結(jié)構(gòu)設計中的靜力學平衡.ppt

上傳人:za****8 文檔編號:14785692 上傳時間:2020-07-30 格式:PPT 頁數(shù):43 大?。?.49MB
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1、第一章 結(jié)構(gòu)設計中的靜力學平衡,主要內(nèi)容,第一節(jié) 剛體的概念 第二節(jié) 力的性質(zhì) 第三節(jié) 平面力系的一般簡化 第四節(jié) 零件受力分析與受力圖 第五節(jié) 平面一般力系的平衡 第六節(jié) 摩擦,第一節(jié) 剛體的概念,力是物體間的相互作用。 作用的效應 外效應(運動效應) 內(nèi)效應(變形效應) 兩種效應同時出現(xiàn)。,剛體 在受力情況下保持形狀和大小不變的物體。 外力作用下物體視為剛體的情況: 研究物體受力與運動關(guān)系時; 由平衡條件求解物體所受外力時。 變形體 在研究物體受力與變形的關(guān)系時,認為零件是彈性體。,第一節(jié) 剛體的概念,第二節(jié) 力的性質(zhì),力的基本概念 力的三要素:作用點、方向、大小

2、 對剛體而言,力具有可傳性,,,F,力系的概念 同時作用在同一物體上的許多力。 平面力系 分類 空間力系 等效力系、平衡力系,,,第二節(jié) 力的性質(zhì),匯交力系 平行力系 平面一般力系,二力平衡定律 一個零件受兩個力的作用平衡,則此二力等值、反向、共線。 二力桿 二力桿上二平衡力作用點的連線就是力的作用線。,,第二節(jié) 力的性質(zhì),,三力平衡匯交定理 三力匯交是平衡的必要條件,第二節(jié) 力的性質(zhì),,,,,,,,F1,F2,F3,F3,,F1、F2的合力F3與F3平衡,A,B,C,O,,,例1-1,作用力和反作用力 力是物體間的相互作用力,甲給乙一個作用力時,乙同時給甲一個反作用

3、力,它們大小相等,方向相反,作用于同一條直線上。 作用力和反作用力是不能平衡的,它們分別作用在兩個物體上。,第二節(jié) 力的性質(zhì),例1-A,例1-B,,力的合成圖解法 1、二力合成(平行四邊形定律),,,,FR,C,B,A,O,,,,F1,F2,FR,C,A,O,第二節(jié) 力的性質(zhì),合力大小 合力方位,三角形法則,力的合成圖解法 2、力的分解,第二節(jié) 力的性質(zhì),O2,O1,力的合成圖解法 3、平面匯交力系的合成,第二節(jié) 力的性質(zhì),,FR1,力多邊形OABCDE,,平面匯交力系合成的解析法 1、力在坐標軸上的投影,,,,,,,F,A,B,Fx,Fy,a1,b2,a2,b1,第二節(jié) 力的性質(zhì),,,,平

4、面匯交力系合成的解析法 2、合力投影定理,第二節(jié) 力的性質(zhì),例12,壓緊機構(gòu)如圖示。AB與BC長度相等,自重略去不計;A、B、C三處均為鉸鏈連接,水平推力為F。求滑塊C加于工件上的壓緊力。,工件,力對點之矩 對平面力系 工程上習慣逆時針為“”,第三節(jié) 平面一般力系的簡化,,,,合力矩定理 平面力系的合力對平面內(nèi)任一點的力矩等于各分力對同一點力矩的代數(shù)和。,第三節(jié) 平面一般力系的簡化,,,例1-3,例1-3Z,力偶:大小相等、方向相反、不共線的兩個相互平行的力。 力偶矩:MFd 力偶矩的特點 1、力偶對平面內(nèi)任意點之 力矩代數(shù)和等于力偶矩; 2、力偶無合力(合力為0), 只能用力偶平

