机械基础工程力学分册
将企业实践融入专业教学课例探究
将企业实践融入专业教学课例探究摘要]教师企业实践是上海市市教委针对中职校专业授课教师提升专业教学能力而开展的一项长期的教师培训项目，教师通过下企业对企业生产和产业发展的深入了解，将相关生产技能知识与日常专业教学紧密联合，以服务于知识型技能人才的培养目标。
本文即为探讨将企业机加工生产实践设置为教学场景融入机电专业中高职贯通班教学的课例探究。
[关键词]中高职贯通企业实践课例探究教师企业实践是上海市市教委针对中职校专业授课教师提升专业教学能力开展的一项长期的教师培训项目，教师通过下企业对企业生产和产业发展的深入了解，将相关生产技能知识与日常专业教学紧密联合，以服务于知识型技能人才的培养目标。
此次教师下企业走进了上海机床厂有限公司，实践项目是钳工操作方向的《高档数控磨床电主轴静压动静压回转精度测试与调试》，项目中涉及的高档数控磨床电主轴的回转精度是与其材料的刚度有关，因此，教师选取相应授课题材，在教学中合理创设情景教学法将上机厂生产实践的真实场景以视频和图片的形式予以展现，以拉近课堂教学与企业生产的距离，让职教专业基础理论的教与学更贴近岗位需求。
现以学校中高职贯通教学一课程《机械基础（工程力学分册）》第六单元《圆轴扭矩》最后章节之《6.5圆轴扭矩的刚度计算》为课例，将企业实践内容融入专业教学课例从教学分析、教学设计评价与反思等角度予以教学探究。
一、确定教学的具体内容（一）教学背景中高职贯通教学是适合于对于职业技能要求较高的，并能将部分高等职业教育提前融入于中职教育，中高职专业课程的设置与贯通融合有利于学生对于专业知识合理又科学地学习与吸收，由高等职业教育出版社出版的《机械基础（工程力学分册）》即为中高职贯通阶段基础理论体系课程。
（二）教材分析《机械基础（工程力学分册）》按照高等职业教育教学和改革要求，将“工程力学”、“机械设计基础”两门课程的教学内容进行有机整合，突出了实用性和综合性，注重知识的应用和对学生的动手能力、工程实践能力等的训练和综合能力的培养，本课程适用于工程类中高职贯通班的学生。
机械设计基础(含工程力学)课程标准
机械设计基础（含工程力学）课程标准课程代码：课程性质：必修课课程类型：B类课（一）课程目标《工程力学》是机械设计与制造专业的一门重要的主干课程。
在整个教学过程中应从高职教育培养目标和学生的实际情况出发，在教学内容的深广度、教学方法上都应与培养高技能人才目标接轨。
通过本课程的学习，使学生达到以下目标：1、深刻理解力学的基本概念和基本定律，熟练掌握解决工程力学问题的定理和公式。
能将实际物体简化成准确的力学模型，应用力学基本概念和定理解决相关力学问题；2、能对静力学问题进行分析和计算，对刚体、物系进行受力分析和平衡计算；3、正确应用公式对受力不很复杂的构件进行强度、刚度和稳定性的计算；4、通过应力状态分析建立强度理论体系。
5、步掌握材料的力学性能及材料的相关力学实验。
掌握基本实验的操作及测试方法（二）课程内容与要求工程力学分为理论力学和材料力学部分。
理论力学部分以静力学为主，包括静力学基础、力系的简化、力系的平衡。
材料力学部分包括杆件的四种基本变形（轴向拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转、弯曲）的内力、应力和变形，应力状态与强度理论，组合变形杆的强度和压杆稳定。
第一篇静力学静力学主要内容有：力的概念，约束与约束反力，受力分析和受力图；力对点的矩，力对轴的矩，力偶与力偶系的简化，力的平移，力系的简化；平衡条件与平衡方程，特殊力系的平衡，空间一般力系的平衡，物体系的平衡，平面静定桁架的内力，考虑摩擦时的平衡。
