第四章机构的静力分析 ●教学要求 ●教学重点与难点 ●教学内容 返回目录
第四章 机构的静力分析 ⚫教学要求 ⚫教学重点与难点 ⚫教学内容 返回目录
教学要求 掌握刚体静力学、平面机构的静力分析; 熟悉空间力系的平面解法
掌握刚体静力学、平面机构的静力分析； 熟悉空间力系的平面解法。 教学要求
教学重点与难点 重点:受力图的绘制,平面机构的静 力分析、力系的合成与平衡计算 难点:受力图的绘制,空间力系的平 面解法
重点：受力图的绘制，平面机构的静 力分析、力系的合成与平衡计算 难点：受力图的绘制，空间力系的平 面解法。 教学重点与难点
84-1刚体静力学 §4-2平面机构的静力分析 §4-3机械中空间力系分
§4-1 刚体静力学 §4-2 平面机构的静力分析 §4-3 机械中空间力系分析
、刚体静力学基本概念 刚体静力学 (一)力的概念 力是物体间相互的机械作用。力作用对物体产生两种效应:运动状态变 化和形状变化。前者称为运动效应或者外效应;后者称为变形效应或者内效 应。力对刚体只产生运动效应 力的三要素:力的大小、方向和作用点。力是矢量 力的类型:①分布力、集中力;②合力、分力 (二)力的基本性质 1、二力平衡原理 作用于同一刚体上的两个力平衡的充要条件是:两个力的大小相等、方 向相反且作用在同一直线上 2、加减平衡力系原理 在已知力系上加上或减去任意平衡力系,并不改变原力系对刚体的作用 推论1:力的可传性原理 作用于刚体上某点的力,可以沿着它们的作用线移到刚体内任意一点, 并不改变该该力对刚体的作用。 作用于刚体上力的三要素:力的大小、方向和作用线。即作用于刚体上 的力可以沿其作用线移动,力是滑移矢量。 Back
一、刚体静力学基本概念 刚体静力学 （一）力的概念 力是物体间相互的机械作用。力作用对物体产生两种效应：运动状态变 化和形状变化。前者称为运动效应或者外效应；后者称为变形效应或者内效 应。力对刚体只产生运动效应。 力的三要素：力的大小、方向和作用点。力是矢量。 力的类型：①分布力、集中力；②合力、分力 （二）力的基本性质 1、二力平衡原理 作用于同一刚体上的两个力平衡的充要条件是：两个力的大小相等、方 向相反且作用在同一直线上。 2、加减平衡力系原理 在已知力系上加上或减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。 推论1：力的可传性原理 作用于刚体上某点的力，可以沿着它们的作用线移到刚体内任意一点， 并不改变该该力对刚体的作用。 作用于刚体上力的三要素：力的大小、方向和作用线。即作用于刚体上 的力可以沿其作用线移动，力是滑移矢量
3、平行四边形法则 FD=F+F 推论2:三力平衡汇交定理 作用于刚体上三个互相平衡 的力,若其中两个力的作用线汇 交于一点,则第三个力必在同 平面内,且作用线通过汇交点 4、作用与反作用定律 两个物体间相互作用的一对力总是等值、反向、共线,分别作用在这 两个物体上。 A Back
推论2：三力平衡汇交定理 作用于刚体上三个互相平衡 的力，若其中两个力的作用线汇 交于一点，则第三个力必在同一 平面内，且作用线通过汇交点。 3、平行四边形法则 F R=F1+F2 4、作用与反作用定律 两个物体间相互作用的一对力总是等值、反向、共线，分别作用在这 两个物体上
、约束与约束反力 自由体:可以作任意运动的物体 非自由体(受约束体):运动受到其它物体限制的物体。 约束:对物体运动加以限制的其他物体。 约束反作用力(约束反力、约束力或反力):约束对物体作用的力。约 束反力总是作用在被约束物体与约束物体接触处,其方向也总是与该约束所 限制物体运动的趋势方向相反。 主动力:使物体产生可能运动的力; 约束力:约束限制某种可能运动的力 (一)柔性约束 只限制物体沿柔性体伸长方向的运动,对物体只有沿柔性体方向的拉 力,通常用T表示 二)光滑面约束 约束反力作用在接触点处,方向沿接触点公法线、且指向受力物体。 通常用F表示。 Back
