静力学第6章

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机器人第六章-静力学与动力学

机器人第六章-静力学与动力学

1 1
8
对 x求导得速度分量:
x2 d1cos(1)1 d2 cos(12)(1 2) y2 d1sin(1)1 d2 sin(1 2)(1 2)
v22 x22 y22 d1212 d22(12 212 22) 2d1d2 cos(2)(12 12)
动能:
K2
势能:
1 2
m2d1212
它们就是在忽略摩擦之后,驱动器为使操作机保持静力平衡
所应提供的关节力或关节力矩,记作
r
i
uur ki uFuiur Nhomakorabeari,其大小为
ki M i
3
当忽略杆件自重时
ur Gi
,上式可简记为 :
ur i Fi uur i Mi
r r
i
ur i R i 1
ur i Ri1
0 ur i R i 1
6
6.3 二杆机器人的拉格朗日方程 6.3.1 刚体系统拉格朗日方程
应用质点系的拉格朗日方程来处理杆系的问题。
定义:L=K-P L—Lagrange函数;K—系统动能之和;P—系统势能之和。
❖ 系统的动能和势能可在任何形式的坐标系(极坐标系、 圆柱坐标系等)中表示 ,不是一定在直角坐标系中。
动力学方程为:
二、机器人动力学研究的问题可分为两类: 1、给定机器人的驱动力(矩),用动力学方程求解机器
人(关节)的运动参数或动力学效应(即已知 , 求 , 和 ,称为动力学正问题)。
2、给定机器人的运动要求,求应加于机器人上的驱动力
(矩)(即已知 ,和,求 , 称为动力学逆问题 )。 5
三、动力学研究方法:
ur i1 F i1 uur i M i1
4

静力学的基本概念和公理(建筑力学习题)

静力学的基本概念和公理(建筑力学习题)

第一章静力学的基本概念和公理一,填空题1,力对物体的作用效果取决于力的,,,这三者称为力的三要素。

力的外效应是指力使物体的发生改变,力的内效应是指力使物体的发生改变。

力是物体间的相互作用,它可以使物体的_____________发生改变,或使物体产生___________。

2,物体的平衡是指物体相对于地球保持或状态。

3,在力的作用下和都保持不变的的物体称为刚体。

4,对物体的运动或运动趋势起限制作用的各种装置称为。

5,常见的铰链约束有和。

约束反力恒与约束所能限制的物体运动(趋势)方向。

6,刚体受到两个力作用而平衡,其充要条件是这两个力的大小,作用线。

7,作用力和反作用力是两个物体间的相互作用力,它们一定,,分别作用在。

作用在刚体上的力可沿其作用线任意移动,而_______________力对刚体的作用效果.所以,在静力学中,力是________________的矢量.9力对物体的作用效果一般分为__________效应和___________效应.10对非自由体的运动所预加的限制条件为_____________;约束反力的方向总是与约束所能阻止的物体的运动趋势的方向_____________;约束反力由_____力引起,且随_______________力的改变而改变.9柔性约束对物体只有沿_________的___________力。

10,铰链约束分为_________和_________。

11,光滑面约束力必过_________沿_________并指向______________的物体。

12,活动铰链的约束反力必通过___________并与___________相垂直。

表示一个力对物体转动效果的度量称为_________,其数学表达式为_________。

14、力偶是指______________________________________________________。

15,力偶对物体的转动效应取决于_______________、________________、 _______________三要素。

第6章 圆轴的扭转(5)

第6章  圆轴的扭转(5)

4、变形后,半径仍为直线且转过了角度 j ,说明半 径上各点的剪应变不同,圆心处剪应变为零,离圆心越 远,剪应变越大。
扭转剪应力公式推导
R
几何关系
dj 是前后两个端面的相对转角。
g 是外表面沿轴线方向上的剪应变。
在外表面处的剪应变 在离轴心ρ 处的剪应变
变形前位置 变形后位置 g( r) γ(ρ ) ρr dj g A A dx dx
WP
16M A ×103 16×150 = = = 81.26 MPa <[τ] 4 4 d 1 π ×243 - 18 3 1 πD 1 1 24 D1 16 M C 16× 100×10 3 = = 86.9 MPa 4 4 18 d2 3 3 π × 22 1 2 1 22 D2
正的扭矩
负的扭矩
通常,扭转圆轴各横截面上的扭矩是不同的,为 了形象地表达扭矩沿轴线的变化情况,我们仿照作轴 力图的方法,作出扭矩图。
例1: 如图(a)所示传动轴,已 知转速 n=250r/min,主动轮A的 输入功率PA=80kW,三个从动轮B、 C、D输出功率分别为25kW、 30kW和25kW,试画出传动轴 的扭矩图。
6.3 扭矩与扭矩图
下面用截面法研究圆轴横截面上的内力:
m
m
由平衡条件 ∑M=0,有 T-M=0,得T=M 若取右段研究,求得的扭矩与上面求得的扭矩大 小相同,转向相反。
为了使不论取左段或右段求得的扭矩大小、符号都一致, 对扭矩的正负号规定如下:按照右手的螺旋法则,用右手的 四个手指沿扭矩方向环绕,若大拇指的指向与外向法线一致, 则扭矩为正;反之为负。
的误差不超过4.52%,是足够精确的。

