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1、第第1章章 静力学基本概念和物体受力分析工程力学工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件第1章 静力学基本概念和物体受力分析静力学静力学研究作用于物体上的力及其平衡的一般规律。 平衡平衡是指物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动状态。工程上一般把惯性系固结在地球上，研究物体相对于地球的平衡问题。静力学研究以下三个问题： 一、物体的受力分析 二、讨论力系的简化， 三、建立力系的平衡条件。 工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件第第 1 章章 静力学基本概念和物体受力分析静力学基本概念和物体受力分析1.1 静力学基本概念静力学基本概念1.2 静力学基本原理静力学基本原理1.3 约束和约束
2、力约束和约束力 受力分析受力分析本本 章章 目目 录录工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件1.1 静力学基本概念静力学基本概念1.1.1 力的概念力的概念 力系及分类力系及分类力是物体之间的相互机械作用。 这种作用使物体的运动状态发生变化，以及使物体发生变形。变形效应 运动效应 力的三要素：力的大小：表示物体间相互机械作用的强弱，用运动状态的变化情况或物体变形大小来体现。力的方向：静止质点受一个力作用，开始运动的方向即为力的方向。力的作用点：表示物体相互作用的位置。 力的单位为牛顿（N）或千牛顿（kN）。 工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件集中力与分布力力的图示法 A力是一个矢量
3、。力是一个矢量。图文并茂图文并茂 才能将力表达清楚。才能将力表达清楚。 用有向线段来表示，线段的起点或终点用有向线段来表示，线段的起点或终点都表示作用点。都表示作用点。1.1 静力学基本概念静力学基本概念1.1.1 力的概念力的概念 力系及分类力系及分类工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件1.1.2 力系与平衡力系力系与平衡力系力系力系是指作用于物体上的一群力。 平面力系 空间力系 共线力系汇交力系平行力系任意力系1.1 静力学基本概念静力学基本概念力系力系力系力系10kN8kN9kN9kN工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件力系中各个力称为合力的分力分力。 如果一个力与一个力系等
4、效，则该力称为力系的合力合力。 若使物体处于平衡状态，作用在物体上的力系必须满足一定的条件力系的平衡条件平衡条件。 恰使物体处于平衡状态的力系称为平衡力系平衡力系 或：满足平衡条件的力系称为平衡力系平衡力系。 1.1.2 力系与平衡力系力系与平衡力系1.1 静力学基本概念静力学基本概念工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件1.1.3 刚体的概念刚体的概念刚体刚体是指在力的作用下，其内部任意两点之间的距 离始终保持不变。理想化的静力学力学模型 1.1 静力学基本概念静力学基本概念 实际物体在力的作用下，都会产生程度不同的变形。工实际物体在力的作用下，都会产生程度不同的变形。工程实际中的构件受
5、力后的变形一般都很小，对讨论力的运动程实际中的构件受力后的变形一般都很小，对讨论力的运动效应影响甚微，可以忽略不计，故抽象为刚体。这样可使问效应影响甚微，可以忽略不计，故抽象为刚体。这样可使问题的研究大为简化。题的研究大为简化。在在讨论物体受力后的物体受力后的变形和破坏形和破坏时，需要把物体，需要把物体视为变形体。形体。 工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件 力在坐力在坐标轴上的投影与力沿上的投影与力沿轴的分解的分解投影的投影的绝对值 分力的大小，分力的大小，分力的方向与坐分力的方向与坐标轴一致一致时投影投影为正；反之，正；反之，为负。分力：分力：已知力已知力 F (作用点作用点A) 与
6、坐与坐标轴 x、y 夹角角为 ，求，求力力 F在在x、y 轴上的投影。轴上的投影。投影：投影：Fyba bFxa yxBA1.1.4 力的投影力的投影1.1 静力学基本概念静力学基本概念Fyba bFxa yxBA分力的大小分力的大小:工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件Fx 0 Fy 0 Fx 0 Fx 0 Fy 0 Fx 0 Fy 0 yxO 已知力已知力 F 在直角坐标轴的投影在直角坐标轴的投影 Fx、Fy 时，可求力。时，可求力。力的大小力的大小指向：指向：方位：方位：方向方向由上述由上述讨论可可见： 在直角坐在直角坐标系中，已知力可求投影，已知投影可求力。系中，已知力可求投影，
