
一般而言，由于接触点的位置无法预先确定，所以铰链约束反力的方向不能预先确定。
静力学
第一章构件静力分析基础1.1 静力分析的基本概念1.1.1 力的概念1. 定义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。
力使物体的运动状态发生改变称为力的外效应；力使物体形状尺寸发生改变称为力的内效应。
2. 力的三要素及表示方法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（外效应和内效应）取决于力的大小、方向和作用点，这三者被称为力的三要素。
力是一个既有大小又有方向的物理量，称为力矢量。
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，如图所示。
力的国际单位为[牛顿]（N）。
3.力系与等效力系若干个力组成的系统称为力系。
如果一个力系与另一个力系对物体的作用效应相同，则这两个力系互称为等效力系。
若一个力与一个力系等效，则称这个力为该力系的合力，而该力系中的各力称为这个力的分力。
已知分力求其合力的过程称为力的合成，已知合力求其分力的过程称为力的分解。
4.平衡与平衡力系平衡是指物体相对于地球处于静止或匀速直线运动的状态。
若一力系使物体处于平衡状态，则该力系称为平衡力系。
1.1.2 刚体的概念所谓刚体，是指在外力作用下，大小和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。
实际物体在力的作用下，都会产生程度不同的变形。
但微小变形对所研究物体的平衡问题不起主要作用，可以忽略不计，这样可以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。
1.2 静力学公理公理1 二力平衡公理作用在刚体上的两个力，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。
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。
例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。
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。
《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 。
机械基础教案
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教案第3次课学时 2
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当I z ≠I y 时，
即位移不再发生在荷载作用作用面。
因而不属于平面弯曲。
拉伸（压缩）和弯曲的组合变形
1、 内力分析
2、 应力分析
3、 强度计算
ϕβtg I I I P I P I l
I l f f tg y z y y z z z
y y z y z ====E 3P E 3P 33
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作业布置
无
主要
参考资料
《机械力学与机械设计》郑增铭郭攀成主编
《机械原理》孙桓主编
课后自我总结分析同学们在最后一堂课上的纪律很好，积极听讲，提出了很多的问题，一一进行解答，并准备另外安排时间进行疑难问题的解答。
模块一：构件的静力分析
14
任务三 约束和约束反力
常见的几种类型的约束
光滑接触面约束实例
15
任务三 约束和约束反力
常见的几种类型的约束 3、光滑圆柱铰链约束
A B
N A B
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任务三 约束和约束反力
常见的几种类型的约束
(1) 固定铰链支座：
N
Ny
Nx
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任务三 约束和约束反力
常见的几种类型的约束
3、力——力是物体相互间的机械作用，其作用 结果使物体的形状和运动状态发生改变。
3
任务一构件静力分析的基本概念
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
力的三要素 大小 方向 作用点
确定力的必要因素
力的表示法 ——力是一矢量，用数学上的矢量 记号来表示，如图。
F
力的单位 —— 在国际单位制中，力的单位是牛顿 (N) 1N= 1公斤•米/秒2 （kg •m/s2 )。