第6章 杆件的剪切、挤压与扭转

第6章 杆件的剪切、挤压与扭转
6.4.3等直圆杆扭转时横截面上的切应力 1.几何方面
根据所观察到的现象,假设横截面如同刚性平面般绕杆的轴 线转动,即平面假设
上式中dφ/dx为扭转角沿杆长的变化率,对于给定的横截面是个 常量,表明切应变γρ与ρ成正比,即沿半径按直线规律变化
6.4 等直圆杆扭转轴的内力与应力
6.4.3等直圆杆扭转时横截面上的切应力 2.物理方面
建筑力学
第6章 杆件的剪切、挤压与扭转
第6章 杆件的剪切、挤压与扭转
教学目标
了解剪切与挤压的实用计算方法 了解扭矩计算方法 掌握扭矩图绘制方法 掌握切应力的计算及分布规律 掌握扭转角计算 教学重点与难点
扭矩计算方法及扭矩图绘制 切应力的计算及扭转角计算
6.1 剪切与挤压概念
剪切是杆件的基本变形形式之一,当杆件受到图所 示大小相等、方向相反、作用线相距很近的一对横向力 作用时,杆件发生剪切变形,此时截面相对错动趋势。
(1)假定应力分布规律,计算出各部分的“名义应力”; (2)根据实物或模拟实验,采用同样的计算方法,由破 坏荷载确定材料的极限应力 (3)然后根据上述两方面的结果建立强度条件。
6.2 剪切与挤压的实用计算 6.2.1剪切的实用计算
在连接件中,铆钉和螺栓连接是较为典型的连接方 式,其强度计算对其他连接形式具有普遍意义
根据剪切强度条件可得
6.2 剪切与挤压的实用计算
解:(1)按剪切强度条件求F
(2)按挤压强度条件求F
(3)按连接板抗拉强度求Fs
许用荷载
[]
6.3 扭转的概念
等截面直杆扭转
(1)受力特点是:杆件受力偶系作用,这些力偶的作 用面都垂直于杆轴线; (2)变形特点:两端截面A与B之间产生相对扭转角 (φ3)杆表面的纵向线将由斜线逐渐变成螺旋线。

第06章 静力学专题-桁架、重心

第06章 静力学专题-桁架、重心

yili li
yi L
li

zC
zili li
zi li

L
极限为:
xdl
ydl
xC
C
L
,
yC
C
L
,
zdl
zC
C
L
z
O x
Pi zi
yi yC
C
P zC
xi
xC y
本章小结
1. 了解桁架的构成、结构特点以及桁架杆件内力的求解 方法;
§6.1 桁架 基本三角形 三个铰链为节点连接的三根杆构成的三角形 平面简单桁架
平面简单桁架节点和杆件数的关系 桁架节点数为n,杆件数为m,则 m-3=2(n-3) 即 m=2n-3 或 m+3=2n
§6.1 桁架 无冗杆桁架 从桁架中抽出任何一根杆,原有的几何形状不能保持, 没有多余杆件的桁架 有冗杆桁架 从桁架中抽出一根杆或几根杆件,原有的几何形状能 保持,桁架有多余杆件
S
xdS
ydS
xC
S
S
,
yC
S
S
,
zdS
zC
S
S
z ds
Pi
C
zi
PzC
O
yi
xi
xC y
x
yC
§6.3 重心
如果物体是均质等截面的细长线段,其截面尺寸与 其长度 L 相比是很小的,则重心公式为
xC
xili li
xi li