7、已知投影可求力。 要准确、迅速地求一个力在某个要准确、迅速地求一个力在某个轴轴上的投影。投影符号可用上的投影。投影符号可用定定义义或分力方向确定。或分力方向确定。由由 Fx、Fy符号定。符号定。1.1.4 力的投影力的投影1.1 静力学基本概念静力学基本概念工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件 在平面问题中，力使物体的转动方向只有两个，故用在平面问题中，力使物体的转动方向只有两个，故用正负号表示转向。因此平面问题中的力矩为代数量。正负号表示转向。因此平面问题中的力矩为代数量。规定：定： 力使物体力使物体绕矩心作逆矩心作逆时针转动时，力矩，力矩为正；反之，正；反之，为负。 O为为矩心矩心(
8、转动中心转动中心)。BAOF1.1.5 力矩的概念力矩的概念dd为矩心到力作用线的距离，称为为矩心到力作用线的距离，称为力臂力臂。理论上，力可以对理论上，力可以对任意点任意点取矩。取矩。力矩单位力矩单位: N.m 或或 kN.m度量力使物体在平面内度量力使物体在平面内绕一点一点转动的的效果效果。1.1 静力学基本概念静力学基本概念工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件力矩等于零的两种情况力矩等于零的两种情况： (1) 力等于零。力等于零。 (2) 力作用线过矩心。力作用线过矩心。1.1.5 力矩的概念力矩的概念1.1 静力学基本概念静力学基本概念 补充：补充：合力矩定理合力对平面内任一点的
9、矩，等于所有分力对该点的矩的代数和。合力对平面内任一点的矩，等于所有分力对该点的矩的代数和。（证明略）（证明略）常用合力矩定理求力矩。常用合力矩定理求力矩。工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件例：例：求求 P 对 矩形矩形A、B、C、 D 四点的力矩。四点的力矩。 PAbaDBC(a)b(b)aDABCPPxPy解：解：（1）用定）用定义式式。dAdDdBMD (P)Py b P sin b利用合力矩定理，很容易求出利用合力矩定理，很容易求出 P P 对各点的力矩。对各点的力矩。MB (P) Px a P cos aMC (P)0 （2）将力将力 P 沿矩形的两边分解：沿矩形的两边分解：
10、PxPcos MA (P)Px aPy b P cos aP sin bPyPsin 1.1.51.1.5 力矩的概念力矩的概念1.1 静力学基本概念静力学基本概念工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件1.1 静力学基本概念静力学基本概念 攻丝攻丝PP丝锥丝锥实例：实例：由大小相等、方向相反且不共线的两个平行力组成的由大小相等、方向相反且不共线的两个平行力组成的力系，称为力偶。记作（力系，称为力偶。记作（F，F）。）。力偶臂力偶臂d ： 两力作用线之间的距离两力作用线之间的距离。力偶作用面力偶作用面： 两力所在的平面。两力所在的平面。d定义：定义：定义：定义：FFAB转向器转向器FF 1.
11、1.6 力偶的概念及性质力偶的概念及性质工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件符号符号规定：定： 力偶使物体逆力偶使物体逆时针转动时取取正正；反之，；反之，取取负负。 力偶只能使物体在力偶作用面内转动。转动效应用力偶矩力偶只能使物体在力偶作用面内转动。转动效应用力偶矩来度量。来度量。平面力偶矩为代数量，单位：平面力偶矩为代数量，单位： Nm 或或 kNm力偶矩定义式力偶矩定义式 m(F,F) m= F ddFFAB1.1 静力学基本概念静力学基本概念1.1.6 力偶的概念及性质力偶的概念及性质工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件m340 5 sin30 100 kNmm160 kNm
12、m220 3 sin60 51.96 kNm1m60kN60kN30 40kN40kN5mAB20kN20kN60 3mBA1.1 静力学基本概念静力学基本概念1.1.6 力偶的概念及性质力偶的概念及性质工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件1.1.力偶的特点力偶的特点力偶的特点力偶的特点力偶不能合成为一个合力，也不能用一个力来平衡，力偶力偶不能合成为一个合力，也不能用一个力来平衡，力偶 只能有力偶来平衡。只能有力偶来平衡。力偶中两个力在任一坐标轴上的投影的代数和恒为零。力偶中两个力在任一坐标轴上的投影的代数和恒为零。xFFF与与F等值、反向等值、反向证明：证明：1.1 静力学基本概念静力