第二篇材料力学材料力学主要内容有：材料的力学性能，拉伸与压缩时的力学性能，构件的强度、刚度和稳定性，强度条件、刚度条件，应力状态分析与四种强度理论。
课程要求：熟练掌握静力学的基本概念：四个概念、六个公理及推论、一个定理。
能应用静力学的基本理论对刚体进行受力分析；明确平面任意力系的简化；熟练掌握平面力系的平衡方程及其应用；掌握材料力学的基本概念；掌握四种变形方式的内力、应力、内力图；学会四种载荷作用方式下强度、刚度、稳定性计算；理解应力状态与强度理论。
机械基础(力学部分)试题含答案
机械基础教材工程力学部分一、判断题(本大题共45小题，总计45分)1.力在垂直坐标轴上的投影的绝对值与该力的正交分力大小一定相等。
（）2.当力的作用线通过矩心时，物体不产生转动效果。
（）3.当矩心的位置改变时，会使一个力的力矩、大小和正负都可能发生变化。
（）4.当力沿其作用线移动时，力对刚体的转动作用不变。
（）5.平面任意力系一定存在合力。
（）6.平面汇交力系的合力一定大于任何一个分力。
（）7.力的三要素中只有一个要素不改变，则力对物体的作用效果就不变。
（）8.柔性约束的约束反力方向一定背离被约束物体。
（）9.两个力在同一坐标轴上的投影相等，此两力必相等。
（）10.一个力分解成二个共点力的结果是唯一的。
（）11.刚体是客观存在的，无论施加多大的力，它的形状和大小始终保持不变。
（）12.力偶与力矩都是用来度量物体转动效应的物理量。
( )13.平面平行力系的平衡条件是：力系中所有各力的代数和为零。
（）14.某平面力系的合力为零，其合力偶矩一定也为零。
（）15.力对物体的作用只能是物体移动，不能使物体一道移动。
（）16.用解析法求平面汇交力系的合力时，置平面直角坐标系于不同位置，合力的大小和方向都是相同的。
（）17.对于受平面任意力系作用的物体系统，最多只能列出三个独立方程，求解三个未只量。
（）18.列平衡方程求解，应尽量将已知力和未知力都作用的构件作为研究对象。
（）19.受平面力系作用的刚体只可能产生转动。
（）20.处于平衡状态的物体就可视为刚体。
（）21.力偶无合力，所以它是一个平衡力系。
（）22.受力偶作用的物体只能在平面内转动。
（）23.合力的作用与它各分力同时作用的效果相同时，合力一定大于它的每一个分力。
（）24.既不完全平行，也不完全相交的力系称为平面一般力系。
（）25.二力平衡公理、力的可传性原理和力的平移原理都只适用于刚体。
（）26.力可以脱离其他物体而单独存在于一个物体上。
（）27.根据力的平移定理，可以将一个力分解一个力和一个力偶。
机械工程力学基础PPT课件
.
3
公理二（加减平衡力系公理）
在已知力系上加上或减去任意平衡力系，都不会改变原力系对
刚的效应。
推论一（力的可传性原理）
作用在刚体上某点的力，沿其作用线移到刚体内任意一点，不
会改变它对刚体的作用。
公理三（力的平行四边形公理）
D
C
作用于物体上某一点的两个力的合力， 作用点也在该点，大小和方向是由这两个力
物体沿光滑接触面切线方向的运动。因此，光滑面约束对物体的 约
束反力，是通过接触点沿着公法线指向被约束物体。其约束反力
常
用F N来表示。F T 灯
G
FN
G
柔体 约束
.
7
光滑面约束
3、光滑铰链约束
光滑铰链约束是指当两个非自由体相互连接后，接触处的摩擦
忽略不计时，只能限制两个非自由ห้องสมุดไป่ตู้的相对移动，而不能限制它们
用的外效应，这两个力系互为等效力系。
若一个力和一个力系等效，则称这个力是该力系的合力。而力
系中的各个力都是其合力的分力。把各分力代换成合力的过程，称
为力系的合成。把合力换成几个分力的过程，称为力的分解。
.