5、衡; 3、力偶等效變換性質(zhì)。,第三節(jié) 平面一般力系的簡化,,d,負力偶,平面力偶系的合成,第三節(jié) 平面一般力系的簡化,,,力的平移定理 一個力可以平行于其作用線移到任意點,但必須附加一個力偶,這個力偶的矩等于原力對新作用點之矩,則其作用效果不變。,第三節(jié) 平面一般力系的簡化,,,,F,,,平面一般力系的簡化 任意一個平面力系總可以簡化為一個主矢量R(作用于簡化中心)和一個主矩M(等于力系各力對簡化中心之矩的代數(shù)和)。,第三節(jié) 平面一般力系的簡化,主動力 使機構(gòu)運動或有運動趨勢的力。 約束 限制物體運動的條件。 約束反力 約束限制構(gòu)件運動而給構(gòu)件的力。,第四節(jié) 零件受力分析與受力圖,

6、,,FW,,FN,常見約束及其約束反力 1、柔軟約束 2、光滑面約束 3、固定鉸鏈約束 4、活動鉸鏈約束 5、固定端約束,第四節(jié) 零件受力分析與受力圖,受力圖 1、提取受力分離體 2、畫出主動力 3、用約束反力代替約束,第四節(jié) 零件受力分析與受力圖,A,B,(例),平面一般力系平衡的充要條件 主矢量0,對任一點的主矩0 平衡方程:,第五節(jié) 平面一般力系的平衡,,,,一般工程,A、B、C三點不共線 三個方程、三個未知數(shù),匯交力系,平行力系,or,例15,例15Z,摩擦力 產(chǎn)生條件:存在正壓力,并有運動或運動趨勢。 有害面 消耗部分功,降低效率;發(fā)熱影響精度;磨損影響壽命。 有利面 摩擦傳動

7、、人行走;制動器;鎖緊裝置和螺紋緊固(自鎖性)。,第六節(jié) 摩擦,滑動摩擦基本規(guī)律 靜摩擦力 0 Ff Ffmax 靜摩擦定律 Ffmax = fFN 靜摩擦系數(shù) f,第六節(jié) 摩擦,,,,,,,F,,Ff,,,,,,,,摩擦角 自鎖 主動力F與法線夾角< ,第六節(jié) 摩擦,,,A,,,,,,,,,,,,,,,力的可傳性,剛體 變形體,,匯交力系 平行力系 平面一般力系,,例1-1,如圖示的鋼架,在C點作用一水平力F,尺寸如圖。求支座A和B處的約束反力。鋼架的重量略去不計。,,,例1-A,兩根桿,桿端掛重物,求鉸鏈C對CD桿、鉸鏈A對AB桿的作用。

8、,A,B,,,AB桿是二力桿,CD桿是三力桿,,,,,,例1-B,將力從上圖的作用點位置移到下圖位置,鉸鏈A、B處的作用力是否有變化?,,,,,,,,FC,,FB,,FB,,FA,,,,,,,FB,,FC,,FA,,FB,AC三力桿 CB二力桿,AC二力桿 CB三力桿,C,例1-3,平面上作用兩個平行力F1與F2。已知F1=30N,F(xiàn)2 =20N,d=400mm,試求合力FR之大小、方向及作用線。,,例13Z,求解反向平行力的合力,,問:若兩反向平行力大小相等,方向相反,合力?,,柔軟約束,約束反力沿繩索方向,且只能是拉力。,日光燈,滑輪,,光滑面約束,約束反力經(jīng)過接觸點沿光滑接觸面的法線方向,指向物體,稱為法向壓力或正壓力;不計摩擦。,,A,B,A,固定鉸鏈約束,約束反力通過鉸鏈中心,方向和大小由主動力決定。(兩個未知數(shù)),,,,活動鉸鏈約束,約束反力通過鉸鏈中心,垂直于支承面;不能承受x方向的力。,,,A,固定端約束,約束反力可用一個力偶和兩個相互垂直的分力表示。,,A,,例,,,,,A,D,B,E,C,F,,,,,,,,,例15,簡易起重機如圖,起重臂自重略去不計,求平衡時支座反力和繩子BC的張力。,,B,,A,,2X,例15Z,均勻桿AB重為FW,長為l,在B端作用力為F。不計摩擦,求平衡位置角。,,,A,B,C,,,

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