31
公理五 (刚化公理) 设变形体在已知力系作用下维持平衡状态，则
如将这个已变形但平衡的物体变成刚体（刚化）， 其平衡不受影响。
10
任务三 约束和约束反力
基本概念：
1、自由体：可以任意运动（获得任意位移）的物体。 2、非自由体：不可能产生某方向的位移的物体。 3、约束： 由周围物体所构成的、限制非自由体
模块一： 构件的静力分析
机械基础
1
【模块描述】
构件的静力分析是研究物体在力系作用下 处于平衡的规律。它是研究变形体力学， 建立构件承载能力计算，机械设计基础的 基本篇。本模块着重研究以下几个问题： 静力分析基础；平面汇交力系，力矩与平 面力偶系，平面任意力系；摩擦与自锁。
习题集：第一篇 静力分析
练习题（对画√，错画×） 对画√ 错画×
一、判断题（对画√，错画×） （对画 ，错画× 2-1 平面汇交力系平衡的几何条件是力的多边形自行封闭。 （ ） 2-2 两个力F1、F2在同一轴上的投影相等，则这两个大小 一定相等 。 （ ） 2-3 力在某一轴上的投影等于零则该力一定为零.（ ） 2-4 用绘图法求平面汇交力系求合力时，作图时画力的顺 序可以不同，其合力不变。 （ ） 2-5 凡矢量力偶使刚体只能转动，而不能移动。 （ ） 2-6 任意两个力都可以合成为一个合力。 （ ）
题3-16图
题3-17图
题3-18图
3-19 如图所示AB=BD=200mm，CD=500mm， 轮直径d1=100mmD轮直径d2=50mm，圆柱齿 轮压力角 ɑ为20°,已知作用在大轮上的力 F=5kN，求轴匀速转动时小齿轮传递的力 F2 及二端轴承的约束力。 3-20 如图起重机装在三轮小车ABC上。 已知起重的尺寸为：AD=BD=1m，CD=1.5m， CM=1m，KL=4m。机身连同平衡锤F共重为 P1=200kN，作用在G点，G点在LMNF平面之 内，到机身轴线MN的距离 GH=0.5m，重物 P2=60kN, 求当起重机的平面LMN平行于AB 时车轮对轨道的压力。
思考题
1. 什么情况下力对轴之矩等于零？ 2. 力在平面上的投影为什么仍然是一矢量？ 3. 用负面积法求物体的重心时，应该注意些什么问题？ 4. 物体的重心是否一定在物体上？试举例说明。 5. 计算某物体的重心，选取两个不同的坐标系，则对这 两个不同的坐标系计算出来的结果会不会一样？这是否 意味着重心位置是随着坐标选择不同而改变？ 6. 将铁丝弯成不同形状，起重心是否发生改变？ 7. 形状和大小相同、但质量不同的均质物体，其重心位 置是否相同？
(完整word版)三年级机械基础第1章构件的静力分析复习测试题
第一章《构件的静力分析》复习题2018。
1一、填空题：1、力是一个既有又有的矢量。
力的作用效果取决于其三要素：、、。
2、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，方向且作用在直线上。
3、作用力与反作用力总是作用在两个不同的物体上,大小，方向。
4、如图1所示，重物G给绳的拉力为T，绳给重物的拉力为T’，则T与T'是一对力,T'与G是一对力.5、当刚体受三个力作用处于平衡状态时,若其中两个力的作用线汇交一点,则第三个力作用线必,且三个力的作用线在平面上。
6、力对物体的转动效应用力矩来衡量。
力矩是。
7、力偶是的一对力.力偶对物体的作用效果是使物体动,但不能使物体动。
8、的物体称为约束。
约束反力是。
约束反力的方向与约束对物体限制其运动趋势的方向。
9、光滑接触面对物体的约束反力作用于,方向沿接触面的，并指向 .10、柔性约束其约束反力作用于，方向沿。
11、固定铰支约束反力为，其方向一般，通常用.若物体受三个力作用而处于平衡,可根据确定该约束反力的方向.11、活动铰支的约束性质与光滑接触表面的约束性质，其约束反力的方向沿并指向 .即固定面。
12、一个杆的一端完全固定，既不能够动也不能动，这种约束称为固定端约束.13、平面共点力的平衡条件是：所有各力在X轴上的投影的代数和∑F x= ,各力在Y轴上投影的代数和∑F y= 。
14、受力时不产生的物体叫刚体。
二、判断题:（）1、力能脱离物体而存在，它是一个矢量。
（)2、大小相等，方向相反的力称为平衡力.（)3、二力平衡的必要和充分条件是:二力等值、反向、共线。
( ）4、作用力与反作用力总是同时存在的，并作用于同一个物体上而使物体达到平衡。
（）5、合力一定比分力大。
（)6、合力作用与它的各分力作用的效果相同,故合力一定大于任一个分力。
（)7、一个物体受三个不平行的平面力作用而处于平衡状态，则这三个力必交于一点。
（）8、作用在一个物体上的三个力，当这三个力的作用线汇交于一点时,则此力系必然平衡.（）9、力偶不能用一个力来等效，而只能与另一个力偶等效。