13、学基本概念1.1.6 力偶的概念及性质力偶的概念及性质力偶力偶对其作用面内任一点的力矩的代数和恒等于力偶矩。其作用面内任一点的力矩的代数和恒等于力偶矩。 即：力偶即：力偶对物体物体转动效效应与矩心无关。（与力矩有与矩心无关。（与力矩有别）FFdOa对平面内任一点对平面内任一点O取矩：取矩：mO (F) mO (F) F (d+a) F a F d mO(F，F)工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件2.2.力偶的三要素力偶的三要素力偶的三要素力偶的三要素1.1 静力学基本概念静力学基本概念1.1.6 力偶的概念及性质力偶的概念及性质力偶对物体的转动效应，取决于以下三个要素：（1）力偶矩的）
14、力偶矩的大小大小；（3）力偶的）力偶的作用面作用面。m1m2（2）力偶的）力偶的转向转向。（使物体的转动方向）。（使物体的转动方向）工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件转向器转向器PP转向器转向器PP2m50kN50kN2m50kN50kN3 3、力偶的等效、力偶的等效、力偶的等效、力偶的等效推论推论1：力偶可以在作用面内任意转动和移动，而不影响它对：力偶可以在作用面内任意转动和移动，而不影响它对刚体的作用。刚体的作用。同平面内的两个力偶，如果力偶矩相等，则两力偶彼此等效。同平面内的两个力偶，如果力偶矩相等，则两力偶彼此等效。1.1 静力学基本概念静力学基本概念1.1.6 力偶的概念及性
15、质力偶的概念及性质2m50kN50kN4m25kN25kN推论推论2：只要保持力偶矩的大小和转向不变的条件下，：只要保持力偶矩的大小和转向不变的条件下，可以可以同同时改变力偶中力和力偶臂的大小时改变力偶中力和力偶臂的大小，而不改变对刚体的作用。，而不改变对刚体的作用。工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件平面力偶可用带箭头的弧线来表示。平面力偶可用带箭头的弧线来表示。m 表示力偶矩的大小，箭头代表转向。表示力偶矩的大小，箭头代表转向。2m50kN50kN100kNm2m30kN30kN60kNm100kNm60kNm3 3、力偶的等效、力偶的等效、力偶的等效、力偶的等效1.1 静力学基本概
16、念静力学基本概念1.1.6 力偶的概念及性质力偶的概念及性质工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件 作用在作用在物体物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。边构成的平行四边形的对角线确定。 FR=F1+F2 AA1. 2 静力学基本原理静力学基本原理1.2.1 力的平行四边形规则（矢量合成法则）力的平行四边形规则（矢量合成法则）工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件（）简化：力三角形的法则。（）简化：力三角形的法
17、则。（）这个公理表明了最简单力系的简（）这个公理表明了最简单力系的简化规律，它是复杂力系简化的基础，也化规律，它是复杂力系简化的基础，也是力分解的基础。是力分解的基础。简化简化合力的大小与方向与分力次序无关。合力的大小与方向与分力次序无关。或或OOO1. 2 静力学基本原理静力学基本原理1.2.1 力的平行四边形规则（矢量合成法则）力的平行四边形规则（矢量合成法则）工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件 作用在作用在刚体刚体上的两个力，使刚体保持平衡的上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条必要和充分条件件是这两个力的大小相等，方向相反，且在同一直线上。是这两个力的大小相等，方向相反，且在
18、同一直线上。 如图所示。如图所示。必要性：必要性：刚体、受二力、平衡刚体、受二力、平衡 二力等值、反向、共线。二力等值、反向、共线。充分性：充分性：刚体、受等值、反向、共线二力刚体、受等值、反向、共线二力 刚体平衡。刚体平衡。1.2.2 二力平衡公理二力平衡公理对刚体充分必要，对变形体不充分。对刚体充分必要，对变形体不充分。作用在同一刚体上两个等值、反向、共线的力为作用在同一刚体上两个等值、反向、共线的力为最简单的平衡力系最简单的平衡力系最简单的平衡力系最简单的平衡力系。1. 2 静力学基本原理静力学基本原理工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件 分析结构的受力时，先分析二力杆。利用二力平