L
yC
(3)、节点连接三根杆,其中两根共线,并且在此节 点上无外载荷,则第三根杆件为零杆

工程力学 第6章 弹性静力学基本概念

工程力学 第6章 弹性静力学基本概念

第6章 弹性静力学的基本概念 刚体静力学研究力系的等效、简化与力系的平衡,并且应用这些基本概念和理论,分析、确定物体的受力。

刚体静力学的模型是质点和质点系以及刚体和刚体系。

弹性静力学则主要研究变形体受力后发生的变形,以及由于变形而产生的附加内力。

分析方法上,弹性静力学与理论力学刚体静力学也不完全相同。

建立在实验基础上的假定、简化计算,是弹性静力学分析方法的主要特点。

本章介绍弹性静力学的基本概念、研究方法以及弹性静力学对于工程设计的重要意义。

 §6-1 弹性静力学概述 §6-2 弹性体及其理想化 6-2-1 各向同性与各向异性弹性体 6-2-2 各向同性弹性体的均匀连续性 §6-3 弹性体受力与变形特征 §6-4 应力及其与内力分量之间的关系 6-4-1 分布内力集度-应力 6-4-2 应力与内力分量之间的关系 §6-5 正应变与切应变 §6-6 线弹性材料的物性关系 §6-7工程结构与构件 §6-8 杆件变形的基本形式 §6-9 结论与讨论 6-9-1 关于刚体静力学模型与弹性静力学模型 6-9-2 关于弹性体受力与变形特点 6-9-3 关于刚体静力学概念与原理在弹性静力学中的 可用性与限制性 习 题 本章正文 返回总目录第6章 弹性静力学的基本概念 §6—1 弹性静力学概述 弹性静力学(elastic statics)又称材料力学(strength of materials),其研究内容分属于两个学科。

第一个学科是固体力学(solid mechanics),即研究物体在外力作用下的应力、变形和能量,统称为应力分析(stress analysis)。

但是,弹性静力学所研究的仅限于杆、轴、梁等物体,其几何特征是纵向尺寸远大于横向尺寸,这类物体统称为杆或杆件(bars或rods)。

大多数工程结构的构件或机器的零部件都可以简化为杆件。

静力学第6章 摩擦

静力学第6章 摩擦

假设D处先达到临界滑动状态,分别取杆、轮为研究对象
北京交通大学力学系
考虑摩擦时的平衡问题
假设D处先达到临界滑动状态,分别取杆、轮为研究对象
第6章 摩擦
M A (F ) 0
FNC
M O (F ) 0
FC' r FD r 0
l FB l 0 2
FNC 100 N
0.15FND FD FC
F2 fs FN2
sin f s cos G cos f s sin
y
补充方程
Fmax
北京交通大学力学系
考虑摩擦时的平衡问题
第6章 摩擦
例2 鼓轮B重500N,放在墙角里。已知鼓轮与水平地板间的 摩擦系数为0.25,而铅直墙壁假定是绝对光滑的,鼓轮上的绳 索下端挂着重物。设半径R=200mm,r=100mm。求平衡时重 物A的最大重量P。
补充方程
Fmin
sin f s cos G cos f s sin
北京交通大学力学系
考虑摩擦时的平衡问题
第6章 摩擦
例1 已知 、f、块重G。求平衡时F力的作用范围。
解: (2)F 较大时,物块有上滑趋势,摩擦力向下
F F
x
0 Fmax cos G sin F2 0 0 Fmax sin G cos FN2 0
静摩擦与滑动摩擦
第6章 摩擦
2、静滑动摩擦定律
静滑动摩擦力与接触面积无关; 静滑动摩擦力由平衡方程给出 (摩擦定律仅给出极限数值的大小)
FSmax FN fs
滑动摩擦力的极值 静止状态 临界状态 运动状态 FS=F F max;大小由平衡方程确定

船舶静力学概论 第六章 破舱稳性

船舶静力学概论	第六章	破舱稳性

T v AW
2)浮心高度变化
zB
v
(T
T
2
z)
3)新的初稳心高
G1M1
GM
v
[T
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
1 2
T
z]
GML近似不变
4)横倾角:
tan
py
( p)G1M1
5)纵倾角:
tan p(x xF ) ( p)G1M L1
6)首尾吃水增量:
TF
TA
[
L 2
xF
]
p(x xF ) ( p)G1M
进水前船舶各参数为:T 、T 、 、GM 、GM L 、A 、x
F
A
W
F
进水体积 v ,重心在 (x,y,z)处,进水面积 a ,形心
在(xa,ya) 处,进水后损失了浮力 wv ,需增加吃水来补偿。
1)平均吃水的增量:
T v AW a
2)剩余水线面面积(AW-a)的漂心 F’:
xF
AW xF AW
式计算船舱进水后的浮态和稳性。有两种处理方法:
1、增加重量法:把破舱后进入船内的水看成是增加的 液体载荷;
2、损失浮力法:把破舱后的进水区域看成是不属于船 的,即该部分浮力已损失,并由增加吃水来补偿。
这两种方法的计算所得的最后结果完全一致,但算出的 稳心高不同。
一、第一类舱室
可用增加重量法或损失浮力法进行计算.
8)横倾角: 9)纵倾角:
tan v( y yF )
GM 1
tan v(x xF )
GM L1
10)首尾吃水增量:
TF
[L 2
xF ] tan
TA
[
L 2

