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1、1静力学基础1 静 力 学 1、研究对象 - 静力学是研究物体在力系作用下 平衡规律的科学。2、研究内容 -（1）力系的简化； （2）力系的平衡。 2静力学基础1 (1) 内 容 提 要1.静力学中的基本概念2. 静力学公理3. 约束和约束力3静力学基础11-1. 静力学中的基本概念一、力的概念力是物体相互间的机械作用。运动效应（外效应）：使物体的运动状态改变。（理论力学）变形效应（内效应）：使物体发生变形。 （材料力学）1、力的定义4静力学基础12、力的三要素：大小、方向、作用点力的图示FP普通字母力的大小（F）黑体字母力矢。（F）可用矢量表示力。遵循矢量的运算法则采用有向线段表示用黑体字母
2、表示矢量力的单位：N，kN5静力学基础13、等效力系等效力系：如果作用于物体上的一个力系可用另一个力系代替，而不改变原力系对物体的外效应，则这两个力系称为等效力系。=F1FmF2P1P2Pn力系（F1，F2，Fm）与力系（P1，P2 ，Pn）等效力系：作用在物体上的若干个力的总称。合力：如果一个力FR与一个力系（ F1， F2 ， ，Fn ）等效，则力FR称为力系的合力，而力系中的各力称为合力FR的分力。6静力学基础1二、刚体的概念刚体是指在运动中和受力作用后，形状和大小都不发生 改变，即受力后任意两点之间距离不变的物体。对刚体而言力只产生运动效应。1）理想化的力学模型。2）不应把刚体的概念绝
3、对化。7静力学基础1刚刚 体体FFF FF F F F8静力学基础1变变 形形 体体FFF FF F F F9静力学基础1研究塔机不致倾倒，确定所需配重刚体变形体对于塔机和组成塔机的每一根杆件10静力学基础1三、平衡的概念平衡 是指物体在力作用下相对于惯性参考系处于静止 或作匀速直线运动的状态。平衡力系：作用在物体上正好使之保持平衡的力系。若（ F1，F2，Fn ）使物体平衡，则称为平衡力系。F2F1Fn平衡条件！11静力学基础1作用在同一刚体二个力，使刚体平衡的充分、必要条件：此二力等值、反向、共线。一、二力平衡公理1-2 . 静力学公理F1F2BA变形体？12静力学基础1二力构件（二力体）
4、：只受二力作用而平衡的构件或杆件。受力特点：所受两力 必沿两力作用点连线。FBABFACDF1F213静力学基础1在作用于刚体上的任一力系中，加上或减去一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。二. 加、减平衡力系公理 作用在刚体上的力可沿其作用线移动，而不改变该力对刚体的作用效应。力在刚体上的的可传性14静力学基础1AFBF1 = - F2= F适于同一个刚体AFBF1F2=ABF1=15静力学基础1 力对刚体的作用决定于：力的大小、方向和作用线（力是滑动矢量）。注意：1、力的可传性只适用于刚体，而不适用于变形体。16静力学基础12、力的可传性只能沿力的作用线移到刚体内的任意点，而不能移
5、到别的刚体上。?17静力学基础1三、力的平行四边形法则FRF1F2ABDF1ABF2CCFRFR = F1+F2作用于物体上同一点的两个力可以合成为作用于该点的一个合力，它的大小和方向，由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。18静力学基础1F1F2ABDCFRFRF1CF2AD逆过程也成立。一般正交分解。FRF1F219静力学基础1=F3C 刚体受不平行的三力作用而平衡时，此三力作用线必共面且汇交于一点。三力平衡汇交定理 （ P27）证：F1，F2，F3 是不平行的三个相互平衡的力F2F1F3oABC力的可传性oF1F2将力F1，F2移到其汇交点oFR12平形四边形法则力 F3 应
6、与 FR12 平衡两力平衡定理F3与 FR12共线 得合力FR1220静力学基础1两物体间相互作用的力，总是等值、反向、共线，并分别作用在这两个物体上。四. 作用与反作用定律GFNFN1G（ FN，FN1 ）是作用力与反作用力。（ G，FN1 ）是一对平衡力。21静力学基础1五. 刚化原理 变形体在已知力系作用下处于平衡，如果设想将此变形体刚化为刚体，则其平衡状态不变。22静力学基础1思考题：1.区分异同力 与力 等效大小相同方向相同大小相同大小相同方向相同作用线相同23静力学基础1思考题：2.只适用于刚体的公理或定理有哪些？3.二力构件的定义？与形状有关吗？二力平衡公理、加减平衡力系公理力的
