构件的静力分析共99页文档
构件的静力分析课件
任务一画构件的受力图分析：受力分析在初中简单的接触，但未作矢量处理，学生接受起来存在一定的困难。
因此，可从生活中一些带方向的现象进行矢量分析，从而让学生接受矢量概念、及计算方法。
例：思考生活中速度：既存在大小又存在方向、两人同时向前、向右拉一个小车对比向后向右拉同一辆小车。
以此让学生接受力是存在方向的，思考我们应该如何表达。
（2课时）任务目标：1、理解力的基本概念和三要素及其基本性质2、通过现象分析，能独立进行受力分析和计算3、了解约束的概念，对生活中常见的约束现象能进行受力分析并画出受力图生活中力可以说无处不在，比如开车时，发动机要给车一个牵引力，骑自行车时，地面给予自行车的摩擦力等。
在初中我们也接触过力，那么力应该如何下定义呢？一、力的定义及三要素力：物体与物体之间的相互作用。
问：对受力分析时我们应该把握哪些要素呢？收集学生回答的关键词：大小、方向、位置，并要求学生多举一些案例，加深对力的三要素的理解。
并思考这些受力现象，引起物体哪方面的变化？最终予以总结：力的作用效果：1）力可以使运动状态发生改变2）力可以使物体发生形变二、力的基本性质好，让我们来进行一些简单的受力分析，比如，我们站到地面上我们受到几个力？地面受到什么样的力？教师绘制受力图，并按平衡力、作用力和反作用力分类，让学生观察这两组力的相同点和不同点。
（目的：让学生理解二力平衡和作用力及反作用力）提取学生所说有关语言，并让学生对悬挂的吊灯、桌面的物体、拔河、两个人向外拉一根杆、两人同时向内压缩一个杆。
让学生对力进行分组，并予以指导。
得出二力平衡公理，及作用力和反作用力定理。
1）二力平衡：作用在刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态2）作用力和反作用力：大小相等、方向相反、作用在同一物体两者区别：二力平衡两力都是作用在同一物体，作用力和反作用力是作用在两个物体上思考：当一辆汽车受平衡力物体处于什么状态？结论：匀速或者静止状态（目的为下面引出刚体的概念做准备）思考：当我们用相同的力拉橡皮筋，橡皮筋发生什么变化？结论：引出刚体的概念，因此二力平衡强调刚体思考：如果我们施加力的方向不在同一条直线上，物体会如何运动呢？例：1）我们同时向前、向右用大小相同的力去拉一辆小车2）如果同时向后、向右呢？思考：我们能用一个力去代替吗？它和上述施加的两个力有什么联系？结论：他们应对物体产生同样的效果在此直接给出平行四边形定理，并让学生画出相应的受力图形，同时给出几种练习题加深对平行四边形法则的理解与应用。
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
平面构件的静力分析
平面构件的静力分析
二、平面汇交力系的平衡 平面汇交力系平衡的必要与充分条件：该力系的合力为零。 即： R F 0
平衡方程：
Rx X 0 R y Y 0
平面构件的静力分析
2.5.2力偶和平面力偶系 一、力偶的定义、性质
力偶：两力大小相等，作用线不重合的反向平行力叫力偶。 性质1：力偶既没有合力，本身又不平衡，是一个基本力学量。 ①两个同向平行力的合力 大小：R=Q+P 方向：平行于Q、P且指向一致 作用点：C处 确定C点，由合力距定理
mz ( F ) mz ( Fz ) mz ( Fxy ) mO ( Fxy )
结论：力对平行于它的
轴的矩为零。即力F与 轴共面时，力对轴之矩 为零。
平面构件的静力分析 力对//它的轴的矩为零。即力F与轴共面时，力对轴之矩为零。
平面构件的静力分析 三、合力矩定理
定理一：平面汇交力系的合力对平面内任一点的矩，等于 所有各分力对同一点的矩的代数和 n 即：
Ry Y 1 tg Rx X
作用点： 为该力系的汇交点
平面构件的静力分析
2.2 力
矩
移动效应--取决于力的大小、方向 转动效应--取决于力矩的大小、方向
力对物体可以产生 一、力对点的矩
M O (F ) F d
+
-
说明： ① M O (F ) 是代数量。
② F↑,d↑转动效应明显。
mo (Q ) Ql
②应用合力矩定理
mO ( F ) Fx l Fy l ctg
mo (Q ) Ql
平面构件的静力分析
例: 图示圆柱直齿轮，受到啮合力 的作用。 齿轮的节 圆半径为 r ，试计算啮合力 对于轴心O的力矩。 Fr — 径向力 Ft — 圆周力 α — 压力角 我国齿轮压力角一般20° 解： Mo(Fn)=Mo(Ft)+Mo(Fr) Mo(Ft)= Ft·r=Fn cosα·r Mo(Fr)=0 Mo(Fn)= Mo(Ft)+Mo(Fr) = Fn·rcosα
汽车机械基础：模块二工程构件的静力分析课件
教学目标
一、目标和要求
(1)掌握力矩定义，理解合力矩定理。
(2)理解力偶的定义及四大性质，进行相应的判断。
(3)掌握力偶的平移定理及应用，利用力偶系平衡条件解决相应问题。
平衡公理只适用于刚体，对于变形体此条件只是必要条件，而不是充分条件。例如，对于绳
子而言，在受到等值、反向、共线的一对拉力作用时，绳子处于平衡状态，如下图（a）所
示；但当受到等值、反向、共线的一对压力作用时，绳子必将不能平衡，如图（b）所示。
图（a）
图（b）
公理1 二力平衡公理
只受二力作用而处于平衡状态的构件称为二力构件。工程中大部分二力构件都是杆件，因此
推论：力的可传性原理
力的可传性原理如下图所示，某刚体在A点受力F作用，在B点加一对平衡力F1，F2，且F1 =
F2 ，则F与F1组成一对平衡力，将它们减去后，刚体上只剩F2，推论得证。
力的可传性
