第一章 构件的受力分析与计算

图1-10 光滑面约束
(3)光滑的圆柱铰链约束 圆柱铰链约束是用圆柱销钉将两个 构件联接在一起的约束，若不计接触处的摩擦，则称为光滑圆 柱铰链约束，简称铰链约束。
图1-11 固定铰支座约束 a)固定铰支座的各个零件 b)固定铰支座的 实物 c)固定铰支座的平面图形 d)固定铰支座的受力分析 e)固定铰支座约 束反力的画法 f)固定铰支座的简图
Q
D A
E
F O
F1 FO F'
F1' FC
C
Q
F2
[例2] 画出下列各构件的受力图
O C FC'
C
E
Q
D A C
E B A
D FB B
FA
C FC2 C FE' FB FC1'
FC1 FD' D A FA FD D E FE
E B
FC' FC2'
[例4] 画Βιβλιοθήκη 下列各构件的受力图FD D FAx C FBy FT B FBx FAx FH' FC A B FAy FAy FT
FB
FE
B
G
FB
B
FD
O W FAy D FAx FA A
FD
D
FD
A
例1-1
高炉上料车受力示意
图如图1-14a所示，由铰车通
过钢丝绳牵引在倾角为α 的斜
桥钢轨上运动。已知上料车连 同载荷共重G，画出料车的受 力图。
[例3] 画出下列各构件的受力图
C O C
FC' E
D B A FA FB B
的主动力，应用主动力和约束反力之间的平衡条件进行求解。
1.绘制受力图的基本步骤 1)明确研究对象，画出研究对象的分离体简图。 2)在分离体简图上画出全部主动力(如重力、推力等)。 3)在分离体解除约束处，画出相应的约束反力。
[例1]
①选研究对象；
②去约束，取分离体； ③画上主动力； ④画出约束反力。
作用于刚体上的力，可沿其作用线移至刚体上的任一点，而不改变 对刚体的效应，
图1-6 力的可传性原理
力都可以传递吗？
图1-7 力的不可传递 a)拉力作用 b)压力作用
公理三 力的平行四边形法则
作用于物体上同一点的两个力的合力仍作用于该点，其大 小和方向由两力为邻边的平行四边形对角线来表示。
推论2 三力平衡汇交定理 刚体受三个共面但不平行的力作用而处于平衡时，三个力的作用线必然
3、不要画错力的方向 约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不
我将学到什么？
静力学基本知识
力在直角坐标轴上的投影
力对点之矩、力偶 平面力系平衡方程及其应用
我的目标
掌握静力学的基本知识，并能熟练地
应用静力学的四个基本公理；
掌握工程中常见的约束类型，熟练绘 制物体及典型机构的受力图。
掌握力系计算的基础知识，即力的投 影、力对点之矩、力偶的计算方法。
图1-13 活动铰支座 a)活动铰支座的实物 b)活动铰支座约束反力
图1-12 中间铰支座 a)中间铰支座的各个零件 b)中间铰支座的实物 c)中间铰支座的受力分析
固定铰支座
中间铰
铰
中间铰
销钉
活动铰支座
上摆 销钉 底板 滚轮
让我们一起来画受力图吧
在工程实际中，为了确定未知的约束反力，需要根据已知
二、刚体
工程中，在对实际物体的受力进行研究时，首先要把它理
想化，即将其合理地抽象为力学模型，以便进行数学描述。 三、平衡 所谓平衡，就是指物体在力或力系的作用下相对于惯性参 考系保持静止或匀速直线运动的状态。
四、静力学公理
公理是人类在长期生产实践中所积累的经验，并经过抽象 和归纳而形成的客观规律。
公理一 二力平衡公理
作用在同一刚体上的两个力使刚体平衡的必要与充分条件
是两力大小相等、方向相反且作用于同一直线上。
图1-5 二力构件 a)受拉直杆的二力构件 b)受压直杆的二力构件 c)曲杆的二力构件
公理二 加减平衡力系公理
在作用在刚体上的已知力系中，加上或减去任意一个平衡
力系，并不改变原力系对刚体的效应。
推论1 力的可传性原理
汇交于一点。
公理四 作用与反作用公理
两物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反、沿同一 直线且分别作用在二个物体上。等值、反向、共线、异体、且 同时存在。 [例] 吊灯
知识拓展
1、列举3位力学专家学者，并简述其主要成就；
2、找到一种机械，分析其主要组成部分；
约束与约束反力
自由还是不自由？
位移不受限制的物体叫自由体
位移受限制的物体叫非自由体
约束：对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称为约束。 （这里，约束是名词，而不是动词的约束。） 约束力：约束与非自由体接触相互产生了作用力，约束作用于 非自由体上的力叫约束力或称为约束反力。 F G FN2
G FN1
约束力 ②方向总是与约束限制的物体的位移方向相反； 特 点： ③作用点在物体与约束相接触的那一点。
图1-3 车刀对中心的方法 a)位置正确 b)刀尖在工件的下方 c)刀尖在工件的上方
静力学ABC
一、力是如何产生的呢？ 人们在长期的生活和生产实践中，逐步形成的对力的感性认 识，这种感性认识再上升到理性，就建立起了抽象的力的概念 。
图1-4 力的表示方法 a)作用于A点的力 b)作用于B点的力
静力学ABC
理解平面力系的平衡方程，掌握其在 工程中的应用；了解平面力系特殊情 况的平衡方程及其应用。
我为什么要学习这些呢？
图1-1 夹紧力作用点的选择 a)正确 b)错误 1—定位销 2—夹具体 3—紧固螺钉
图1-2
退出轴承时力的作用点和方 向的选择 1—张紧圈 2—轴承 3—工件 4、9—等高块 5、6—螺母 7— 吊杆 8—压块
①大小常常是未知的；
约束的类型
(1)柔性体约束 由绳索、带和链条等各种柔性物体所形成的 约束，称为柔性体约束。
绳索类只能受拉， 约束反力作用在接触点 方向沿绳索背离物体。
图1-9 柔性体约束
第一节 静力学基本知识
(2)光滑面约束
由光滑面形成的约束称光滑面约束。
约束反力作用在接触点处
方向沿公法线，指向受力物体
FD
FH FBy'
FC'
FBx'
C
FH
W
画出题图1-3中各物体的受力图
。
画受力图应注意什么呢？
1、不要漏画力 除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触 才有相互机械作用力，要分清研究对象（受 力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触， 接触处必有力，力的方向由约束类型而定。
要注意力是物体之间的相互机械作用。因此对 2、不要多画力 于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出 它是哪一个施力体施加的。