機械基礎(chǔ)工程力學分冊第一頁，共六十頁，2022年，8月28日Copyright機械工業(yè)出版社機械基礎(chǔ)—靜力學基本概念及受力分析

機械基礎(chǔ)（工程力學分冊）高職高專ppt課件第二頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械案例導入

如圖所示為一工件的夾緊機構(gòu)，工件能否被夾緊直接關(guān)系到工件的加工精度，其工作過程為活塞桿D在壓力油作用下，推動擺桿AOB繞O點轉(zhuǎn)動，AOB桿的A端推動鉗子鉗子夾緊工件。

機械基礎(chǔ)（工程力學分冊）高職高專ppt課件第三頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械第2單元靜力學基本概念及受力分析

靜力學基本概念

1物體的受力分析與受力圖

4靜力學基本公理

2約束與約束反力

3課堂練習6綜合案例分析5機械基礎(chǔ)（工程力學分冊）高職高專ppt課件第四頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械學習目標1理解靜力學的基本概念——剛體、力、平衡和約束

2掌握靜力學公理及其應(yīng)用范圍

3掌握工程中常見的約束和約束反力的畫法，能熟練而正確地畫出工程實物及物體系統(tǒng)的受力圖

第五頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械學習重點和難點

1力、剛體、平衡和約束等概念靜力學公理及其推論

2柔性約束、光滑面約束、鉸鏈約束的特征及約束反力的畫法

3物體系統(tǒng)及分離體的受力分析和受力圖制

第六頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.1靜力學基本概念

靜力學的任務(wù)：就是研究物體在力系的作用下處于平衡與利用平衡條件解決未知力的問題。

平衡:是指物體相對地球處于靜止或勻速直線運動的狀態(tài)。2.1.1剛體的概念所謂剛體就是在力的作用下不變形的物體。在靜力學中所研究的物體只限于剛體，故又稱剛體靜力學。由若干個剛體組成的系統(tǒng)稱為物體系統(tǒng)，簡稱物系。

第七頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.1靜力學基本概念2.1.2力的概念

1.力的概念：力是物體間的相互機械作用。

力對物體的作用會產(chǎn)生兩種效應(yīng)：（1）外效應(yīng)：指力使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變。（2）內(nèi)效應(yīng)：指力使物體使產(chǎn)生變形。小車的運動

吊車梁的變形

第八頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.1靜力學基本概念2、力的三要素及表示方法（1）力的三要素：力的大小、方向和作用點。力是矢量

（2）力的表示方法（3）力的單位為N（牛頓）或kN（千牛），通常用黑體字母（如F表示）代表力矢，以字母F

代表力的大小。

力的表示法

第九頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.1靜力學基本概念（4）按力與物體接觸的面積可為：集中力、分布載荷

集中力分布載荷第十頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.1靜力學基本概念2.1.3力系的概念（1）力系是指作用于物體上的一群力。（2）平衡力系：物體在力系的作用下處于平衡狀態(tài)，這種力系成為平衡力系。（3）力系的簡化：將復雜的力系進行簡化，而作用效應(yīng)不變的過程稱為力系的簡化。（4）等效力系：若兩個力系對物體的作用效應(yīng)相同，則稱為此兩個力系等效。

第十一頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.2靜力學基本公理1.公理1二力平衡公理剛體受兩個力作用而平衡，其必要與充分的條件是：兩力等值、反向、共線。

二力平衡吊車結(jié)構(gòu)中的直桿-二力平衡實例

第十二頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械

本公理1只適用剛體。對于變形體，它只是平衡的必要條件，而不是充分條件。如圖(a)所示的軟繩受兩個等值、反向、共線的拉力作用可以平衡，而如圖(b)所示的軟繩受兩個等值、反向共線的壓力作用就不能平衡。

2.2靜力學基本公理(a)(b)第十三頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.2靜力學基本公理

二力桿：在兩個力的作用下保持平衡的構(gòu)件稱為二力構(gòu)件，因為工程上，大多數(shù)二力構(gòu)件是桿件，所以常簡稱為二力桿。二力桿可以是直桿，也可以是曲桿。

二力桿的受力特點是：兩個力的方向必在二力作用點的連線上。

二力桿實例-曲桿第十四頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.2靜力學基本公理2.公理2加減平衡力系公理在任意一個力系上，可隨意加上或減去一平衡力系，不會改變原力系對剛體的作用效應(yīng)。本公理成為力系簡化的基本方法之一。

