《零部件受力分析》PPT课件
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第一章 零部件的受力分析
本章主要讨论的两个问题：
1) 静力平衡的基本规律； 2) 求解结构上的未知力。
2
1.1 受力分析概述
一、力的基本概念 力是物体之间相互的机械作用。
力的三要素：大小、方向、作用点。 单位：牛顿（N）、千牛（KN） 1kgf=9.8N
3
1.1 受力分析概述
二、受力分析实例
(1)塔设备自身的重力W；
二力构件：只受两个 力的作用，而处于平 衡状态的构件。 受力分析时，对于二 力构件，应先进行分 析。
5
二、作用力与作用反力
两个物体间的作用力与反作用力，总是大小相 等，方向相反，作用于同一条直线上。
6
三、平衡力与作用力和反作用力的区别
相同点：两个力都是大小相等，方向相反，作用 在同一条直线上。 不同点： 1)平衡力是作用于同一个物体上的两个力，而作 用和反作用力是分别作用于不同物体上的两个力。 2)平衡力中的两个力没有必然的联系。而作用和 反作用力中的任意一个力消失，另外一个力也随 之消失。
一、平行四边形法则
作用在物体的某一点上的两个力, 其 合力也作用于同一点, 其大小与方向 可以用此两力为邻边的平行四边形的 对角线来表示。用式子表示即为：
式中的“+”号已不是代数中相加的符号, 而是表示 用平行四边形规则求合成力, 实质上它是矢量的几 何加法。力的分解也可按平行四边形规则进行。
另外，在高中时还学过三角形法则和多边形法则
适当地选取分离体, 正确地画出受力图是进行受力分析的 主要前提。
9
试分析图中哪个是分离体，作用的分离体上 的力，哪些是主动力，哪些是约束反力？
10
六、常见的几种约束形式和确定约束反力的方法 A 柔性物体约束 约束反力的作用线沿着被拉直的柔性物体中心线 且背离物体运动方向。
11
B 光滑面约束
约束反力通过接触点，并沿公法线，指向被约束 的物体。
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二、力在坐标轴上的投影(力的正交分解)
F力在X轴上的分力： F力在Y轴上的分力：
F力在X轴和Y轴上分力 Fx和Fy的大小，也可以 用其在X轴和Y轴上的投 影来表示，即：
20
力在坐标轴上的投影注意事项
(1)在力的方向不同时, 其分力的方向与坐标轴同向或反 向，我们以正负号区别，并规定分力与坐标轴同向者为 正，反之为负。 (2)若力在坐标轴上的投影已知, 则F力的数值和方向亦 可求得：
12
C 固定铰链约束
约束反力的指向随杆件受力情况的不同而相应地 变化。
13
D 辊轴支座约束(滑动铰链约束)
约束反力的指向垂直于支承面，并通过铰链中心。
14
E 固定端约束
限制物体三个方向运动，产生三个约束反力。
NAx
15
七、受力图的画法
(1)选取分离体，解除约束；(约束解除原理、受力图的概念) (2)画出主动力； (3)分析约束的性质，在解除约束的地方画约束反力；
例1-1：当用手去打开图1 10 所示人孔盖时, 设手中所用力为F, 并 与铅垂线成30°角, 盖子重力已知为W, 试画人孔盖的受力图。
16
七、受力图的画法
(1)选取分离体，解除约束；(约束解除原理) (2)画出主动力； (3)分析约束的性质，在解除约束的地方画约束反力；
例1-2：墙式起重装※置由在横此例题中，注意二力 梁AB和拉杆CD组成构机件架, 的概念：两端铰接(铰 其有结一构小简滑图轮如, 吊图索所的示链一。端连B经处接)，中间不受任何外 滑轮与重物W相连。力拉，动吊而且处于静止状态的 索上另升一。端A、时C, 、重D物三W处杆则均等件可速都是二力构件(不一定 视架横为和梁固小AB定滑和铰轮拉链的杆约质C束量D的。,是 构试受略画件直力去出图机受杆。力)。图在时画，一对结于构二中力的
其方向可由合力作用线与X 轴的夹角θ表示：
(3)两种特殊情况： 当力与投影轴平行时：投影代表本身大小。 当力与投影轴垂直时：投影为零。
21
三、合力投影定理
y d
C c
b
a
A
o ac
D
B x
bd
22
三、合力投影定理 设有n 个力汇交于一点，它们的合力为R，则：
它表示: 力系的合力在某一坐标轴上的投影等于力系的各个力 在同一坐标轴上投影的代数和。由投影Rx 、Ry 就可求合力R 的数值：
(4)在画物系中各物体的受力图时, 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中一个力的方 向已确定(或假定) 时, 另一个力的方向也随之而定;
(5)柔性约束对物体的约束反力只能是拉力, 不能是压力。
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1.3 平面汇交力系的合成与平衡条件
作用于物体的一群力称为力系。如果作用在物体上诸力的作用线 位于同一平面内, 且汇交于一点, 则这种力系称为平面汇交力系。