2
3、平衡的概念 平衡是指物体相对地面保持静止或作匀速直线运动状态。 物体在力系作用下处于平衡状态时，称该力系为平衡力系。作 用于物体上的力系，若使物体处于平衡状态，必须满足一定的条 件，这些条件称为力系的平衡条件。 4、刚体和变形固体的概念 （1）刚 体：是指在力的作用下，大小和形状都不发生改变
相对转动的约束。由于两个光滑圆柱面接触时，因主动力的方向不
能预先确定，故约束反力方向也不能预先确定。因此，圆柱形销钉
连接的约束反力通过铰链中心，方向不定，常以两正交分力Nx、 Ny
工业设计机械基础第一章-工程力学的基本概念课件
二、工程力学与产品的形态美 2.形态的视觉心理感受，与它强度、刚度上的合理性有深刻的潜在联系
图1-13 合理的力学结构与造型美
洗衣机等一些机壳的正面、侧面均采用压肋加固结构。 既加强了强度刚度,也增加了美观。 造型美与合理的力学构形有深刻内在联系。
线载荷集度的单位是:牛/米(N/m),或千牛/米(kN/m); 面载荷集度也称为压强,其单位是帕[斯卡](Pa),即牛/平方米(N/m2),或兆帕 (MPa),即牛/平方毫米(106Pa=106N/m2=1N/mm2)。 一段长度上或一块面积上载荷集度为等值的分布载荷称为均布载荷。
二、力与力系
3.力系
力学系统性强，较抽象，很严谨。
二、工程力学与产品的形态美 1.均衡与稳定是造型美的形式法则之一，他们来源于力学中的概念
图1-9 飞马踏燕
图1-10 夏普BH-351型半导体收音机
均衡与稳定的造型法则来源于人们对事物安稳、可靠的心理要求,它
是由实际物体在重力作用下的平衡状态所直接引申而来。
“飞马踏燕”造型令人惊叹，飞奔着的马一蹄着地,动态中还维持着瞬
图中有四种产品或设施，试初步分析它们的设计中分别存在哪些 工程力学方面的问题。
书架
肢力训练器
缆车客罐
楼梯和防护栏杆
图1-14 这些产品或设施的设计中存在哪些工程力学问题？
第三节 刚体与变形固体 力与力系
一、刚体与变形固体
静力学中，把构件理想化为不会变形的 “刚体” 。
任何材料制作的构件及产品,在外力作用下都会产生一定量的变形。 材料力学中,把构件视为“变形固体”。 静力学研究的是构件受力的“外效应”; 材料力学研究的是构件受力的 “内效应”。
机械基础力学部分电子课件
物体在力系作用下平衡，那么这个力系就是平衡力系： 二力大小相等、方向相反并作用在同一直线上 1)二力杆：仅在两力作用下保持平衡的杆件。此二力必沿两点连线方向 2)加(减)平衡力系原理 ：刚体上可任意加(减)平衡力系而不影响刚体原先的运动效果 3）力的可传递性： 力可沿作用线任意移动而不改变对刚体的作用效果
下处于平衡状态时，各力在两坐标轴上投影代数和均须为零。这就是平面汇交
力系平衡的解析条件。后一组式子称为“平衡方程”。 X 0
R（ X ） 2 （ Y） 20
即
Y 0
平衡方程有两个式子，可以求解两个独立的未知量
平面汇交力系的解题步骤归纳如下：
1）根据题目要求，选取合适的物体作为分析的分离体。
2）绘制分离体的受力图，要求将全部主动力和约束反力都清楚地表现出来
3）若用几何法求解，应据分离体上所受到的力，绘制力的多边形，对平衡 物体，力多边形应是封闭的，将各力首尾相接。找到未知力的矢量（包括大小 和方向），如求其数值，就用刻度尺度量其大小，用比例尺换算出来。
4）如用解析法求解，应以方便为原则，选取适当的座标轴（以各力便于相 座标轴上投影为佳），根据座标轴的方向，将各个分力向该座标轴上投影，按 照平衡方程，列出对应的方程组并求解，求出未知量。
物体的受力分析
1.4 分离体和受力图： 分离体：进行力学分析时，常将物体的约束解除，用约束反力表现 约束的作用，这样独立画出的物体叫“分离体”。
表示分离体及其所受外力的图称为“受力图”。
分离体的选择：
注意： 系统总体是平衡的，其中的任何一个部分都要是平衡的
画物体受力图步骤 1.选研究对象 2.去约束，取分离体 3.画上主动力 4.画约束反力
机械基础--力学部分--静力学
《机械基础》中力学部分试题
《机械基础》中⼒学部分试题《机械基础》复习试题１⼀、填空１⼯程⼒学是⼀门研究物体________________________和构件_____________的科学，它分为 __________⼒学和___________⼒学。
２⼒的三要素是指_________、______________ 、________________。
⼒偶的三要素是_____________、________________、___________________ 。
３⼯程上常见的约束类型有___________、__________、__________、_________。
４平⾯汇交⼒系平衡的⼏何条件是______________________________，其⼏何合成应采⽤ ___________________法则。
５平⾯⼒偶系平衡的条件是__________________________ 。
６摩擦中的⾃锁条件是_____________________。
磨擦根据运动形式可分为_________________、_______________。