理论力学06静力学专题_2桁架

理论力学06静力学专题_2桁架
解得杆 3、杆 6 内力分别为 F6 20 kN(拉)
F3
F2
F6
F3 15 kN(压)
F1 20 kN(压) F2 25 kN(拉) F6 20 kN(拉) F3 15 kN(压)
再截取节点 G 为研究对象
y
作受力图 取坐标轴,列平衡方程 Fiy 0 ,
10 F5 sin F3 0
J
G
D
l
l
y
Fiy 0 , FAy FB F1 cos F2 0
式中, cos l 4
h2 l2 5
sin
h 3 h2 l2 5
解得支座反力
h h
B
FB
x
FAx 9 kN
FAy 17.31 kN
FB 14.69 kN
3)计算各杆内力
注意到, FCI FOI
FBG FOG
解: 先截取节点 O 为研究
对象
作受力图
列平衡方程
Fiy 0 ,
解得
FOC sin F1 0
FOC
F1
sin
40 3
kN
y F1
O
FOG FOC
再截取 桁架的上半部分为研究对象 取分离体,作受力图 列平衡方程
ME Fi 0,
FGCl F1 2l FOC l sin F2l 2F1l 0 得 CG 杆的轴力
FCD FBD
依次研究 A、E、C、B 四个 节点即可。列表计算如下:
其中,
cos 4
5
sin 3
5
cos 2
13
sin 3
13
F2
F1
O
FAx A FAy
E
I
C

第 6 章 圆轴扭转

第 6 章 圆轴扭转
第 6 章
圆轴扭转
第 6 章
§6-1 §6-2 §6-3 §6-4 §6-5 §6-6
圆轴扭转
工程上传递功率的圆轴及其扭转变形 扭矩与扭矩图 切应力互等定理 圆轴扭转时的切应力分析 圆轴扭转时的强度与刚度计算 结论与讨论
第 6 章
圆轴扭转
工程上传递功率的圆轴及其扭转变形
§6-1
工程上传递功率的圆轴及其扭转变形


Mx Ip

Mx
第 6 章
圆轴扭转
圆轴扭转时的切应力分析
当 ρ = ρmax
max

max
式中
M x max Mx Ip Wp
Wp Ip
Mx
max
称抗扭截面系数,单位:m3.
第 6 章
圆轴扭转
圆轴扭转时的切应力分析
截面的极惯性矩与扭转截面系数
对于直径为
c
b b
d
O
dx
d d
dx d
d dx
圆轴扭转 时的变形 协调方程
d / dx-单位长度相对扭转角
第 6 章
圆轴扭转
圆轴扭转时的切应力分析
三、弹性范围内的切应力-切应变关系 弹性范围内
P
G
Mx
d dx
d G dx
二、切应力互等定理
y
'
a dy b z

O ' dx
d

c x

在相互垂直的两个面上,切应力总是成对出现,并 且大小相等,方向同时指向或同时背离两个面的交线。
第 6 章
圆轴扭转
圆轴扭转时的切应力分析

《工程力学》课件第6章 截面图形的几何性质

《工程力学》课件第6章 截面图形的几何性质

Ip
r2dA A
D 2
r2
2
rdr
D4
0
32
Ip Iy Iz
Iy
பைடு நூலகம்
Iz
Ip 2
D4
64
四、组合截面的惯性矩与惯性积
z
I
例如工字型截面 A AI AII AIII
II
y
III
Iy
z 2 dA
A
z2dA z2dA z2dA
AI
AII
AIII
m
I yI I yII I yIII I yi
包括:形心、静矩、极惯性矩、惯性矩、惯性半径、惯 性积、主轴和形心主轴、主矩和形心主矩等
6.1 静矩和形心
一、静矩
截面对z轴的静矩
z
Sz
ydA
A
截面对y轴的静矩
y
dA
A
z
Sy
zdA
A
o
单位: m3
y
静矩的数值可大于零、等于零或小于零。
二、形心
如图所示均质薄板,重心与形心C重合,
由静力学可知形心坐标在yoz:
何关系, y R sin , dy R cosd ,
dA 2R cosdy 2R2 cos2 d
Sz
A
(2)形心
ydA yC
2 0
Sz A
R sin 2R2 cos2 d
2 R3 3
4R
1 R2 3
zC
2 3
0
R3
2
三、组合截面的静矩和形心 z
D d
y
整个图形对某一轴的静矩等于各个分图形对同一轴的静矩之和。
z1
y1 z