构件应先进行分析。
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受力图的画法和注意事项：
(1)首先将要研究的对象物体取作分离体, 解除约束, 与其他物 体分离开来;
(2)先画作用在分离体上的主动力, 再在解除约束的地方画约 束反力;
(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, 但若属于 二力构件, 则应按二力构件特点画约束反力;
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四、约束和约束反力
约束：工程上把对于某一构件的活动起着限制 作用的其他物体叫做约束。
约束反力：限制物体运动的力； 主动力：引起物体运动和运动趋势的力； 被动力：由主动力的作用而引起的力。
约束反力属于被动力。
主动力和约束反力是作用力和反作用力么？
8
五wk.baidu.com分离体和受力图
分离体：为了使物体受力情况的分析能清晰地表 达出来, 需要把所分析的物体(即研究对象) 从跟 它发生联系的周围物体中分离出来。这个被分离 出来的研究对象称为分离体。 受力图：为了不改变分离体的受力情况, 就必须 把作用在分离体上的全部作用力——主动力及周 围约束对分离体作用的约束反力都画出来。这样 画出的物体受力简图就称为受力图。
(2)风力q；
(3)基础对塔底的反作用力
Ny，力Ny把塔设备托住；
(4)基础螺栓对塔设备所产生 的力矩M，使塔设备既不会 被风吹倒；
(5)横向阻力Nx，使塔设备
不会移动。
4
1.2 约束、约束反力与受力图
一、平衡力
一个物体上受二个力作用而处于平衡状态，则这二个力大小相 等，方向相反，作用在一条直线上。这两个力互为平衡力。
本章主要讨论的两个问题：
1) 静力平衡的基本规律； 2) 求解结构上的未知力。
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1.1 受力分析概述
一、力的基本概念 力是物体之间相互的机械作用。
力的三要素：大小、方向、作用点。 单位：牛顿（N）、千牛（KN） 1kgf=9.8N
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1.1 受力分析概述
二、受力分析实例
(1)塔设备自身的重力W；
二力构件：只受两个 力的作用，而处于平 衡状态的构件。 受力分析时，对于二 力构件，应先进行分 析。
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二、作用力与作用反力
两个物体间的作用力与反作用力，总是大小相 等，方向相反，作用于同一条直线上。
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三、平衡力与作用力和反作用力的区别
相同点：两个力都是大小相等，方向相反，作用 在同一条直线上。 不同点： 1)平衡力是作用于同一个物体上的两个力，而作 用和反作用力是分别作用于不同物体上的两个力。 2)平衡力中的两个力没有必然的联系。而作用和 反作用力中的任意一个力消失，另外一个力也随 之消失。
一、平行四边形法则
作用在物体的某一点上的两个力, 其 合力也作用于同一点, 其大小与方向 可以用此两力为邻边的平行四边形的 对角线来表示。用式子表示即为：
式中的“+”号已不是代数中相加的符号, 而是表示 用平行四边形规则求合成力, 实质上它是矢量的几 何加法。力的分解也可按平行四边形规则进行。
另外，在高中时还学过三角形法则和多边形法则
适当地选取分离体, 正确地画出受力图是进行受力分析的 主要前提。
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试分析图中哪个是分离体，作用的分离体上 的力，哪些是主动力，哪些是约束反力？
10
六、常见的几种约束形式和确定约束反力的方法 A 柔性物体约束 约束反力的作用线沿着被拉直的柔性物体中心线 且背离物体运动方向。
11
B 光滑面约束
约束反力通过接触点，并沿公法线，指向被约束 的物体。
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二、力在坐标轴上的投影(力的正交分解)
F力在X轴上的分力： F力在Y轴上的分力：
F力在X轴和Y轴上分力 Fx和Fy的大小，也可以 用其在X轴和Y轴上的投 影来表示，即：
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力在坐标轴上的投影注意事项
(1)在力的方向不同时, 其分力的方向与坐标轴同向或反 向，我们以正负号区别，并规定分力与坐标轴同向者为 正，反之为负。 (2)若力在坐标轴上的投影已知, 则F力的数值和方向亦 可求得：
12
C 固定铰链约束
约束反力的指向随杆件受力情况的不同而相应地 变化。