19、衡公理可确定分析结构的受力时，先分析二力杆。利用二力平衡公理可确定二力的作用线二力的作用线沿两受力点连线，力的指向可以假设。例如沿两受力点连线，力的指向可以假设。例如刚体只受二力平衡，不管其形状如何，称该刚体为刚体只受二力平衡，不管其形状如何，称该刚体为二力二力二力二力构件构件构件构件。不计各杆自重：一是各杆重力比载荷小的多，可以略去。不计各杆自重：一是各杆重力比载荷小的多，可以略去。 二是将复杂问题简单化，先不计重力。二是将复杂问题简单化，先不计重力。BCF1F2BCF2F1连接处的结构连接处的结构CBAP1. 2 静力学基本原理静力学基本原理1.2.2 二力平衡公理二力平衡公理工程力学陈天
20、富冯贤桂编著重庆大学出版社课件A二力构件二力构件受两个力而平衡的构件。受两个力而平衡的构件。不是二力构件不是二力构件1. 2 静力学基本原理静力学基本原理1.2.2 二力平衡公理二力平衡公理工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件1.2.3 加减平衡力系公理加减平衡力系公理 在作用于刚体的已知力系中，加上或减去任一在作用于刚体的已知力系中，加上或减去任一平衡力系平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。并不改变原力系对刚体的作用效果。ABAB20kN20kN1. 2 静力学基本原理静力学基本原理工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件ABABAB加减平衡加减平衡力系公理力系公理效果相同效果
21、相同力偶等力偶等效表示效表示效果相同效果相同力的可传性原理：力的可传性原理：力力沿作沿作用线用线在刚体内部在刚体内部可以任意移动，可以任意移动，不改变不改变对刚体的作用效果。对刚体的作用效果。FBFA效果相同效果相同dm = mB( F )推理推理推理推理1 1 力的平移定理力的平移定理力的平移定理力的平移定理 作用在刚体上的力，可以作用在刚体上的力，可以平行移动平行移动到到刚体内刚体内任一点，为任一点，为不改变对刚体的作用效果，必须同时附加一个力偶，其力偶不改变对刚体的作用效果，必须同时附加一个力偶，其力偶矩等于原来力对新作用点的矩。矩等于原来力对新作用点的矩。m1. 2 静力学基本原理静力
22、学基本原理1.2.3 加减平衡力系公理加减平衡力系公理 工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件AB分解分解合成合成ABMM = MB( F )用于分析任意力系的简化、讨论力对物体的作用效应。用于分析任意力系的简化、讨论力对物体的作用效应。ABAB等效等效MM = MB( F )即即推理推理推理推理1:1:力的平移定理力的平移定理力的平移定理力的平移定理1. 2 静力学基本原理静力学基本原理1.2.3 加减平衡力系公理加减平衡力系公理 工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件FF攻丝攻丝丝锥丝锥绞杠绞杠F攻丝不允许单手操作攻丝不允许单手操作推理推理推理推理1:1:力的平移定理力的平移定理力
23、的平移定理力的平移定理1. 2 静力学基本原理静力学基本原理1.2.3 加减平衡力系公理加减平衡力系公理 工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件 作用于作用于刚体刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体体内内任意一点，并不改变该力对任意一点，并不改变该力对刚体刚体的作用。的作用。推理推理推理推理2 2：力的可传性原理力的可传性原理力的可传性原理力的可传性原理对于刚体，对于刚体，力的三要素可改为力的力的三要素可改为力的大小、方向、作用线。大小、方向、作用线。AA三力大小相等。三力大小相等。BBB1. 2 静力学基本原理静力学基本原理1.2.3 加减平衡力
24、系公理加减平衡力系公理 工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件推理推理推理推理3 3： 三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理三力平衡汇交定理 作用在刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力作用线汇交作用在刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力作用线汇交于一点，则此三个力必在同一平面内，且第三个力的作用线通过于一点，则此三个力必在同一平面内，且第三个力的作用线通过汇交点。汇交点。OOO说明：说明：注意：注意：1、定理的逆不成立；、定理的逆不成立；2、定理的条件。、定理的条件。1. 2 静力学基本原理静力学基本原理1.2.3 加减平衡力系公理加减平衡力系公理 工程力学陈天富冯贤桂编著重庆