理论力学01静力学基础

理论力学01静力学基础
理论力学简介
一、理论力学的研究内容 理论力学可分为下列三大部分: 静力学(第一章~第六章)
主要研究物体的平衡规律 运动学(第七章~第十章)
主要从几何的角度研究物体的机械运动 动力学(第十一章~第十五章)
主要研究物体的机械运动与作用力之间的关系
二、静力学的主要内容
1)物体的受力分析 分析物体的受力情况,并作出表明其受力情况的简图 ◆ 受力分析是解决力学问题的基础
第四节 物体的受力分析
一、受力分析的一般步骤 1)确定研究对象 2)取分离体 解除研究对象所受的全部约束,将其从周围物体中分离出来。
3)画主动力 在研究对象的分离体简图上画出主动力
4)画约束力 在研究对象的分离体简图上画出约束力
[例1] 重力为 P 的球体,在 A 处用绳索系在墙上,试画出球体的 受力图。
工程中的约束通常可分为下列五大类:
一、柔性约束·柔索
约束力: 一个拉力
◆ 柔性约束属于单面约束
二、光滑接触面约束
P
约束力: 一个法向力,指向被约束物体
◆ 光滑接触面约束属于单面约束 P
FT
P P
FN
三、光滑铰链约束 特性:只限制物体间的相对移动,而不限制物体间的相对转动。 1. 圆柱铰链(铰链) 圆柱铰链简称铰链,它是由圆柱销钉插入两构件的圆孔而构成。
O
FD D
P1 H
O C D P1 H
FH
P2 FAy
FH
A
FAx
E O
H D P1
A
(三)研究板 AB 取分离体 画主动力 画约束力
B
C P2
B E
O H
O
P1 H
FH
FD D
C D P1 P2

工程力学-第六章

工程力学-第六章

6.1.3 自然坐标法
例 6-1 已知点 M 的运动方程为 x 2t , y t2 ,式中 x 和 y 的单位为 m,t 的单位为 s。试求动点的
运动轨迹,以及当 t 1s 时切向加速度、法向加速度和轨迹的曲率半径。 解:由题目中给出的点的运动方程,消去 t 即可得到点的运动轨迹方程为 x2 4 y (x 0 ,y 0)
等于 dv ,其方向与 Δt→0 时 Δv 的极限方向一致。在国际单位制中,加速度的单位是 m/s2。 dt
6.1.2 直角坐标法
1.点的运动方程
如图所示,设动点 M 相对于一参考直角坐标系 Oxyz 运动,点 M 在空间的位置由它的坐标值 x,y,z
x f1(t)
唯一确定。当点运动时,坐标值
6.1.1 矢量法
2.点的速度
位移 Δr 与对应时间间隔 Δt 的比值,表示点在 Δt 内运动的平均快慢和方向,称为点在该时间间
隔内的平均速度,用 v*表示,即 v* r t
平均速度是一个矢量,其大小等于 r ,方向与位移 r 的方向相同。当 Δt→0 时,点 M′趋近于 t
M,而平均速度 v*趋近于一个极限值,此极限值称为动点 M 在瞬时 t 的瞬时速度,简称速度,用 v 表
6.1.2 直角坐标法
2.点的速度
另一方面,以 vx,vy,vz 表示动点速度 v 在直角坐标轴上的投影,则 v 可表示为 v vxi vy j vzk
对比上述两式,有 vx x ,vy y ,vz z
所以,点的速度在直角坐标系中的投影等于动点对应的坐标对时间的一阶导数。
速度 v 的大小和方向可由它的这三个投影完全确定,速度 v 的大小为 v vx2 vy2 vZ2
第六章
点的运动学和刚体基本运动

工程力学(静力学和材料力学)第2版课后习题答案_范钦珊主编_第6章_圆轴扭转

工程力学(静力学和材料力学)第2版课后习题答案_范钦珊主编_第6章_圆轴扭转

该轴的扭转强度是安全的。
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8
3
习题 6-5 图
解:1. τ 1 max =
Mx T T 3 × 10 3 × 16 = = = = 70.7 MPa WP WP π π× 0.06 3 d3 16
A1
2. M r =

ρ ⋅ τdA =

r
0
ρ⋅
2πM x r 4 Mx ρ ⋅ 2πρ d ρ = ⋅ 4 Ip Ip
Mr r4 r4 1 2π 2π 16r 4 15 = = = = 16 × ( ) 4 = = 6.25% 4 4 Mx 16 4I p 60 d d π 4⋅ 32 Mx T = 3. τ 2 max = =75.4MPa Wp 1 4⎞ π d3 ⎛ ⎜1 − ( ) ⎟ 16 ⎝ 2 ⎠
16 M x
3 π d1
=
16 M x
3 π D2 (1 − α 4 )

d1 = (1 − α 4 ) 3 D2
1
(a)
二者重量之比
W1 A1 d2 = = 2 1 2 W2 A2 D2 (1 − α )
(b)
式(a)代入式(b) ,得
W1 (1 − α 4 ) = W2 1−α2
2 3
所以,正确答案是
16 M x 3 16 × 10.53 × 10 6 = = 96.3 π [τ ] π × 60
(3)按刚度条件求轴的直径
θ=
Mx ≤ [θ ] GI P
[θ ] = 1D / 2m =
π
180 × 2 × 10 3
rad/mm
6
D≥4
32M x 32 × 10.53 × 10 6 =4 = 110.6mm Gπ [θ ] 82 × 10 3 π [θ ]