13
D 辊轴支座约束(滑动铰链约束)
约束反力的指向垂直于支承面，并通过铰链中心。
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E 固定端约束
限制物体三个方向运动，产生三个约束反力。
NAx
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七、受力图的画法
(1)选取分离体，解除约束；(约束解除原理、受力图的概念) (2)画出主动力； (3)分析约束的性质，在解除约束的地方画约束反力；
例1-1：当用手去打开图1 10 所示人孔盖时, 设手中所用力为F, 并 与铅垂线成30°角, 盖子重力已知为W, 试画人孔盖的受力图。
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七、受力图的画法
(1)选取分离体，解除约束；(约束解除原理) (2)画出主动力； (3)分析约束的性质，在解除约束的地方画约束反力；
例1-2：墙式起重装※置由在横此例题中，注意二力 梁AB和拉杆CD组成构机件架, 的概念：两端铰接(铰 其有结一构小简滑图轮如, 吊图索所的示链一。端连B经处接)，中间不受任何外 滑轮与重物W相连。力拉，动吊而且处于静止状态的 索上另升一。端A、时C, 、重D物三W处杆则均等件可速都是二力构件(不一定 视架横为和梁固小AB定滑和铰轮拉链的杆约质C束量D的。,是 构试受略画件直力去出图机受杆。力)。图在时画，一对结于构二中力的
其方向可由合力作用线与X 轴的夹角θ表示：
(3)两种特殊情况： 当力与投影轴平行时：投影代表本身大小。 当力与投影轴垂直时：投影为零。
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三、合力投影定理
y d
C c
b
a
A
o ac
D
B x
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三、合力投影定理 设有n 个力汇交于一点，它们的合力为R，则：
它表示: 力系的合力在某一坐标轴上的投影等于力系的各个力 在同一坐标轴上投影的代数和。由投影Rx 、Ry 就可求合力R 的数值：
(4)在画物系中各物体的受力图时, 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中一个力的方 向已确定(或假定) 时, 另一个力的方向也随之而定;
(5)柔性约束对物体的约束反力只能是拉力, 不能是压力。
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1.3 平面汇交力系的合成与平衡条件
作用于物体的一群力称为力系。如果作用在物体上诸力的作用线 位于同一平面内, 且汇交于一点, 则这种力系称为平面汇交力系。
构件应先进行分析。
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受力图的画法和注意事项：
(1)首先将要研究的对象物体取作分离体, 解除约束, 与其他物 体分离开来;
(2)先画作用在分离体上的主动力, 再在解除约束的地方画约 束反力;
(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, 但若属于 二力构件, 则应按二力构件特点画约束反力;
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四、约束和约束反力
约束：工程上把对于某一构件的活动起着限制 作用的其他物体叫做约束。
约束反力：限制物体运动的力； 主动力：引起物体运动和运动趋势的力； 被动力：由主动力的作用而引起的力。
约束反力属于被动力。
主动力和约束反力是作用力和反作用力么？
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五wk.baidu.com分离体和受力图
分离体：为了使物体受力情况的分析能清晰地表 达出来, 需要把所分析的物体(即研究对象) 从跟 它发生联系的周围物体中分离出来。这个被分离 出来的研究对象称为分离体。 受力图：为了不改变分离体的受力情况, 就必须 把作用在分离体上的全部作用力——主动力及周 围约束对分离体作用的约束反力都画出来。这样 画出的物体受力简图就称为受力图。
(2)风力q；
(3)基础对塔底的反作用力
Ny，力Ny把塔设备托住；
(4)基础螺栓对塔设备所产生 的力矩M，使塔设备既不会 被风吹倒；
(5)横向阻力Nx，使塔设备
不会移动。
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1.2 约束、约束反力与受力图
一、平衡力
一个物体上受二个力作用而处于平衡状态，则这二个力大小相 等，方向相反，作用在一条直线上。这两个力互为平衡力。