中职教育-《机械基础》课件：第1单元 杆件的静力分析(人民交通出版社).ppt
MO(F)=F·d 式中: MO(FR)—力F对O点之矩，N·m
F—作用力，N或kN; d—力臂，m或mm 合力矩定理:平面汇交力系的合力对于平面内任意一点 之矩，等于所有各力对于该点之 矩的代数和即: MO（FR）＝MO（F1）＋MO（F2）＋…＋MO（Fn）
Mo(F, F′) = ±F•d 或M= ±F•d 式中：Mo(F, F′) 或 M-----力偶矩，单位N•m或kN•m；
F-----作用力，单位N或kN； D-----力偶臂，单位m或mm。 对于力偶矩的正负，通常规定，在同一平面内，逆时针方向转动的力偶矩为正，顺时针方向转动的力偶矩为负。
HIGHWAY SAFETY DRIVING CODE
受力图是画出分离体上所受的全部力，即主动力与 约束力。
画受力图的步骤: (1)选研究对象，取分离体。 (2)画上主动力。 (3)画出约束反力。 例1-2简支梁两端分别为固定铰支座和可动铰支座，
在C处作用一集中荷载F(图1-23 )，梁重不计，试画梁 AB的
受力图。 解:(1)取研究对象;画分离体图。 (2)在分离体上画所有主动力。 (3)在分离体上解除约束处按约束性质画出全部约
3)光滑圆柱铰链约束
圆柱铰链简称铰链，它由一个圆柱形销钉 插人两个物体的圆孔中而构成，如图1-19所示。 铰链约束只能限制两物体相对移动，不能限制其 相对转动。铰链约束具体有三种形式。
图1-17光滑接触面的约束
(1)固定铰支座 若相连的两个构件有一个固定在机架上，
则称为固定铰链支座，如图1-20所示。 (2)中间铰链 若相连的两个构件均无固定，则称为中间铰
第一章零部件受力分析
∴ NY=500- Fcos30°=200N
例1-6
y
NAY A
NAX
l/2
G
x
l
T
a
x
B Q
∑M0=0 Tlsina-Qx-Gl/2=0 ∴T=(Qx+Gl/2)/lsina=(2qx+Gl)/2lsina
∑FX=0 NX-Tcosa=0 ∴ NAX= Tcosa= (2qx+Gl)/2ltga
（3）画约束反力时要充分考虑约束的性质，如固定铰链约 束，一般可画一对位于约束平面内互相垂直的约束反力， 但属于二力构件，则应按二力构件特点画约束反力。
（4）在画物系中物体的受力图时，要利用相邻物体间作用 力与反作用力 之间的关系，当作用力与反作用力方向其中 的一个已确定时，另一个也随之确定； （5）柔性约束对物体的约束反力只能是拉力，不能是压力。
B
A
C
3m
解：由已知条件可知：
Y TBC
横梁AC、拉杆BC都是 二力构件。以铰链C为分 离体进行受力分析。根据
30° C
NAC X G
平面汇交力平衡可知：
TBCsina=G TBC=G/sina=20kN
TBCcosa=NAC
NAC=20×
3 2
=10
3 kN
1-13
分别对上下两个原柱进行
受力分析
O
A
WB
O
A
B
W
约束反力应通过接触点，并沿公法线，指 向与物体被阻止运动的方向相反。
1、 试画出扶梯的受力图，CD为绳索，扶梯与墙、 地面的接触面都是光滑面。
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案例导入
如图所示为一工件的夹紧机构，工件能否被夹紧直接 关系到工件的加工精度，其工作过程为活塞杆D在压力油 作用下，推动摆杆AOB绕O点转动， AOB杆的A端推动钳 子钳子夹紧工件。
第一章 构件的静力分析
1
静力学分析基础
2
平面汇交力系
3 力矩与平面力偶系
4
平面任意力系
5
空间力系简介
3 物体的受力分析和受力图绘制
4
合力投影定理、力的平移定理、 平面任意力系的简化。
1.1 静力分析基础-概念
机器的运行是由于力的作用引起的，构件的受力情况 直接影响机器的工作能力。
力是物体间相互的机械作用。力的作用有两种效应： 使物体的机械运动状态发生变化和使物体的形状发生改变， 前者称为运动效应，后者称为变形效应。
力系是指作用于被研究物体上的一组力。物体平衡时 的力系称为平衡力系。
平衡是运动的特殊情形，是指物体相对于惯性
参考系（如地面）保持静止或匀速直线运动的状态。 1.1.1 静力学基本概念
1.刚体：就是在力的作用下不变形的物体。 2.由若干个刚体组成的系统称为物体系统，简称物系。
1.1 静力分析基础-概念
公理4 作用与反作用定律 两个物体间的作用力与反作用力，总是大小相等，方
向相反，作用线相同，并分别作用于这两个物体上。 ☆ 想一想 练一练
二力平衡公理与作用与反作用定律的区别？
案例分析
1.1 静力分析基础-公理