7、材料⼒学中的两个基本假设是___________________、_________________。
８、杆件常见的变形形式有____________、_____________、________ 、________。
９、材料⼒学中研究内⼒⼀般采⽤_____________法。
10、梁按结构形式分可为_______________、______________、_______________。
11、承载能⼒是指在外载荷作⽤能够满⾜_________、_________、_______要求。
12、物体在外⼒作⽤下⼀般产⽣的变形有_________、______________变形。
13、表⽰材料强度的重要指标有____________、________________表⽰材料塑性性质的指标有_____________、________________。
工程力学与机械设计基础培训课件
（2）移动副 两构件间只能产生相对移动的运动副称为 移动副，如图4-3b所示。
点击播a放)转动副
图4-3平面低副
点击播放 b)移动副
平面机构运动简图
在研究或设计机构时，为了减少和避免机构复杂的结构外 形对运动分析带来的不便和混乱，我们可以不考虑机构中与运 动无关的因素，仅用简单的线条和符号来表示构件和运动副， 并按比例画出各运动副的相对位置。这种用规定符号和简单线 条表示机构各构件之间相对运动及运动特征的图形称为 机 构 运 动简图，本教材研究机构的组成及运动状态时都是以机构运动 简图为基础来研究的。
图4-1a所示为颚式破碎机 的实物图，实物图看起来直观 明了，但要分析破碎机的工作 原理和进行运动分析等就没有 办法进行，这时就需要一种能 说明机构运动原理的简单图形 ---机构运动简图。
言
图4-1a颚式破碎机实物图
引言
颚式破碎机的工作驱动是靠实物图右侧的带轮驱 动偏心轮转动，使得动颚板往复摆动，完成挤碎石料 的工作。图4-1b是机构的结构示意图，图4-1c是颚式 破碎机的机构运动简图。
第4章 平面机构运动简图
及自由度
工程力学与机械设计基础
• 书名：工程力学与机 械设计基础
• 书号：978-7-11141422-3
• 作者：柴鹏飞 • 出版社：机械工业出
版社
教学要求
能力目标
1.平面机构自由度计算的能力。 2.识别复合铰链、局部自由度和常见的虚约束 的能力。 3.判定机构具有确定相对运动的能力。
点击播放
齿轮构件
构件及运动副的表示方法
图4-4 构件的表示方法
构件及运动副的表示方法
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2.3 约束与约束力
（3）约束特点：只限制物体在接触点沿接触面的公法 线方向指向约束物体的运动，而不限制物体沿接触面切线 方向的运动。 （4）约束反力的方向：通过接触点沿接触面公法线方
向并指向被约束物体。通常用FN表示。
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2.3 约束与约束力
案例分析
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2.3 约束与约束力
(b)
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2.2 静力学基本公理
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。 二力杆的受力特点是：两个力的方向必在二力作用点 的连线上。
二力杆实例-曲杆
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2.2 静力学基本公理
（4）等效力系：若两个力系对物体的作用效应相同，
则称为此两个力系等效。
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2.2 静力学基本公理
1.公理1 二力平衡公理 刚体受两个力作用而平衡，其必要与充分的条件是： 两力等值、反向、共线。
二力平衡
吊车结构中的直杆-二力平衡实例
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2.2 静力学基本公理
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)
2.公理2 加减平衡力系公理 在任意一个力系上，可随意加上或减去一平衡力系， 不会改变原力系对刚体的作用效应。 本公理成为力系简化的基本方法之一 。 推论1 力的可传性原理 作用于刚体上的力可以沿其作用线移至刚体内任一点， 而不改变原力对刚体的作用效应。
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2.2 静力学基本公理
☆ 想一想 练一练 如果在车后加一水平力推车，与在车前施加一水平力 拉车，其效果是否一样？如果小车是弹性体效果是否一样？
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2.3 约束与约束力
