1第1章理论力学基础PPT课件
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③ 力的可合性：两个力对物体的作用，可用一个力来等 效代替。
④ 力的可分性：一个力产生两个效应，可将一个力分解 成两个力。
因为力是矢量，所以力的合成和分解为矢量关系式。常 用平行四边形和坐标分量等方法。
⑤ 力的可消性：一个力对物体产生的外效应，可被另一 个或几个该同一物体上的外力所产生的外效应所抵消。
（2）画所有主动力（除约束力以外的力）。
（3）根据约束类型，画出约束力。
2288..1111..22002200
1‹#7›
注意：1.判断平衡的可能位置或可能的运动趋势。
2.利用二力平衡，三力汇交定理，及作用力与反作 用力定律。
3.物体系为研究对象时，内力不出现。
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SBC
P
N2
600
A
C
解：
N1
2288..1111..22002200
P
N2
A 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！
1、 柔体约束 柔性体 （绳索、皮带、链条等拉住物体，限制其运动。）
TA
A
A
T1’ T1
P
P
柔绳约束动画
T2’ T2
作用线：沿柔性体
方向：离开非自由体（拉力）
特点是只能承受拉力，不能
承受压力和抗拒弯曲等。
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‹#6›
2 、光滑面约束
PA
PA
A NA A
N
光滑面动画 曲面动画
小、方向和作用点
4. 力的单位: N (牛顿） 或 KN（千牛）
2288..1111..22002200
‹#1›
5.力的性质
① 力的可传性：可以沿其作用线移到刚体上的任一点而不 改变力对刚体的外效应。
② 力的成对性：力是两个物体之间的相互机械作用。 反作用定律：力成对出现，大小相等，方向相反，作用在不 同物体上。
2288..1111..22002200
‹#3›
易混： 1）二力平衡条件：两个力作用在同一刚体上满足平衡条件 2）作用力与反作用力：分别作用于两个不同的物体上
② 三力平衡汇交定理：由不平行的三个力组成的平衡力 系必只汇交于一点。
A
G
C (a)
B
B
NB
C
NC
(b)
图1-1 三角支架受力分析
G
A
B
NA
约束
YA
XA
A
ZA
作用线：通过铰链中心 方向：待定（可用三个分力表示）
2288..1111..22002200
1‹#2›
4、 轴承约束
（1）滑动轴承 圆柱轴承（滚珠轴承）
向心轴承 结构 约束
z
ZA
y
A
XA A
x
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1‹#3›
（2）滚动轴承 止推轴承约束
z
YA
A
NB'
(c)
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‹#4›
1.2 刚体受力分析 1.自由体：
如果物体的运动是自由的，则这类物体称为“自由体”。 （或说位移不受限制的物体为自由体，如飞行的飞机、炮弹、 火箭等） 非自由体：
如果物体的运动受到周围物体预先给定的限制，则此类物体为
“非自由体”
（或物体的某种位移受到一定的限制的物体 为非自由体。如机
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1‹#6›
受力分析 隔离体和受力图
受力分析：指分析所研究物体的受力情况。 任务：首先要确定作用在物体上哪些力，以及这些力的作用 位置和方向。
其次还要确定那些力是已知的，哪些是未知的，以及未知力的 数值。 研究对象：受力分析时所研究的物体称为“研究对象”。 隔离体（分离体）：解除约束并被分离出来的研究对象。 受力图：将隔离体所受之主动力和约束力都用力矢量标在隔离 体相应的位置上得到隔离体的受力图，简称“受力图”。 画受力图步骤：（1）取隔离体，即单画研究对象。
车受到轨道的限制，只能沿着轨道运动。重物由钢索吊住，不
能下落等… ）
2.约束：限制非自由体运动的条件
引起条件的物体
即对运动构成限制的物体称被限制物体的“约束”
如铁轨是火车的约束 绳索是重物的约束 轴承是轴的约束。
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‹#5›
3.约束力：约束对被约束物体的作用力 （约束反力，或反力） 工程中常见的约束：
R 齿轮表面动画
作用线：沿约束面的公法线
方向：指向非自由体（压力）
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‹#7›
3、光滑铰链约束
YA
A
XA
（平面铰链）结构 分析
XA A YA
Ry
Rx
R
作用线：通过铰链中心 方向：待定（可用两个分力表示）
实例
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‹#8›
固定铰支座
A
（1）
（2）
（3）
YA XA
