机械基础（少学时）教学课件作者李志江第2章.ppt

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2019-10-13 发布于广东
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表 2 - 1 返回表 2 - 2 返回表 2 - 3 返回表 2 - 5 返回表 2 - 6 返回表 2 - 7 返回表 2 - 8 返回 * 第2章　力学基础 2.1　力、力矩、力偶、力的投影 2.2　约束、约束反力和受力图的应用 2.3　平面力系的平衡问题 2.4　杆件基本变形和强度条件返回 2.1　力、力矩、力偶、力的投影 2.1.1　力的概念与基本性质 1．力的概念力是物体间相互的机械作用。其作用结果使物体的运动状态和形状尺寸发生改变。力使物体运动状态发生改变称为力的外效应；力使物体形状尺寸发生改变称为力的内效应。力的三要素可用带箭头的有向线段（矢线）示于物体作用点上，如图2-1所示。线段的长度（按一定比例画出）表示力的大小，箭头的指向表示力的方向，线段的起始点或终止点表示力的作用点。下一页返回 2.1　力、力矩、力偶、力的投影通过力的作用点沿力的方向的直线，叫做力的作用线。 2．力的基本性质静力学公理概括了力的一些基本性质，是静力学全部理论的基础。如图2-2（b）所示，将重量为G的球放在桌面上，球对桌面有一作用力FN，桌面对球即有一反作用力FN′，前者作用于桌面上，而后者作用于球上。这个公理说明力永远是成对出现的，物体间的作用总是相互的，有作用力就有反作用力，两者总是同时存在，又同时消失。上一页下一页返回 2.1　力、力矩、力偶、力的投影如图2-2（c）所示，以球为研究对象，可知球受到重力G和桌面施加的作用力FN′，这两个力同时作用在球上，且等值、反向、共线，此二力为平衡力。二力平衡条件只适用于刚体。二力等值、反向、共线是刚体平衡的必要与充分条件。对于非刚体，二力平衡条件只是必要的，而非充分的，并非满足等值、反向、共线的作用力就可以平衡。只受两个力作用而处于平衡的构件，称为二力构件。当构件呈杆状时，则称为二力杆。上一页下一页返回 2.1　力、力矩、力偶、力的投影如图2-3所示，图中的杆CD，若不计自重，就是一个二力杆。这时FC和FD的作用线必在二力作用点的连线上，且等值、反向。 ? 这个公理常被用来简化已知力系，在以后推导许多定理时要用到它。公理3的应用：力的可传性原理作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移到刚体上任意一点，而不改变该力对刚体的作用效果。上一页下一页返回 2.1　力、力矩、力偶、力的投影如图2-4所示，用力F在A点推小车，与用力Fl（=F）在B点拉小车，两者的作用效果是相同的。如图2-5所示，F1、F2为作用于物体上同一点O的两个力，以这两个力为邻边作出平行四边形OABC，则从O点作出的对角线OB，就是F1与F2的合力FR。矢量式表示为FR=F1+F2（读作合力FR等于力F1和F2的矢量和）上一页下一页返回 2.1　力、力矩、力偶、力的投影公理4的应用：三力平衡汇交定理若作用于物体同一平面上的三个互不平行的力使物体平衡，则它们的作用线必汇交于一点。三力平衡汇交定理是共面且不平行三力平衡的必要条件，但不是充分条件，即同一平面作用线汇交于一点的三个力不一定都是平衡的。物体只受共面三个力作用而平衡，称为三力构件。 2.1.2　力矩 1．力矩的概念力对物体的作用，不但能使物体移动，还能使物体转动。为了度量力使物体绕一点转动的效应，力学中引入力对点的矩（简称力矩）的概念。现以用扳手拧紧螺母为例，说明力矩的概念。上一页下一页返回 2.1　力、力矩、力偶、力的投影如图2-6所示，由经验可知，螺母的拧紧程度不仅与力F的大小有关，而且与螺母中心O到力F作用线的距离h有关。显然，力F的值一定时，h越大，螺母将拧得更紧。此外，如果力F的作用方向与图所示的相反，则扳手将使螺母松开。因此，力的大小F与力臂h的乘积冠以适当的正负号作为力F使物体绕O点转动效应的度量，称为力F对O点的矩，简称力矩，以符号MO（F）表示，即MO（F）=±Fh（2-1）式中：O称为力矩中心（矩心）。O点到力F作用线的距离h称为力臂。力使物体绕矩心作逆时针方向转动时，力矩为正，如图2-6（a）所示；力使物体绕矩心作顺时针方向转动时，力矩为负，如图2-6（b）所示。上一页下一页返回 2.1　力、力矩、力偶、力的投影力矩的单位取决于力和力臂的单位，在国际单位制中力矩的单位为N·m。 2．合力矩定理平面汇交力系的合力对平面内任一点的矩，等于力系中各分力对于同一点力矩的代数和，即 MO（F）=MO（F1）+MO（F2）++MO（Fn）=∑MO（Fi）（2-2）上一页下一页返回 2.1　力、力矩、力偶、力的投影 2.1.3　力偶 1.力偶的概念作用在同一物体上，使物体产生转动效应的大小相等、方