7、可传性、三力平衡汇交定理24静力学基础1 1-3 约束和约束力1. 自由体与非自由体非自由体：因受到周围物体的限制，不能沿某些方向运 动的物体。 （如灯绳、合页轴、列车）自由体：能在空间中自由运动的物体。（飞机、鸟）一、关于约束的 概念25静力学基础1（1）约束：阻碍物体运动的限制物。（2）约束力：约束作用于被约束物体上力。方向：与所限制物体运动趋势的方向相反。作用点：约束与被约束物体的接触处。约束力大小：未知待求。2. 约束和约束力主动力：主动引起物体运动或使物体有运动趋势的力。26静力学基础11、柔体约束（柔绳、皮带、链条等）二、工程中常见的几种约束类型及其约束力缆缆 索索27静力学基础1
8、特征：只限制沿柔索中心线伸长方向的运动。约束力沿柔索的中心线，背离被约束的物体。 （拉力）28静力学基础1GFAFBFCFDFEGABCDE29静力学基础1 2 2、光滑面约束光滑面约束F FF FF F30静力学基础1约束力通过接触点，方向沿接触面的公法线并指向被约束体。B CAG公法线FNFAFBFC（压力）光滑面约束特点：31静力学基础1 光滑接触面约束实例光滑接触面约束实例32静力学基础1齿齿 轮轮 啮啮 合合 力力F FR RF FR R 33静力学基础1滑滑槽槽与与销销钉钉34静力学基础1滑槽与销钉滑槽与销钉F FR R35静力学基础13光滑圆柱铰链约束 用销钉连接两个钻有相同大小
9、孔径的构件构成铰链约束。36静力学基础1 当外界载荷不同时，接触点会变，则约束力的大小与方向均有改变37静力学基础1约束力作用在与销钉轴线垂直的平面内，并通过销钉中心。方向待定。通常用两个相互垂直的分力表示。FFFxFy38静力学基础1链杆：两端铰接，中间不受力的直杆。（二力杆）ABABFAFBAFA反力：沿链杆中心线，其指向或被离物体（拉力）， 或朝向物体（压力）。（1）链杆约束39静力学基础1（ 2 ） 固定铰支座（底座固定）约束力通过圆孔中心，方向待定。F Fy yF Fx xF F40静力学基础141静力学基础1（3）可动铰支座：底座与支撑面间有辊轴。（辊轴支座）约束力：垂直于支撑面，
10、通过销钉中心，指向可假设。F FF F42静力学基础143静力学基础1铰链连接实例：44静力学基础1铰45静力学基础1轴线FAyFAx4、轴承约束（1）滑动轴承（sliding bearing）：在滑动摩擦下工作的轴承。 约束力通过轴心，用互相垂直的两个分力表示。轴被轴承支承的部分称为轴颈，与轴颈相配的零件称为轴瓦。 46静力学基础1滚动轴承（rolling bearing）是将运转的轴与轴座之间的滑动摩擦变为滚动摩擦，从而减少摩擦损失的一种精密的机械元件。滚动轴承一般由外圈，内圈，滚动体和保持架组成。 （2）滚动轴承47静力学基础1（A）向心轴承： 主要用于承受径向载荷的滚动轴承。 轴线FA
11、yFAx48静力学基础1（B）止推轴承约束力用垂直轴向和沿轴向的三个分力表示，方向待定。FxFzFy除能限制轴沿径向移动外，还能阻止轴沿轴线方向移动。 止推轴承一般是由两个止推垫片或更多止推垫片和若干滚动体组成。 49静力学基础11.力的定义力是物体相互间的一种机械作用。总 结 2.力的三要素：大小、方向、作用点。3.刚体的概念刚体是指在运动中和受力作用后，形状和大小 都不发生 改变，且内部各点之间距离不变的物体。50静力学基础14.平衡的概念平衡 是指物体在力作用下相对于惯性参考系处于 静止或作匀速直线平动的状态。总 结 5二力平衡公理7.加、减平衡力系公理6.二力构件（二力体）：只受二力作用而平衡的构件或杆件。二力构件受力特点：所受两力 必沿两力作用点连线。8.力的可传性51静力学基础19. 力的平行四边形法则总 结 10. 三力平衡汇交定理刚体受不平行的三力作用而平衡时， 此三力作用线必共面且汇交于一点。11. 作用、反作用定律两物体间相互作用的力，总是等值、 反向、共线，并分别作用在这两个物体上。