推論1力的可傳性原理作用于剛體上的力可以沿其作用線移至剛體內(nèi)任一點，而不改變原力對剛體的作用效應(yīng)。

第十五頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.2靜力學基本公理☆想一想練一練

如果在車后加一水平力推車，與在車前施加一水平力拉車，其效果是否一樣？如果小車是彈性體效果是否一樣？（請給出得出結(jié)論？）第十六頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.2靜力學基本公理3.公理3力的平行四邊形法則作用于剛體同一點的兩個力可以合成為一個合力，合力也作用于該點，其大小和方向由以這兩個力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對角線所確定。

第十七頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.2靜力學基本公理力的三角形法則：三角形的兩個邊分別表示兩個分力，第三邊表示合力，合力的作用點仍在匯交點。

第十八頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.2靜力學基本公理推論2三力平衡匯交定理物體受三個力作用而平衡時，此三個力的作用線必匯交于一點。

三個力矢量按首尾連接的順序構(gòu)成一封閉三角形。

第十九頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.2靜力學基本公理公理4作用與反作用定律兩個物體間的作用力與反作用力，總是大小相等，方向相反，作用線相同，并分別作用于這兩個物體上。

☆想一想練一練二力平衡公理與作用與反作用定律的區(qū)別？

第二十頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.2靜力學基本公理案例分析第二十一頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力

2.3.1約束與約束反力

（1）約束：一物體的空間位置受到周圍物體的限制時，這種限制就稱為約束。

（2）約束反力：約束限制物體運動的力稱為約束反力或約束力。橋梁結(jié)構(gòu)圖第二十二頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力

1）約束反力作用點：在約束與被約束物體的接觸處2）約束反力的方向：總是與該約束所限制的運動或運動趨勢的方向相反。3）約束反力的大?。菏俏粗?，在靜力學中，可用平衡條件由主動力求出。

第二十三頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力2.3.2工程中常見的約束類型1.柔性約束（1）觀察實例：自行車的鏈傳動、升降臺繩索的聯(lián)接特點。

（2）概念：由繩索、膠帶、鏈條等形成的約束。

第二十四頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力

（3）約束特點：只能承受拉力，不能承受壓力這類約束只能限制物體沿柔索伸長方向的運動。

（4）約束反力的方向：總是沿柔索伸長方向背離被約束物體，常用符號FT

為表示。第二十五頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力

案例分析——柔性約束實例：帶傳動第二十六頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力2.光滑面約束

（1）觀察實例：當摩擦忽略不計，觀察嚙合齒輪的齒面、自行車車輪與地面接觸的特點。

齒輪的嚙合自行車車輪與地面接觸第二十七頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力（2）概念：光滑平面或曲面對物體所構(gòu)成的約束稱為光滑面約束。

光滑面約束第二十八頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力（3）約束特點：只限制物體在接觸點沿接觸面的公法線方向指向約束物體的運動，而不限制物體沿接觸面切線方向的運動。（4）約束反力的方向：通過接觸點沿接觸面公法線方向并指向被約束物體。通常用FN表示。

第二十九頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力案例分析第三十頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力案例2-1如圖2-19所示，木板在水溝中挑起一重為G的球，接觸處的光滑無摩擦，試分別用圖表示出木板、球的受力情況。

第三十一頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力

☆想一想練一練

汽錘鍛打工件時，如果工件偏置，將會使錘頭受力偏心而發(fā)生偏斜，請畫出錘頭的受力圖。

第三十二頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力☆想一想練一練

如圖所示的工件的夾緊機構(gòu)，請判斷哪個構(gòu)件接觸點處屬于光滑面約束？如工件處于夾緊狀態(tài)，你能否畫出該構(gòu)件的受力圖？第三十三頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力3.光滑鉸鏈約束

（1）實例觀察：門窗所用的活頁、鍘刀與刀架的聯(lián)接特點。

（2）概念：采用光滑圓柱定位銷將兩個構(gòu)件相聯(lián)接而形成的約束。

鍘刀機構(gòu)光滑鉸鏈約束第三十四頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力

（3）約束反力：常用兩個通過鉸鏈中心大小未知方向正交的分力Fx、Fy來表示。

光滑鉸鏈約束反力的表示第三十五頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力

（4）若鉸鏈所聯(lián)接的構(gòu)件中有一個是二力構(gòu)件，則鉸鏈約束反力必須按公理1畫在兩個力作用點的連線上。第三十六頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力工程中常見光滑鉸鏈約束的主要有以下三種類型：