自由体：可以作任意运动的物体。 非自由体（受约束体）：运动受到其它物体限制的物体。 约束：对物体运动加以限制的其他物体。 约束反作用力（约束反力、约束力或反力）：约束对物体作用的力。约 束反力总是作用在被约束物体与约束物体接触处，其方向也总是与该约束所 限制物体运动的趋势方向相反。 主动力：使物体产生可能运动的力； 约束力：约束限制某种可能运动的力。 二、约束与约束反力 （一）柔性约束 只限制物体沿柔性体伸长方向的运动，对物体只有沿柔性体方向的拉 力，通常用T表示。 （二）光滑面约束 约束反力作用在接触点处，方向沿接触点公法线、且指向受力物体。 通常用FN表示
F A B Back
、向心轴承(径向轴承) 随着轴所受主动力的不同,轴与孔的接触点位置也随之不同。通常可 用通过轴心的两个大小未知的正交分力RAx、RA表示。RAx、RAy的指向暂可 任意假定。 P Ar (三)光滑铰链约束 铰链C的约束反力用两个大小未知正交分 力RCx、R和RxRy′表示,其中Rx 'z R、R=-R 固定铰支A、B对构件I、I的约束反力分 别为RA、Ry与RBx、RBy 此类约束只限制两物体径向的相对移动, 而不限制两个物体绕铰链中心的相对转动及沿 轴向的移动。 Back
1、向心轴承（径向轴承） 随着轴所受主动力的不同，轴与孔的接触点位置也随之不同。通常可 用通过轴心的两个大小未知的正交分力RAx、RAy表示。RAx、RAy的指向暂可 任意假定。 铰链C的约束反力用两个大小未知正交分 力RCx、RCy和RCx ′RCy ′表示，其中RCx=- RCx、RCy=-RCy ′ 。 固定铰支A、B对构件I、II的约束反力分 别为RAx、RAy与RBx、RBy。 此类约束只限制两物体径向的相对移动， 而不限制两个物体绕铰链中心的相对转动及沿 轴向的移动。 （三）光滑铰链约束
(四)其它约束 1、滚动支座 约束性质与光滑面约束相同,其约束反力必垂直于支承面,且通过铰链中 通常用表示其法向约束反力。 2、球铰链 通过圆球和球壳将两个构件连接在一起的约束称为球铰链。它使构件的球 心不能有任何位移,但构件可绕球心任意转动。其约束力应是通过球心但方向 不能预先确定的一个空间力,可用三个正交分力RAx、RA、R表示。 3、止推轴承 它能限制轴的径向位移外,还能限制轴沿轴向的位移。其约束反力有三个 正交分量RA、RA、RAx 三、物体的受力分析和受力图 一)受力图画法及步骤 1、取分离体根据题意选取研究对象,用尽可能简明的轮廓将它单独画出; 2、在分离体上画出全部主动力; 3、在分离体上原来存在的约束(即与其它物体相联系、相接触)的地方, 按照约束类型逐一画出约束反力(即解除约束而以约束反力代之)。 Back
（四）其它约束 1、滚动支座 约束性质与光滑面约束相同，其约束反力必垂直于支承面，且通过铰链中 心。通常用RN表示其法向约束反力。 2、球铰链 通过圆球和球壳将两个构件连接在一起的约束称为球铰链。它使构件的球 心不能有任何位移，但构件可绕球心任意转动。其约束力应是通过球心但方向 不能预先确定的一个空间力，可用三个正交分力RAx、RAy、RAz表示。 3、止推轴承 它能限制轴的径向位移外，还能限制轴沿轴向的位移。其约束反力有三个 正交分量RAx、RAy、RAz。 三、物体的受力分析和受力图 （一）受力图画法及步骤 1、取分离体 根据题意选取研究对象，用尽可能简明的轮廓将它单独画出； 2、在分离体上画出全部主动力； 3、在分离体上原来存在的约束（即与其它物体相联系、相接触）的地方， 按照约束类型逐一画出约束反力（即解除约束而以约束反力代之）