25、大学出版社课件1.2.4 作用和反作用公理作用和反作用公理 两两物体物体间的作用力和反作用力总是同时存在，大小相等、间的作用力和反作用力总是同时存在，大小相等、方向相反，沿着同一直线，分别作用在这两个相互作用的物体上。方向相反，沿着同一直线，分别作用在这两个相互作用的物体上。（3 3）作用力与反作用力分别作用在两个物体上，因此，不能作用力与反作用力分别作用在两个物体上，因此，不能相互平衡。相互平衡。注意：注意：（1 1）表明力总是成对出现的。有作用力，必有反作用力。表明力总是成对出现的。有作用力，必有反作用力。（2）揭示了物体间相互作用力的揭示了物体间相互作用力的定量定量关系，是关系，是分析物
26、体之间分析物体之间受力的常用原则。受力的常用原则。1. 2 静力学基本原理静力学基本原理工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件1.3.1 基本概念基本概念能主动使物体产生运动（或运动趋势）的力。如重能主动使物体产生运动（或运动趋势）的力。如重力、人力、载荷。力、人力、载荷。 非自由体：非自由体：凡是受到周围物体的限制（或阻碍）不能在某些方凡是受到周围物体的限制（或阻碍）不能在某些方向运动的物体为非自由体。向运动的物体为非自由体。Q 自由体：自由体：在任何方向运动都不受限制的物体为自由体。在任何方向运动都不受限制的物体为自由体。工程中结构或机械的任意零部件均为非自由体。工程中结构或机械的任意
27、零部件均为非自由体。 主动力主动力：剪切机构剪切机构1.3 约束和约束力约束和约束力 受力分析受力分析工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件 约束与约束力：约束与约束力：对非自由体某些方向运动（或运动趋势）起限制或对非自由体某些方向运动（或运动趋势）起限制或阻碍作用的周围物体为非自由体的约束。阻碍作用的周围物体为非自由体的约束。QBAC约束：约束：1.3 约束和约束力约束和约束力 受力分析受力分析1.3.1 基本概念基本概念工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件大小：大小：由平衡条件来确定。由平衡条件来确定。 约束与约束力：约束与约束力：约束与约束力：约束与约束力： 对非自由体某些方向
28、运动（或运动趋势）起阻碍或对非自由体某些方向运动（或运动趋势）起阻碍或限制作用的周围物体为非自由体的约束。限制作用的周围物体为非自由体的约束。约束给予被约束物体的阻碍运动的力。约束给予被约束物体的阻碍运动的力。方向：方向：总是与约束所能阻碍的运动方向相反；总是与约束所能阻碍的运动方向相反；作用点：作用点：一般在约束与被约束物体的接触点；一般在约束与被约束物体的接触点；约束力特点：约束力特点：约束力：约束力：对约束反力的分析是受力分析的重点。对约束反力的分析是受力分析的重点。约束：约束：1.3 约束和约束力约束和约束力 受力分析受力分析1.3.1 基本概念基本概念工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学
29、出版社课件特殊情况：特殊情况：链条或胶条或胶带也都只能承受拉力。也都只能承受拉力。当它当它们绕在在轮子上，子上，对轮子的子的约束反力用束反力用其其张力来表示，沿力来表示，沿轮缘的切的切线方向。方向。约束力：约束力：作用在接触点，作用在接触点，沿着柔体沿着柔体的中心线，背离被约束的中心线，背离被约束 物体，物体，恒为拉力恒为拉力。1.柔体约束：柔体约束：由柔软而不可伸长的、无重的绳索、链条、皮带等由柔软而不可伸长的、无重的绳索、链条、皮带等 柔体构成约束柔体构成约束。限制的运动：限制的运动：沿着柔体的中心线，离开柔体的运动。沿着柔体的中心线，离开柔体的运动。PFTFT1FT1FT2FT2FT1F
30、T2QFT1.3.2 常见的约束类型常见的约束类型1.3 约束和约束力约束和约束力 受力分析受力分析工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件BCAQBAQ作用点作用点在接触点在接触点处，方位方位沿接触表面的公法沿接触表面的公法线，并，并指向指向 被被约束物体，称束物体，称为法向反力。法向反力。恒恒为压力（指向被力（指向被约束物束物体的力）体的力）。（）相互接触物之一为圆，公法线过接触点和圆心（）相互接触物之一为圆，公法线过接触点和圆心连线连线。 2.光滑面约束光滑面约束（光滑接触表面）（光滑接触表面）阻碍物体沿接触表面阻碍物体沿接触表面公公法线法线并指向约束的运动并指向约束的运动。两种特殊情