工程力学第4版(静力学)问题详解

工程力学第4版(静力学)问题详解

第一章习题下列习题中,凡未标出自重的物体,质量不计。

接触处都不计摩擦。

1-1试分别画出下列各物体的受力图。

1-2试分别画出下列各物体系统中的每个物体的受力图。

1-3试分别画出整个系统以及杆BD,AD,AB(带滑轮C,重物E和一段绳索)的受力图。

1-4构架如图所示,试分别画出杆HED,杆BDC及杆AEC的受力图。

1-5构架如图所示,试分别画出杆BDH,杆AB,销钉A及整个系统的受力图。

1-6构架如图所示,试分别画出杆AEB,销钉A及整个系统的受力图。

1-7构架如图所示,试分别画出杆AEB,销钉C,销钉A及整个系统的受力图。

1-8结构如图所示,力P作用在销钉C上,试分别画出AC,BCE及DEH部分的受力图。

参考答案1-1解:1-2解:1-3解:1-4解:1-5解:1-6解:1-7解:1-8解:第二章 习题参考答案2-1解:由解析法,23cos 80RX F X P P Nθ==+=∑12sin 140RY F Y P P Nθ==+=∑故:161.2R F N==1(,)arccos2944RYR RF F P F '∠==2-2解:即求此力系的合力,沿OB 建立x 坐标,由解析法,有123cos45cos453RX F X P P P KN==++=∑13sin 45sin 450RY F Y P P ==-=∑故: 3R F KN==方向沿OB 。

2-3解:所有杆件均为二力杆件,受力沿直杆轴线。

(a ) 由平衡方程有:0X =∑sin 300ACAB FF -=0Y =∑cos300ACFW -=联立上二式,解得:0.577AB F W =(拉力)1.155AC F W=(压力)(b ) 由平衡方程有:0X =∑cos 700ACAB F F -=0Y =∑sin 700ABFW -=联立上二式,解得:1.064AB F W=(拉力)0.364AC F W=(压力)(c ) 由平衡方程有:0X =∑cos 60cos300ACAB FF -=0Y =∑sin 30sin 600ABAC FF W +-=联立上二式,解得:0.5AB F W=(拉力)0.866AC F W=(压力)(d ) 由平衡方程有:0X =∑sin 30sin 300ABAC FF -=0Y =∑cos30cos300ABAC FF W +-=联立上二式,解得:0.577AB F W =(拉力)0.577AC F W=(拉力)2-4解:(a )受力分析如图所示:由0x =∑ cos 450RA F P =15.8RA F KN∴=由Y =∑ sin 450RA RB F F P +-=7.1RB F KN∴=(b)解:受力分析如图所示:由0x =∑cos 45cos 450RA RB F F P -= 0Y =∑sin 45sin 450RA RB F F P +-=联立上二式,得:22.410RA RB F KN F KN==2-5解:几何法:系统受力如图所示三力汇交于点D ,其封闭的力三角形如图示所以: 5RA F KN=(压力)5RB F KN=(与X 轴正向夹150度)2-6解:受力如图所示:已知,1R F G = ,2AC F G =由x =∑cos 0AC r F F α-=12cos G G α∴=由0Y =∑ sin 0AC N F F W α+-=2sin N F W G W α∴=-⋅=2-7解:受力分析如图所示,取左半部分为研究对象由x =∑cos 45cos 450RA CB P F F --=0Y =∑sin 45sin 450CBRA F F '-=联立后,解得:0.707RA F P=0.707RB F P=由二力平衡定理 0.707RB CB CBF F F P '===2-8解:杆AB ,AC 均为二力杆,取A 点平衡由x =∑cos 60cos300AC AB F F W ⋅--=0Y =∑sin 30sin 600ABAC FF W +-=联立上二式,解得:7.32AB F KN =-(受压)27.3AC F KN=(受压)2-9解:各处全为柔索约束,故反力全为拉力,以D ,B 点分别列平衡方程(1)取D 点,列平衡方程由x =∑sin cos 0DB T W αα-=DB T Wctg α∴==(2)取B 点列平衡方程由0Y =∑ sin cos 0BDT T αα'-=230BDT T ctg Wctg KN αα'∴===2-10解:取B 为研究对象:由0Y =∑ sin 0BC F P α-=sin BC PF α∴=取C 为研究对象:由x =∑cos sin sin 0BCDC CE F F F ααα'--=由0Y =∑ sin cos cos 0BC DC CE F F F ααα--+=联立上二式,且有BCBC F F '= 解得:2cos 12sin cos CE P F ααα⎛⎫=+⎪⎝⎭取E 为研究对象:由0Y =∑ cos 0NH CEF F α'-=CECE F F '=故有:22cos 1cos 2sin cos 2sin NH P PF ααααα⎛⎫=+= ⎪⎝⎭2-11解:取A 点平衡:0x =∑sin 75sin 750ABAD FF -=0Y =∑cos 75cos 750ABAD FF P +-=联立后可得:2cos 75AD AB PF F ==取D 点平衡,取如图坐标系:0x =∑cos5cos800ADND F F '-=cos5cos80ND ADF F '=⋅由对称性及ADAD F F '=cos5cos5222166.2cos80cos802cos 75N ND AD PF F F KN'∴===⋅=2-12解:整体受力交于O 点,列O 点平衡由x=∑cos cos300RA DCF F Pα+-=Y=∑sin sin300RAF Pα-=联立上二式得:2.92RAF KN=1.33DCF KN=(压力)列C点平衡x=∑405DC ACF F-⋅=Y=∑305BC ACF F+⋅=联立上二式得:1.67ACF KN=(拉力)1.0BCF KN=-(压力)2-13解:(1)取DEH 部分,对H 点列平衡0x =∑0RD REF F '-=Y =∑0RD F Q -=联立方程后解得: RD F =2REF Q '=(2)取ABCE 部分,对C 点列平衡0x =∑cos 450RERA FF -= 0Y =∑sin 450RBRA FF P --=且RE REF F '=联立上面各式得:RA F =2RB F Q P=+(3)取BCE 部分。