1.1 静力分析基础-约束
【案例导入】曲柄冲床是钣金生产行业中常用的生产 设备，如图,曲柄作为主动件带动冲头实现作业过程。
这种力系成为平衡力系。 （3）力系的简化：将复杂的力系进行简化，而作用效
应不变的过程称为力系的简化。 （4）等效力系：若两个力系对物体的作用效应相同，
则称为此两个力系等效。
1.1 静力分析基础-公理
理1 二力平衡公理 刚体受两个力作用而平衡，其必要与充分的条件是：
两力等值、反向、共线。
二力平衡
不会改变原力系对刚体的作用效应。 本公理成为力系简化的基本方法之一 。
推论1 力的可传性原理 作用于刚体上的力可以沿其作用线移至刚体内任一点，
而不改变原力对刚体的作用效应。
1.1 静力分析基础-公理
3.公理3 力的平行四边形法则 作用于刚体同一点的两个力可以合成为一个合力，合
力也作用于该点，其大小和方向由以这两个力为邻边所构 成的平行四边形的对角线所确定。
3.力的概念
力的概念：力是物体间的相互机械作用。 力对物体的作用会产生两种效应：
（1）外效应：指力使物体的运动状态发生改变。 （2）内效应：指力使物体使产生变形。
小车的运动
吊车梁的变形
1.1 静力分析基础-概念
4.力的三要素及表示方法 （1）力的三要素：力的大小、方向和作用点。
力是矢量 （2）力的表示方法：力是矢量，可用一带箭头
的有向线段表示 （3）力的单位为N（牛顿）或kN（千牛），通
常用黑体字母（如F 表示）代表力矢，以字母 F 代表力的大小。
力的表示法
1.1 静力分析基础-概念
（4）按力与物体接触的面积可为：集中力、分布载荷
集中力
分布载荷
1.1 静力分析基础-概念
5.力系的概念 （1）力系是指作用于物体上的一群力。 （2）平衡力系：物体在力系的作用下处于平衡状态 ，
1.1 静力分析基础-约束
案例分析——柔性约束实例：带传动
1.1 静力分析基础-约束
2.光滑面约束 （1）观察实例：当摩擦忽略不计，观察啮合齿轮的齿
面 、自行车车轮与地面接触的特点。
齿轮的啮合
自行车车轮与地面接触
1.1 静力分析基础-约束
（2）概念：光滑平面或曲面对物体所构成的约束称为光 滑面约束。
a ) 曲柄压力机外观结构图
b ) 曲柄压力机机构运动示意图
曲柄压力机
1.1 静力分析基础-约束
1. 约束与约束反力 （1）约束：一物体的空间位置受到周围物体的限制时，
这种限制就称为约束。 （2）约束反力：约束限制物体运动的力称为约束反力
或约束力。
桥梁结构图
1.1 静力分析基础-约束
1）约束反力作用点：在约束与被约束物体的接触处 2）约束反力的方向：总是与该约束所限制的运动或 运动趋势的方向相反。 3）约束反力的大小：是未知的，在静力学中，可用 平衡条件由主动力求出。
二力杆：在两个力的作用下保持平衡的构件称为二力 构件，因为工程上，大多数二力构件是杆件，所以常简称 为二力杆。二力杆可以是直杆，也可以是曲杆。
二力杆的受力特点是：两个力的方向必在二力作用点 的连线上。
二力杆实例-曲杆
1.1 静力分析基础-公理
2.公理2 加减平衡力系公理 在任意一个力系上，可随意加上或减去一平衡力系，
6
滑动摩擦简介
学习目标
理解静力学的基本概念——刚体
1
、力、平衡和约束
掌握工程中常见的约束和约束反
2 力的画法，能熟练而正确地画出
物体的受力图；
理解平面力系的合成和平衡条件
3 ，能利用平衡的条件求解平面汇
交力系的平衡问题。
学习重点和难点
1
力、刚体、平衡和约束等概念 静力学公理及其推论
2
柔性约束、光滑面约束、铰链约 束的特征及约束反力的画法；
吊车结构中的直杆-二力平衡实例
1.1 静力分析基础-公理
本公理1 只适用刚体。对于变形体，它只是平衡的必 要条件，而不是充分条件。如图(a)所示的软绳受两个等 值、反向、共线的拉力作用可以平衡，而如图(b)所示的 软绳受两个等值、反向共线的压力作用就不能平衡。
(a)
(b)
1.1 静力分析基础-公理
1.1 静力分析基础-约束
2.工程中常见约束的分析与比较 1.柔性约束 （1）观察实例：自行车的链传动、升降台绳索的联接特
点。 （2）概念：由绳索、胶带、链条等形成的约束。
1.1 静力分析基础-约束
（3）约束特点：只能承受拉力，不能承受压力这类约 束只能限制物体沿柔索伸长方向的运动。
（4）约束反力的方向：总是沿柔索伸长方向背离被约 束物体，常用符号FT 为表示。
1.1 静力分析基础-公理
力的三角形法则： 三角形的两个边分别表示两个分力，第三边表示合力，
合力的作用点仍在汇交点。
1.1 静力分析基础-公理
推论2 三力平衡汇交定理 物体受三个力作用而平衡时，此三个力的作用线必汇
交于一点。 三个力矢量按首尾连接的顺序构成一封闭三角形。
1.1 静力分析基础-公理