（1）固定鉸鏈支座

1）實例觀察：門與門框聯(lián)接、鍘刀與刀架聯(lián)聯(lián)特點。

2）概念：若相聯(lián)的兩個構(gòu)件有一固定，則稱為固定鉸鏈支座。

固定鉸鏈支座鍘刀機構(gòu)實例第三十七頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力

3）約束的特點：限制被約束物體間的相對移動，但不限制物體繞銷軸的相對轉(zhuǎn)動。4）約束反力的方向：通常用兩個通過鉸心大小未知的正交力Fx、Fy來表示。約束反力的表示固定鉸鏈約束的符號表示固定鉸鏈支座第三十八頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力

(2)中間鉸鏈

1）觀察實例：剪刀的兩個刀片聯(lián)接點的特點。2）概念：若相聯(lián)的兩個構(gòu)件均無固定，則稱為中間鉸鏈，簡稱鉸。通常在兩個構(gòu)件連接處用一個小圓圈表示鉸鏈。

中間鉸鏈中間鉸鏈實例第三十九頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力

3）約束的特點：與固定鉸鏈支座約束特點相同。

4）約束反力的方向：它的約束反力與固定鉸鏈約束反力有相同，可以用兩個通過鉸心大小未知的正交力Fx、Fy來表示。中間鉸鏈符號表示第四十頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力（3）活動鉸鏈支座1）實例觀察：橋梁、屋架等結(jié)構(gòu)的聯(lián)接特點。

2）概念：在固定鉸鏈支座下面裝上幾個輥軸，使它能在支承面上任意移動

，就構(gòu)成了活動鉸支座。

活動鉸鏈支座實例活動鉸鏈支座第四十一頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力

3）約束的特點：它只能限制構(gòu)件沿支承面法向的運動，而不能限制切線方向的運動。4）約束反力的方向：通過鉸鏈中心并與支承面相垂直，通常用FN來表示。活動鉸鏈支座約束符號表示約束反力的方向表示第四十二頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力案例2-2

如圖2-26所示，畫出梁AC的受力圖第四十三頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力☆想一想練一練

如圖所示的工件的夾緊機構(gòu)，構(gòu)件AOB是否存在光滑鉸鏈約束？如有請畫出該構(gòu)件的受力圖？第四十四頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力4.固定端約束

（1）實例觀察：外伸房屋的涼臺、裝卡加工用刀具的刀架。

（2）概念：物體的一部分固嵌于另一物體所構(gòu)成的約束稱為固定端約束。

第四十五頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.3約束與約束力（3）約束的特點:固定端約束限制物體在約束處沿任何方向的移動和轉(zhuǎn)動。（4）約束反力的方向：一般可用兩個大小未知的正交約束分力FAx、FAy和一個約束力偶MA來表示固定端約束的力學模型第四十六頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.4物體的受力分析與受力圖基本概念

（1）受力分析：是指在靜力學中，分析所要研究的構(gòu)件（稱為研究對象）上受哪些作用力，并確定每個力的作用位置和方向的過程。（2）分離體：解除約束后的物體稱為分離體。

（3）構(gòu)件的受力圖：在分離體上畫出它所受的全部主動力和約束反力，這種表示構(gòu)件受力情況的簡明圖形稱為構(gòu)件的受力圖。

第四十七頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.4物體的受力分析與受力圖1.繪制受力圖的一般步驟為：（1）確定研究對象，解除約束，畫出研究對象的分離體簡圖；（2）根據(jù)已知條件，在分離體簡圖上畫出的全部主動力；（3）在分離體的每一約束處，根據(jù)約束的類型畫出約束反力。第四十八頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.4物體的受力分析與受力圖案例2-3

重力為P的圓球放在木板AC與墻壁AB之間，如圖2-29a所示。設(shè)板AC重力不計，試作出木板與球的受力圖。

第四十九頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.4物體的受力分析與受力圖

案例2-4

如圖2-30a所示的三鉸拱，由左右兩個半拱通過鉸鏈聯(lián)接而成。各構(gòu)件自重不計，在拱AC上作用有載荷F。試分別畫出拱AC、BC及整體的受力圖。第五十頁，共六十頁，2022年，8月28日機械工業(yè)出版社機械2.4物體的受力分析與受力圖

2.畫受力圖時，須注意以下幾點：（1）必須明確研究對象（2）不要多畫力，也不要漏畫力（3）受力圖上不能再帶約束（4）不要錯畫力的方向（5）分析兩物體之間的作用力與反作用力時，應(yīng)遵循作用、反作用關(guān)系。（6）正確判斷二力構(gòu)件。

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