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XA A YA
‹#9›
活动铰支座
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上摆
销钉
滚轮
底板
1‹#0›
活动铰支座
（1） （2）
（3）
XA
YA
NB
桥1 桥2
B
YB
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Βιβλιοθήκη Baidu
‹1#1›
空间球形铰 台灯 变速杆
第1章 理论力学基础
理论力学是研究物体在空间 的位置随时间改变的一般规 律的科学。
1.1 力的概念及性质
1. 力 ：是物体之间的相互机械作用
2. 力的效应
运动效应：是引起物体运动状态的变
化或速度的变化 （外效应）
变形效应： 是引起物体形状改变 （内效应）
3. 力的三要素：力对物体的作用效应取决于力的大
y
A XA
ZA x
B
A NA
B
XB
YB
z
YB
ZB
B
y
ZB
x
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1‹#4›
5、固定端约束 卡盘 遮雨蓬
P
A
（空间）
P
A
B
（平面）
z
ZA YA
MAz
A
y
XA Max MAy
x
MA
P
XA A
B
YA
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1‹#5›
固定端约束 作用在固定端的约束反力是一个力和一个力偶.
1‹#8›
例1 如下图梁AB， 分析AB梁的受力情况 并作出它的受力图。
P
α
A
B
C
2m
3m
D
解 P
A
XA YA
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α C
B RB
1‹#9›
例2
翻斗车
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2‹#0›
例3
已知如图，试分别画出圆及杆AB（不计自重）的受力图。
B
B
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‹#2›
7.两个重要定理
① 二力平衡定理：二力构件： （二力体） （二力杆）
当物体上只作用有两个外力而处于平衡时，这两个外力一定 是大小相等，方向相反，作用线重合。
B FB A
F AF B
F
A
GA
B
B NB
G
A
B
NA
NB'
C
C NC
(a)
(b)
(c)
图1-1 三角支架受力分析
④ 力的可分性：一个力产生两个效应，可将一个力分解 成两个力。
因为力是矢量，所以力的合成和分解为矢量关系式。常 用平行四边形和坐标分量等方法。
⑤ 力的可消性：一个力对物体产生的外效应，可被另一 个或几个该同一物体上的外力所产生的外效应所抵消。
（2）画所有主动力（除约束力以外的力）。
（3）根据约束类型，画出约束力。
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1‹#7›
注意：1.判断平衡的可能位置或可能的运动趋势。
2.利用二力平衡，三力汇交定理，及作用力与反作 用力定律。
3.物体系为研究对象时，内力不出现。
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SBC
P
N2
600
A
C
解：
N1
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P
N2
A 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！
1、 柔体约束 柔性体 （绳索、皮带、链条等拉住物体，限制其运动。）
TA
A
A
T1’ T1
P
P
柔绳约束动画
T2’ T2
作用线：沿柔性体
方向：离开非自由体（拉力）
特点是只能承受拉力，不能
承受压力和抗拒弯曲等。
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‹#6›
2 、光滑面约束
PA
PA
A NA A
N
光滑面动画 曲面动画
小、方向和作用点
4. 力的单位: N (牛顿） 或 KN（千牛）
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‹#1›
5.力的性质
① 力的可传性：可以沿其作用线移到刚体上的任一点而不 改变力对刚体的外效应。
② 力的成对性：力是两个物体之间的相互机械作用。 反作用定律：力成对出现，大小相等，方向相反，作用在不 同物体上。
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‹#3›
易混： 1）二力平衡条件：两个力作用在同一刚体上满足平衡条件 2）作用力与反作用力：分别作用于两个不同的物体上
② 三力平衡汇交定理：由不平行的三个力组成的平衡力 系必只汇交于一点。
A
G
C (a)
B
B
NB
C
NC
(b)
图1-1 三角支架受力分析
G
A
B
NA
约束
YA
XA