1）约束反力作用点：在约束与被约束物体的接触处 2）约束反力的方向：总是与该约束所限制的运动或 运动趋势的方向相反。 3）约束反力的大小：是未知的，在静力学中，可用 平衡条件由主动力求出。
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2.3 约束与约束力
2.3.2 工程中常见的约束类型 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。
☆ 想一想 练一练
如图所示的工件的夹紧机构，请判断哪个构件接触点 处属于光滑面约束？如工件处于夹紧状态，你能否画出该 构件的受力图？
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2.3 约束与约束力
3.光滑铰链约束 （1）实例观察：门窗所用的活页、铡刀与刀架的联接 特点。 （2）概念：采用光滑圆柱定位销将两个构件相联接而 形成的约束。
（2）概念：由绳索、胶带、链条等形成的约束。
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2.3 约束与约束力
（3）约束特点：只能承受拉力，不能承受压力这类约
束只能限制物体沿柔索伸长方向的运动。
（4）约束反力的方向：总是沿柔索伸长方向背离被约 束物体，常用符号FT 为表示。
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2.3 约束与约束力
案例分析——柔性约束实例：带传动
小车的运动
吊车梁的变形
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2.1 静力学基本概念
2、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 （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
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2.1 静力学基本概念
案例2-2 如图2-26所示，画出梁AC的受力图
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2.3 约束与约束力
☆ 想一想 练一练
如图所示的工件的夹紧机构，构件AOB是否存在光滑 铰链约束？如有请画出该构件的受力图？
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2.3 约束与约束力
4.固定端约束 （1）实例观察：外伸房屋的凉台、装卡加工用刀具的 刀架。 （2）概念：物体的一部分固嵌于另一物体所构成的约 束称为固定端约束。
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2.3 约束与约束力
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。
齿轮的啮合
自行车车轮与地面接触
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2.3 约束与约束力
（2）概念：光滑平面或曲面对物体所构成的约束称为光 滑面约束。
光滑面约束
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机械基础（工程力学分册）高职高专 ppt 课件
2
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学习目标
理解静力学的基本概念—— 刚体、力、平衡和约束
1
2
掌握静力学公理及其应用范围
3
掌握工程中常见的约束和约束反 力的画法，能熟练而正确地画出 工程实物及物体系统的受力图
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学习重点和难点
力、刚体、平衡和约束等概念 静力学公理及其推论
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2.4 物体的受力分析与受力图
2.画受力图时，须注意以下几点： （1）必须明确研究对象 （2）不要多画力，也不要漏画力 （3）受力图上不能再带约束 （4）不要错画力的方向 （5）分析两物体之间的作用力与 反作用力时，应遵循作用、反作用关系。
（6）正确判断二力构件。
活动铰链支座
活动铰链支座实例
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2.3 约束与约束力
3）约束的特点：它只能限制构件沿支承面法向的运动， 而不能限制切线方向的运动 。 4）约束反力的方向：通过铰链中心并与支承面相垂直， 通常用FN来表示。
活动铰链支座约束符号表示
约束反力的方向表示
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2.3 约束与约束力