理论力学复习总结知识点

理论力学复习总结知识点

第一篇静力学第1 章静力学公理与物体的受力分析1.1 静力学公理公理1 二力平衡公理:作用于刚体上的两个力,使刚体保持平衡的必要和充分条件是:这两个力大小相等、方向相反且作用于同一直线上。

F=-F’工程上常遇到只受两个力作用而平衡的构件,称为二力构件或二力杆。

公理2加减平衡力系公理:在作用于刚体的任意力系上添加或取去任意平衡力系,不改变原力系对刚体的效应。

推论力的可传递性原理:作用于刚体上*点的力,可沿其作用线移至刚体任意一点,而不改变该力对刚体的作用。

公理3 力的平行四边形法则:作用于物体上*点的两个力的合力,也作用于同一点上,其大小和方向可由这两个力所组成的平行四边形的对角线来表示。

推论三力平衡汇交定理:作用于刚体上三个相互平衡的力,假设其中两个力的作用线汇交于一点,则此三个力必在同一平面,且第三个力的作用线通过汇交点。

公理4作用与反作用定律:两物体间相互作用的力总是同时存在,且其大小相等、方向相反,沿着同一直线,分别作用在两个物体上。

公理5钢化原理:变形体在*一力系作用下平衡,假设将它钢化成刚体,其平衡状态保持不变。

对处于平衡状态的变形体,总可以把它视为刚体来研究。

1.2 约束及其约束力1.柔性体约束2.光滑接触面约束3.光滑铰链约束第2章平面汇交力系与平面力偶系1.平面汇交力系合成的结果是一个合力,合力的作用线通过各力作用线的汇交点,其大小和方向可由失多边形的封闭边来表示,即等于个力失的矢量和,即F R=F1+F2+…..+Fn=∑F2.矢量投影定理:合矢量在*轴上的投影,等于其分矢量在同一轴上的投影的代数和。

3.力对刚体的作用效应分为移动和转动。

力对刚体的移动效应用力失来度量;力对刚体的转动效应用力矩来度量,即力矩是度量力使刚体绕*点或*轴转动的强弱程度的物理量。

〔Mo〔F〕=±Fh〕4.把作用在同一物体上大小相等、方向相反、作用线不重合的两个平行力所组成的力系称为力偶,记为〔F,F’〕。

机器人基础原理 第6章 静力学及动力学建模

机器人基础原理 第6章 静力学及动力学建模
q j q k
2
q k
j 1 k 1 q j

• 连杆3的动能为:
T
3
3




T3
T3
1
3
3 T
K3 dK3 Trace
( rp rp dm) q j qk Nhomakorabea2

q

q
j 1 k 1 j link3

k
link3
2024/2/17
gT Ti i rdm gT Ti
link i

i
rdm
link i
g T Ti mi i ri mi g T Ti i ri
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13
动能和位能的计算
• 连杆i上位置ir 处的质点dm,其位能为:
dPi dmg r g Ti rdm
T0
T
i
• 机械手系统的总位能为:
I
q i q
k
j

