,机械基础,P.33,课件制作：,重庆市涪陵区职教中心,数控组,胡志恒,全国中职机械类统编教材,（高教版）,栾学钢等主编,第二章 杆件的静力学分析,机械基础P.33 课件制作：全国中职,任务描述,第二章 杆件的静力分析,P.33,杆件,一般把长度大于直径,5,倍的机件称为杆件，是机械零件中比较典型的类型。,机械零件受力,平衡,，才能保持正确的形态。,本章学习,静力学,的基本知识，讨论物体平衡的基本规律，为分析、解决实践中的问题打下基础。,任务描述第二章 杆件的静力分析P.33 杆件,力的概念与,基本性质,杆件的静力分析,力的概念,力的基本性质,力矩、力偶与力的平移,力矩,力偶,力的平移定理,本章知识结构,第二章 杆件的静力分析,P.33,约束、约束反力、力系和受力图的应用,约束与约束力,力系,受力图,平面力系的平衡方程及应用,平面力系的平衡方程,齿轮与轴的受力分析,力的概念与杆件的静力分析力的概念力矩、力偶与力的平,考纲要求,第一章 机械零件的精度,P.13,近年来,高考,本章内容占比较小，主要是概念分析为主，没有出现计算题。,（,1,）,理解力的概念及力的基本性质,（,2,）能作物体受力图,考纲要求第一章 机械零件的精度P.13,第一节 力的概念与基本性质,一,、,力的概念,P.34,构件,受力,后的三种情况：一是平衡；二是变速运动；三是变形以至破坏。,一、,力的概念,力：,是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的运动状态或形状发生改变。,力的三个要素：,力的大小、方向和作用点。,力是矢量：,力是一个既有大小，也有方向的矢量。,力的单位：,N,（牛顿），,KN,、,MN,第一节 力的概念与基本性质P.34 构件受力后的三,第一节 力的概念与基本性质,二,、,力的基本性质,P.34,力的基本性质，有四大公理（定律），,是本章重要基础，高考题时有概念题出现。,（,1,）作用与反作用,作用力与反作用力同时存在，两力的大小相等方向相反，沿着同一直线分别作用在两个相互作用的物体上。,特征：,“等值、反向、共线、,异体,”,第一节 力的概念与基本性质P.34 力的基本性质，,第一节 力的概念与基本性质,二,、,力的基本性质,P.34,（,2,）,二力平衡公理,使刚体在两个力作用下维持平衡状态的必要和充分条件是：两个力大小相等、方向相反且作用在同一条直线上。,特征：,“等值、反向、共线、,同体,”,第一节 力的概念与基本性质P.34 （2）二力,第一节 力的概念与基本性质,二,、,力的基本性质,P.34,（,3,）力的平行四边形法则,作用在物体上同点的两个力，可以合成一个合力，合力的作用点仍在该点，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来表示，即合力为原两力的矢量和。力可能合成，也可以分解。,矢量表达式：,F,R,=F,1,+F,2,A,F,1,F,2,F,R,力的合成：,第一节 力的概念与基本性质P.34 （3）力的,A,第一节 力的概念与基本性质,二,、,力的基本性质,P.35,（,3,）力的平行四边形法则,矢量表达式：,F,R,=F,1,+F,2,力的分解：,一个力可以分解成任意两个方向的分力。,A,F,1,F,2,F,R,Fx,Fy,F,R,y,x,上两图中哪种情况更省力？,A第一节 力的概念与基本性质P.35 （3）力,第一节 力的概念与基本性质,二,、,力的基本性质,P.35,（,3,）力的平行四边形法则,矢量：,F,R,=F,1,+F,2,例：,2,1,如图所示，物体重量为,G,20KN,，放在与水平面成,=30,角的斜面上，试将重量,G,分解为沿斜面方向和垂直于斜面方向。,解：,根据题意要求，将重力沿斜面方向和垂直于斜面方向按平行四边形法则进行分解。,沿斜面的分力,F,1,=G sin,=20,sin 30=10 KN,沿垂直于斜面的分力,F,2,=G cos,=20,cos 30=17.32 KN,讨论：,F1,具有使物体沿斜面向下滑动的作用，,F2,具有压向斜面的作用。,第一节 力的概念与基本性质P.35 （3）力的,第一节 力的概念与基本性质,二,、,力的基本性质,P.36,观察与思考,如图所示，两人抬水桶时，两人手臂之间的夹角,大一些还是小一些更省力？,第一节 力的概念与基本性质P.36观察与思考,1.,力的三要素是,、,和,。,2.,力是使物体的,发生变化或使物体产生,的物体间的相互机械作用。