A
ZA
作用线：通过铰链中心 方向：待定（可用三个分力表示）
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1‹#2›
4、 轴承约束
（1）滑动轴承 圆柱轴承（滚珠轴承）
向心轴承 结构 约束
z
ZA
y
A
XA A
x
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（2）滚动轴承 止推轴承约束
z
YA
A
NB'
(c)
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1.2 刚体受力分析 1.自由体：
如果物体的运动是自由的，则这类物体称为“自由体”。 （或说位移不受限制的物体为自由体，如飞行的飞机、炮弹、 火箭等） 非自由体：
如果物体的运动受到周围物体预先给定的限制，则此类物体为
“非自由体”
（或物体的某种位移受到一定的限制的物体 为非自由体。如机
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1‹#6›
受力分析 隔离体和受力图
受力分析：指分析所研究物体的受力情况。 任务：首先要确定作用在物体上哪些力，以及这些力的作用 位置和方向。
其次还要确定那些力是已知的，哪些是未知的，以及未知力的 数值。 研究对象：受力分析时所研究的物体称为“研究对象”。 隔离体（分离体）：解除约束并被分离出来的研究对象。 受力图：将隔离体所受之主动力和约束力都用力矢量标在隔离 体相应的位置上得到隔离体的受力图，简称“受力图”。 画受力图步骤：（1）取隔离体，即单画研究对象。
车受到轨道的限制，只能沿着轨道运动。重物由钢索吊住，不
能下落等… ）
2.约束：限制非自由体运动的条件
引起条件的物体
即对运动构成限制的物体称被限制物体的“约束”
如铁轨是火车的约束 绳索是重物的约束 轴承是轴的约束。
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‹#5›
3.约束力：约束对被约束物体的作用力 （约束反力，或反力） 工程中常见的约束：
R 齿轮表面动画
作用线：沿约束面的公法线
方向：指向非自由体（压力）
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‹#7›
3、光滑铰链约束
YA
A
XA
（平面铰链）结构 分析
XA A YA
Ry
Rx
R
作用线：通过铰链中心 方向：待定（可用两个分力表示）
实例
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‹#8›
固定铰支座
A
（1）
（2）
（3）
YA XA
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XA A YA
‹#9›
活动铰支座
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上摆
销钉
滚轮
底板
1‹#0›
活动铰支座
（1） （2）
（3）
XA
YA
NB
桥1 桥2
B
YB
2288..1111..22002200
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‹1#1›
空间球形铰 台灯 变速杆
第1章 理论力学基础
理论力学是研究物体在空间 的位置随时间改变的一般规 律的科学。
1.1 力的概念及性质
1. 力 ：是物体之间的相互机械作用
2. 力的效应
运动效应：是引起物体运动状态的变
化或速度的变化 （外效应）
变形效应： 是引起物体形状改变 （内效应）
3. 力的三要素：力对物体的作用效应取决于力的大
y
A XA
ZA x
B
A NA
B
XB
YB
z
YB
ZB
B
y
ZB
x
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1‹#4›
5、固定端约束 卡盘 遮雨蓬
P
A
（空间）
P
A
B
（平面）
z
ZA YA
MAz
A
y
XA Max MAy
x
MA
P
XA A
B
YA
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1‹#5›
固定端约束 作用在固定端的约束反力是一个力和一个力偶.
1‹#8›
例1 如下图梁AB， 分析AB梁的受力情况 并作出它的受力图。
P
α
A
B
C
2m
3m
D
解 P
A
XA YA
2288..1111..22002200
α C
B RB
1‹#9›
例2
翻斗车
2288..1111..22002200
2‹#0›
例3
已知如图，试分别画出圆及杆AB（不计自重）的受力图。
B
B
2288..1111..22002200
‹#2›
7.两个重要定理
① 二力平衡定理：二力构件： （二力体） （二力杆）
当物体上只作用有两个外力而处于平衡时，这两个外力一定 是大小相等，方向相反，作用线重合。
B FB A
F AF B
F
A
GA
B
B NB
G
A
B
NA
NB'
C
C NC
(a)
(b)
(c)
图1-1 三角支架受力分析