Ti T TiT
Ti TiT
Ii
Ii
Trace
Trace
q j

qk
qk q j
n
i
Ti Ti T
L
Trace
Ii

q p i 1 k 1
qk q p
2024/2/17
机器人基础原理 第6章静力学及动力学建模
• 当不考虑机器人的柔性时,可将机器人视为多刚体
系统。
• 机器人动力学建模方法主要有两种:
• 一种是基于能量平衡的拉格朗日方程方法,
• 另一种是基于力平衡的牛顿-欧拉方程方法。
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• A truss composed of slender members joined together at support roofs and bridges Roof load is transmitted to the truss at joints by means of a series of purlins
Planar Trusses
• •
Purlin: 도리, 마룻대
6.1 Simple Trusses
Planar Trusses
• The analysis of the forces developed in the truss members is 2D Similar to roof truss, the bridge truss loading is also coplanar
Fy 0 FFC cos 0
90 , FFC 0
Solution
FHC satisfy ∑Fy = 0 and therefore HC is not a zero-force member.
6.4 The Method of Sections
• • • Used to determine the loadings within a body If a body is in equilibrium, any part of the body is in equilibrium To find forces within members, an imaginary section is used to cut each member into 2 and expose each internal force as external
Always assume that the unknown member forces at the cut section are tensile forces, i.e., “pulling” on the member. By doing this, the numerical solution of the equilibrium equations will yield positive scalars for members in tension and negative scalars for members in compression.

6.1 Simple Trusses
Assumptions for Design
1. “All loadings are applied at the joint” - Weight of the members neglected 2. “The members are joined together by smooth pins” - Assume connections provided the center lines of the joining members are concurrent
Fy 0 FGC 0
GC is a zero-force member.
For Joint D,
Fx 0 FDF 0
Solution
For Joint F,
Fy 0 FFC cos 0
90 , FFC 0
For Joint B,
6.4 The Method of Sections
Procedure for Analysis
Free-Body Diagram • Decide the section of the truss • Determine the truss’s external reactions • Use equilibrium equations to solve member forces at the cut secsion • Draw FBD of the sectioned truss which has the least number of forces acting on it • Find the sense of an unknown member force
Gusset plate(보강판)라 불리는 공통판으로 연결
단순히 볼트나 핀으로 간주
6.1 Simple Trusses
Simple Truss
• • Form of a truss must be rigid to prevent collapse The simplest form that is rigid or stable is a triangle
6.4 The Method of Sections
• • Consider the truss and section a-a as shown Member forces are equal and opposite to those acting on the other part – Newton’s Law
• • • • •
Example 6.1
Determine the force in each member of the truss and indicate whether the members are in tension or compression.
Solution
• 2 unknown member forces at joint B • 1 unknown reaction force at joint C • 2 unknown member forces and 2 unknown reaction forces at point A
• Determine the forces in the members of a truss using the method of joints and the method of sections • Analyze forces acting on the members of frames and machines composed of pin-connected members
For Joint B,
Fx 0; 500 N FBC sin 45 N 0 FBC 707.1N (C ) Fy 0; FBC cos 45 N FBA 0 FBA 500 N (T )
Solution
For Joint C,
Fx 0; FCA 707.1cos 45 N 0 FCA 500 N (T ) Fy 0; C y 707.1sin 45 N 0 C y 500 N
For Joint A,
Fx 0; 500 N Ax 0 Ax 500 N Fy 0; 500 N Ay 0 Ay 500 N
Solution
• FBD of each pin shows the effect of all the connected members and external forces applied to the pin • FBD of each member shows only the effect of the end pins on the member

Example 6.4
Using the method of joints, determine all the zeroforce members of the Fink roof truss. Assume all joints are pin connected.
Solution
For Joint G,
Chapter Outline
1. 2. 3. 4. 5. 6. Simple Trusses The Method of Joints Zero-Force Members The Method of Sections Space Trusses Frames and Machines
6.1 Simple Trusses
6.2 The Method of Joints
Procedure for Analysis
• Draw the FBD with at least 1 known and at most 2 unknown forces Find the external reactions at the truss support Determine the correct sense of the member Orient the x and y axes Apply ∑Fx = 0 and ∑Fy = 0 Use known force to analyze the unknown forces
6.3 Zero-Force Members
• • Method of joints is simplified using zero-force members If only two members form a truss joint and no external load or support reaction is applied to the joint, the two members must be zero-force members. (see Fig.6-11) In general, when 3 members form a truss joint for which two of the members are collinear, the 3rd member is a zero-force member provided no external force or support reaction is applied to the joint (see Fig.6-12)
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