31、况：两种特殊情况：（）相互接触物之一为直线，公法线与直线（）相互接触物之一为直线，公法线与直线垂直垂直。（若不加说明，以后涉及的接触面都为光滑面）（若不加说明，以后涉及的接触面都为光滑面）约束力：束力：限制的运限制的运动：FNAFNBFNAFNAFNBFNCAQ1.3.2 常见的约束类型常见的约束类型1.3 约束和约束力约束和约束力 受力分析受力分析工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件（径向（径向）分度圆法线分度圆法线分度圆切线分度圆切线分度圆分度圆Fr FtFn作用点作用点在接触点在接触点处，方位方位沿接触表面的公法沿接触表面的公法线，并，并指向指向 被被约束物体，称束物体，称为法向反
32、力。法向反力。恒恒为压力（指向被力（指向被约束物束物体的力）体的力）。2.光滑面约束光滑面约束（光滑接触表面）（光滑接触表面）阻碍物体沿接触表面阻碍物体沿接触表面公公法线法线并指向约束的运动并指向约束的运动。（若不加说明，以后涉及的接触面都为光滑面）（若不加说明，以后涉及的接触面都为光滑面）约束力：束力：限制的运限制的运动：1.3.2 常见的约束类型常见的约束类型1.3 约束和约束力约束和约束力 受力分析受力分析工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件3、铰链约束、铰链约束构成：构成：仅在与销钉轴线垂直的平面内讨论问题，即仅在与销钉轴线垂直的平面内讨论问题，即平面铰链。平面铰链。简化画法简化
33、画法1.3.2 常见的约束类型常见的约束类型1.3 约束和约束力约束和约束力 受力分析受力分析工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件铰链实例铰链实例工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件AB铰链约束力：铰链约束力：u铰链约束实质为销和杆之间的光滑面约束。铰链约束实质为销和杆之间的光滑面约束。RRRRAB约束实质及约束实质及反力画法：反力画法：u在具体问题中，主动力不同，接触点也不相同。因此反力不能统在具体问题中，主动力不同，接触点也不相同。因此反力不能统一画出。一画出。uu为便于计算，一般画成正交分力，指向可以假设。为便于计算，一般画成正交分力，指向可以假设。为便于计算，一般画成正交分
34、力，指向可以假设。为便于计算，一般画成正交分力，指向可以假设。以后通过计算以后通过计算可确定力的实际方向。可确定力的实际方向。FxFyAFyFxB3、铰链约束、铰链约束1.3.2 常见的约束类型常见的约束类型1.3 约束和约束力约束和约束力 受力分析受力分析工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件B AABFFFFFABFxFyAFyFxBuu受力分析时，销钉可以和任一杆固联。受力分析时，销钉可以和任一杆固联。受力分析时，销钉可以和任一杆固联。受力分析时，销钉可以和任一杆固联。由于孔（销）很小，由于孔（销）很小，一般不画出。一般不画出。F1.3 约束和约束力约束和约束力 受力分析受力分析3、
35、铰链约束、铰链约束1.3.2 常见的约束类型常见的约束类型工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件铰链的简化画法铰链的简化画法（1）固定铰支座固定铰支座限制杆在限制杆在水平、竖直方向的运动（即平面内任何水平、竖直方向的运动（即平面内任何方向的运动）。方向的运动）。构造与简化画法：构造与简化画法：FxFy过铰链中心，作用线不确定，过铰链中心，作用线不确定，一般一般画正交分力。画正交分力。限制的运动：限制的运动：约束力：约束力：1.3.2 常见的约束类型常见的约束类型1.3 约束和约束力约束和约束力 受力分析受力分析3、铰链约束、铰链约束工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件（2）辊轴支座辊
36、轴支座 （活动铰支座）（活动铰支座）AAFN限制杆限制杆垂直于支撑面的运动。垂直于支撑面的运动。构成及简化画法：构成及简化画法：垂直支撑面，方向可设。垂直支撑面，方向可设。限制的运动：限制的运动：约束力：约束力：FNA1.3.2 常见的约束类型常见的约束类型1.3 约束和约束力约束和约束力 受力分析受力分析3、铰链约束、铰链约束工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件（3）链杆约束链杆约束构成及简化画法：构成及简化画法：AAFN1.3.2 常见的约束类型常见的约束类型1.3 约束和约束力约束和约束力 受力分析受力分析3、铰链约束、铰链约束限制杆限制杆沿两铰链中心连线方向的移动。沿两铰链中心连