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2.4 物体的受力分析与受力图
案例2-3 重力为P的圆球放在木板AC与墙壁AB之间，
如图2-29a所示。设板AC重力不计，试作出木板与球的受 力图。
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2.4 物体的受力分析与受力图
案例2-4 如图2-30a所示的三铰拱，由左右两个半拱通 过铰链联接而成。各构件自重不计，在拱AC上作用有载荷 F。试分别画出拱AC、BC及整体的受力图。
1
2
柔性约束、光滑面约束、铰链约 束的特征及约束反力的画法 物体系统及分离体的受力分析 和受力图制
3
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2.1 静力学基本概念
静力学的任务：就是研究物体在力系的作用下处于平 衡与利用平衡条件解决未知力的问题。 平衡:是指物体相对地球处于静止或匀速直线运动的 状态。
2.1.1
刚体的概念 所谓刚体就是在力的作用下不变形的物体。
（称为研究对象）上受哪些作用力，并确定每个力的作用位 置和方向的过程。
（2）分离体：解除约束后的物体称为分离体。
（3）构件的受力图：在分离体上画出它所受的全部主动 力和约束反力，这种表示构件受力情况的简明图形称为构 件的受力图。
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2.4 物体的受力分析与受力图
1.绘制受力图的一般步骤为： （1）确定研究对象，解除约束，画出研究对象的分离体 简图； （2）根据已知条件，在分离体简图上画出的全部主动力； （3）在分离体的每一约束处，根据约束的类型画出约束 反力。
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2.2 静力学基本公理
推论2 三力平衡汇交定理 物体受三个力作用而平衡时，此三个力的作用线必汇 交于一点。 三个力矢量按首尾连接的顺序构成一封闭三角形。
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2.2 静力学基本公理
公理4 作用与反作用定律 两个物体间的作用力与反作用力，总是大小相等，方 向相反，作用线相同，并分别作用于这两个物体上。 练一练
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。
机械基础（工程力学分册）高职高专 ppt 课件
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第2单元 静力学基本概念及受力分析
1 静力学基本概念 静力学基本公理 约束与约束反力 物体的受力分析与受力图 综合案例分析 课堂练习
固定铰链支座
约束反力的表示
固定铰链约束的符号表示
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2.3 约束与约束力
(2)中间铰链 1）观察实例：剪刀的两个刀片联接点的特点。
2）概念：若相联的两个构件均无固定，则称为中间 铰链，简称铰。通常在两个构件连接处用一个小圆圈表示 铰链。
中间铰链
中间铰链实例
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2.3 约束与约束力
在静力学中所研究的物体只限于刚体，故又称刚体静
力学。由若干个刚体组成的系统称为物体系统，简称物系。
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2.1 静力学基本概念
2.1.2 力的概念 1.力的概念：力是物体间的相互机械作用。 力对物体的作用会产生两种效应： （1）外效应：指力使物体的运动状态发生改变。 （2）内效应：指力使物体使产生变形。
光滑铰链约束
铡刀机构
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2.3 约束与约束力
（3）约束反力：常用两个通过铰链中心大小未知方向
正交的分力Fx、Fy来表示。
光滑铰链约束反力的表示
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2.3 约束与约束力
（4）若铰链所联接的构件中有一个是二力构件，则铰 链约束反力必须按公理1画在两个力作用点的连线上。
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（4）按力与物体接触的面积可为：集中力、分布载荷
集中力
分布载荷
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2.1 静力学基本概念
2.1.3 力系的概念 （1）力系是指作用于物体上的一群力。 （2）平衡力系：物体在力系的作用下处于平衡状态 ， 这种力系成为平衡力系。