,3.,作用于刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的必要和充分条件是,且作用在,上。,4.,作用力与反作用力总是,，两力的大小,方向,，沿着同一直线分别作用在,相互作用的物体上。,5.,只受,力的作用并处于,状态的物体称为二力构件。,大小,方向,作用点,运动状态,变形,两力大小相等，方向相反,同一直线,同时存在,相等,相反,两个,两个,平衡,第一节 力的概念与基本性质,巩固练习,P.36,1.力的三要素是 、,用,扳手拧螺母,时，螺母的转动与力F的大小和方向有关外，还与点O到力作用线的距离h有关。,讨论：,距离h越大，转动的效果就越好，且越省力，反之则越差。显然，当力的作用线通过螺母的转动中心时，则无法使螺母转动。,第二节 力矩、力偶与力的平移,一,、,力矩,P.36,杠杆增加力臂,力与力臂,用扳手拧螺母时，螺母的转动与力F的大小和方向有关外,力,对点的矩,：力F对某点O的矩等于力的大小与点O到力的作用线距离h的乘积。记作,M,o,（F）F,d,式中，点O称为,矩心,，h称为,力臂,，F,d,表示力使物体绕点O转动效果的,大小,，,式中，,正负号则表明：Mo（F）是一个代数量，可以用它来描述物体的,转动方向,。,力矩的方向,：,使物体逆时针方向转动的力矩为正，反之为负。力矩的,单位,为牛顿米（Nm）,或,KN,m。,第二节 力矩、力偶与力的平移,一,、,力矩,P.37,讨论,：,力矩为,0,，有两种情况：一是力为,0,，还有就是力臂为,0.,力对点的矩 ：力F对某点O的矩等于力的大小与点O到,力偶：,大小相等、方向相反，但不作用在同一作用线上的一对平行力。,注意，力偶不是二力平衡，力偶只有转动效应，而没有移动效应。,第二节 力矩、力偶与力的平移,二,、,力偶,P.37,（1）,力偶矩的大小,（2）,力偶的转向 在作用面内，顺时针、逆时针（为正）,（3）,力偶作用面的方位（略）,力偶的三要素,力偶：大小相等、方向相反，但不作用在同一作,力的平移定理,作用在刚体上A点处的力F，可以平移到刚体内任意点O，但必须同时附加一个力偶，其力偶矩等于原来的力F对新作用点O的矩。这就是力的平移定理。,第二节 力矩、力偶与力的平移,三,、,力的平移定理,P.39,力的平移定理 作用在刚体上A点处的力F,例,2,2,第二节 力矩、力偶与力的平移,三,、,力的平移定理,P.39,例,2,3,例22 第二节 力矩、力偶与力的平移P.39,约束：,对某一物体的运动起限制作用的周围其他物体,。例如，钢轨是火车的约束。,约束反力：,约束能阻挡物体某些方向的运动，因此必然会施加力在物体上，这些力称为约束力或约束反力，简称反力。,约束力的方向：,总是,与其所限制的物体的运动方向或趋势相反。,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用,一,、,约束与约束力,P.40,约束：对某一物体的运动起限制作用的周围其他物体。例如，钢,约束类型：,在实际中存在着各种各样的约束，工程中一般将一些常见的约束理想化，归纳为几种基本类型，并根据各种约束的特性定性地给出其约束力的情况。,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用,一,、,约束与约束力,P.40,1.,柔性约束,组成：,由柔性构件对物体的约束。如绳、链条等对物体的约束。,特点：,约束力通过柔性构件的中心，,约束反力方向：,总是背离物体方向的拉力。,约束类型：在实际中存在着各种各样的约束，工程,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用,一,、,约束与约束力,P.40,2.,光滑面约束,组成：,由光滑接触面构成的约束。且是理想光滑的约束（忽略摩擦）。,约束特点：,不论接触面是平面或曲面，只能限制物体沿着接触面的公法线指向约束物体方向的运动。,约束反力方向：,通过接触点，沿着接触面公法线方向，指向被约束的物体，通常用,N,表示。,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用P.40,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用,一,、,约束与约束力,P.41,3.,铰链约束,组成：,两物体分别钻有直径相同的圆柱形孔，用一圆柱形销钉连接起来，在不计摩擦时，即构成光滑圆柱形铰链约束，简称铰链约束。