37、线方向的移动。沿两铰链中心连线，方向可设。沿两铰链中心连线，方向可设。限制的运动：限制的运动：约束力：约束力：工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件剪切机构剪切机构BAC悬臂吊车悬臂吊车铰链实例铰链实例工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件汽车叠板弹簧汽车叠板弹簧工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件4 4、固定端约束、固定端约束、固定端约束、固定端约束构成：构成：构件被牢牢地固定在约束物上。构件被牢牢地固定在约束物上。 在平面问题中，它的约束在平面问题中，它的约束力一般包括三部分：正交的两个力一般包括三部分：正交的两个约束分力和约束力偶。约束分力和约束力偶。限制的运动：限制的运动
38、：杆沿任何方向的移动和转动。杆沿任何方向的移动和转动。约束力：约束力：PBA1.3.2 常见的约束类型常见的约束类型1.3 约束和约束力约束和约束力 受力分析受力分析简化画法简化画法FBxFBymB工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件5.轴承约束轴承约束向心轴承向心轴承向心推力轴承向心推力轴承6.球铰链球铰链FAzFAy1.3.2 常见的约束类型常见的约束类型1.3 约束和约束力约束和约束力 受力分析受力分析工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件分析所要讨论物体的受力情况分析所要讨论物体的受力情况: :有无主动力、在哪些点与其他物体联系有无主动力、在哪些点与其他物体联系（作用）而受到
39、约束反力，其性质如何。（作用）而受到约束反力，其性质如何。(1) 周周围的物体的物体对研究研究对象的作用，用力（象的作用，用力（约束力）表示，束力）表示， 研究研究对象所象所处的状的状态与原与原图中一致。中一致。FTFNABACFNCFT明确研究对象明确研究对象画出分离体图画出分离体图注注意意(2) 画物体受力画物体受力图是解决静力学是解决静力学问题的一个重要步的一个重要步骤。FOyFOxPQQBAC例例1.2画出杆和滑画出杆和滑轮的受力的受力图。PO1.3.3 物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图1.3 约束和约束力约束和约束力 受力分析受力分析工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社
40、课件DC(b)FDFCFD1、先先画画二二力力杆杆的的受受力力图图， 受力方向可设受力方向可设.BDCP45 AW(a)例例1.1 水平梁水平梁AB用斜杆用斜杆CD支撑，支撑， A、C、D三处均为光滑铰链连三处均为光滑铰链连接。均质梁重接。均质梁重P1，其上放置一重为，其上放置一重为P2的电动机。如不计的电动机。如不计CD的自重，的自重，试分别画出杆试分别画出杆CD和梁和梁AB（包括电动机）的受力图。（包括电动机）的受力图。2、销钉联两杆（简单铰），不受主动力，、销钉联两杆（简单铰），不受主动力， 两杆在联接处受力等值反向，两杆在联接处受力等值反向，平行画出。一般认为销钉与任一杆固连，可不画。
41、平行画出。一般认为销钉与任一杆固连，可不画。DABFAxFAyPW1.3.3 物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件AB FA解：解：画出画出AB、BC、整体的受力图。、整体的受力图。例例1.3qCABmmC30FCyFCx mqCBqFByFBx FBx FByCABm FAmCFCyFCx q1.3.3 物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件销钉、滑轮销钉、滑轮TDFAFACACFBFBCCBFBCFACFTDFT例例1.4：构架如图。画出构架如图。画出AC、BC、滑轮、销钉、整体的受力图。、滑轮、销钉、整体的受力图。BACPDFBFA 滑轮滑轮FTDFTFCx FCyFAC FCyFCx销钉销钉FBC1.3.3 物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件CF例例1.5 曲轴压机构。画出圆轮曲轴压机构。画出圆轮A、连杆、连杆BC、冲头、冲头C的受力图。的受力图。MF B C FC FBFN解：解：CBAAM FB FA FC1.3.3 物体的受力分析和受力图物体的受力分析和受力图工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件END本 章 结 束，谢 谢工程力学陈天富冯贤桂编著重庆大学出版社课件
