文档介绍：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
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
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
§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
一、刚体静力学基本概念
(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。
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
FR=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。
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。
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)。