,约束特点：,这类约束只能确定铰链的约束反力为一通过销钉中心、而大小和方向还没有预先确定的未知力。通常此力就用两个大小未知的正交分力来表示。,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用P.41,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用,一,、,约束与约束力,P.41,3.,铰链约束,铰链约束分类：,这类约束有连接铰链、固定铰链支座、活动铰链支座等。,（,1,）连接铰链,（中间铰链）约束（略）,两构件用圆柱形销钉连接且均不固定，即构成连接铰链，其约束反力用两个正交的分力,x,和,y,表示，,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用P.41,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用,一,、,约束与约束力,P.41,3.,铰链约束,（,2,）,固定铰链支座约束,如果连接铰链中有一个构件与地基或机架相连，便构成固定铰链支座，其约束反力仍用两个正交的分力,x,和,y,表示,.,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用P.41,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用,一,、,约束与约束力,P.41,3.,铰链约束,（,3,）,活动铰链约束,在桥梁、屋架等工程结构中经常采用这种约束。在铰链支座的底部安装一排滚轮，可使支座沿固定支承面移动，这种支座的约束性质与光滑面约束反力相同，其约束反力必垂直于支承面，且通过铰链中心。,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用P.41,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用,一,、,约束与约束力,P.41,4.,固定端约束,固定端约束,能限制物体沿任何方向的移动，也能限制物体在约束处的转动。所以，固定端,A,处的约束反力可用两个正交的分力,、,和力矩为,M,的力偶表示。,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用P.41,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用,二,、,力系,P.41,力系：,构件（物体）上有多个力的作用。,平面力系：,构件上的所有力都作用在同一平面内。（简单情况）,1.,平面汇交力系,平面力系中，若各力的延长线能汇交于一点，就是平面汇交力系。,推论：,构件受三个非平行力而平衡时，三力必汇交于一点。,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用P.41,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用,二,、,力系,P.42,2.,平面任意力系,平面力系中，若各力的作用线任意分布，就属于平面任意力系。（各力既不汇交，也不平行。）,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用P.42,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用,三,、,受力图,P.43,物体的,受力分析,，就是要确定研究对象受了那些力以及每个力的作用位置和方向。这是解决力学问题重要的一步。,受力图,的画法可概括为以下几个步骤。,1.,根据问题的要求选取研究对象，画出分离体简图；,2.,画出分离体所受的全部主动力；,3.,在分离体上原来存在约束的地方，按照约束类型逐一画出约束力,分离体简图,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用P.43,第三节 约束、约束反力、力系和受力图的应用,三,、,受力图,P.43,例,2,4,如所示支撑架，试画出斜杆,CD,和水平梁,AB,的受力图。（不计杆、梁质量。）,分离体简图,二力杆：,一根杆件，如只在两端受到两个力，且处于平衡状态（,二力平衡,），这样的杆称为“二力杆”。其受力特点是杆件受到的两力大小相等，方向相反且在同一直线（两力作用点的连线）上。,第三节