公理3 力的平行四边形法则
作用于刚体上某点的两个力可以合成一个合力，合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向
机 械 基 础
模块二
工程构件的静力分析
单元一
工程构件的静力分析
案例导入
由各种零部件组成的汽车、机床及起重机等机械在工作时，都会受到复杂的外力作用。因此，对机械
的设计、制造及使用大部分都是以力学理论为基础的。如下图所示车载起重机的最大起吊重量如何确
定？汽车行驶过程中轮胎的受力情况如何？这些问题都可以利用工程力学的知识进行解答，但首先应
静力学基础
目录
01 第一节 静力学的基本概念
02 第二节 静力学公理
目录
01 第一节 静力学的基本概念
构件的静力分析
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。
1
2
3
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 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。
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
二力平衡公理与作用与反作用定律的区别？
1.1 静力分析基础-公理
第二章构件的静力分析
第二章构建的静力分析§2-1 力的基本性质第1课时：任务：理解力的基本性质并熟记起公里目的：生活中的应用一、工程力学的几个基本概念1、刚体：指受力时不变形的物体。
实际中刚体并不存在，但如果物体的尺寸和运动范围都远大于其变形量，则可不考虑变形的影响，将其视为刚体，因此，刚体只是一个理想的力学模型。
2、平衡平衡是指物体相对于地面保持静止或作均速直线运动。
3、平衡条件作用在刚体上的力应当满足的必要和充分的条件称为平衡条件。
（二）力的基本性质1）性质一（二力平衡原理）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，作用在同一直线上（即两力等值、反向、共线）。
只受二个力的作用而保持平衡的刚体称为二力体。
F12）作用在物体上同一点的两个力，可以按平行四边形法则合成一个合力。
此合力也作用在该点，其大小和方向由这两力为边构成的平行四边形的主对角线确定。
R＝F1＋F2（2－1）F213）性质三（作用和反作用定律）任意两个相互作用物体之间的作用力和反作用力同时存在。
这两个力大小相等，作用线相同而指向相反，分别作用在这两个物体上。
（注意和二力平衡的区别）4）性质四（力的可传性）作用在刚体的力，可沿其作用线任意移动其作用点而保持它原来对刚体的作用效果。
第2课时：三、约束和约束力在分析物体的受力情况时，常将力分为给定力（已知力，如重力、磁力、流体压力、弹簧弹力和某些作用在物体上的已知力）和约束力。
（一）约束和约束力1、约束对物体运动起限制作用的其他物体称为约束物，简称约束。
2、约束力约束对被约束物的力称为约束力。
约束力的方向与该约束所能限制的运动方向相反。
约束力的大小需由平衡条件求出。
（二）常见的约束类型1）光滑接触表面约束两物体的接触表面非常光滑，摩擦可忽略不计时，即属于光滑表面约束。
约束力作用在接触点，方向沿接触表面的公法线并指向受力物体。
2）柔性约束由柔软的绳索、链条等构成的约束（假设其不可伸长）称为柔性约束。
《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 。
构件静力分析
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
机械基础—构件的静力分析
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。
1.2 平面汇力交系
1.2.1 平面汇交力系 平面汇交力系：在平面力系中,各力作用线均汇交于一
点的力系。
平面汇交力系的工程实例
1.2 平面汇力交系
1. 平面汇交力系合成的几何法 FR＝F1+ F2+…+ Fn＝∑Fi
1.2 平面汇力交系
2.平面汇交力系平衡的几何条件 1）平面汇交力系平衡的必要和充分条件是:该力系的
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。
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构件的静力分析
6
Байду номын сангаас
、
露
凝
无
游
氛
，
天
高
风
景
澈
。
7、翩翩新 来燕，双双入我庐 ，先巢故尚在，相 将还旧居。
8
、
吁
嗟
身
后
名
，
于
我
若
浮
烟
。
9、 陶渊 明（ 约 365年 —427年 ），字 元亮， （又 一说名 潜，字 渊明 ）号五 柳先生 ，私 谥“靖 节”， 东晋 末期南 朝宋初 期诗 人、文 学家、 辞赋 家、散
1
0
、
倚
南
窗
以
寄
傲
，
审
容
膝
之
易
安
。
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
文 家 。汉 族 ，东 晋 浔阳 柴桑 人 （今 江西 九江 ） 。曾 做过 几 年小 官， 后辞 官 回家 ，从 此 隐居 ，田 园生 活 是陶 渊明 诗 的主 要题 材， 相 关作 品有 《饮 酒 》 、 《 归 园 田 居 》 、 《 桃花 源 记 》 、 《 五 柳先 生 传 》 、 《 归 去来 兮 辞 》 等 。