機械基礎(chǔ)(一)桿件的靜力分析(編輯修改稿)
2025-02-14 00:18 本頁面
【文章內(nèi)容簡介】 2：力偶對其作用面內(nèi)任一點之矩恒為常數(shù)，且等于力偶矩，與矩心的位置無關(guān)（圖 124）。 圖 124力偶對其平面內(nèi)任意點之矩 ○ 為力偶 （ Ｆ ， Ｆ ′） 作用平面內(nèi)任意一點 。 M○ （ Ｆ ， Ｆ ′） ＝ Ｆ ′x+Ｆ （ x+d）= Ｆ ′x+Ｆ x+Ｆ d） ＝ +Ｆ d ＝ M（ Ｆ ， Ｆ ′） 4．力偶的性質(zhì) 性質(zhì) 1：力偶中的兩個力在其作用面內(nèi)任意坐標軸上的投影的代數(shù)和等于零，如圖 123所示，因而 力偶無合力，也不能和一個力平衡，力偶只能用力偶來平衡 。 第 1章 桿件的靜力分析 推論 1： 力偶可在其作用面內(nèi)任意轉(zhuǎn)移，而不改變它對剛體的作用效果（圖 125）。 擰瓶蓋時 ， 可將力夾在 A、 B位置或 C、 D位置 ， 其效果相同 。 圖 125力偶在作用面內(nèi)任意轉(zhuǎn)動 推論 2：只要保持力偶矩的大小和轉(zhuǎn)向不變，可以同時改變力偶中力的大小和力偶臂的長短， 而不改變其對剛體的作用效果（圖 126）。 圖 126力偶的等效 力偶可用 力和力偶臂 來表示，或用 帶箭頭的弧線 表示，箭頭表示力偶的轉(zhuǎn)向， M表示力偶矩的大小。 第 1章 桿件的靜力分析 力的平移定理 力的平移定理 —— 若將作用在剛體某點（ A點）的力（ F）平行移到剛體上任意點（ O點）而不改變原力的作用效果，則必須同時附加一個力偶，這個力偶的力偶矩等于原來的力對新作用點之矩。 圖 127力的平移定理 圖 128 書本的受力 觀察如圖 128所示書本的受力和運動情況， C點為書本的質(zhì)心，（ a）圖中力通過書的質(zhì)心，書只有移動；（ b）圖中力不通過書的質(zhì)心，書不僅有移動，還有轉(zhuǎn)動。 第 1章 桿件的靜力分析 167。 約束、約束力、力系和受力圖 約束與約束力 1．自由體和非自由體 在工程實際中，有些物體可以在空間自由運動，獲得任何方向的位移，這些物體稱為 自由體 。例如，在空間航行的飛機、飛行的炮彈等。 另一些物體在空間的運動受到其他物體的限制，使其在某些方向不能發(fā)生位移，這些物體稱為 非自由體 。例如，用繩索懸掛的重物、在軌道上行駛的機車。 第 1章 桿件的靜力分析 2．約束和約束力 約束： 限制非自由體運動的物體 。如滾動軸承中的內(nèi)、外圈是滾動體的約束，繩是燈的約束，軸承是轉(zhuǎn)軸的約束。 既然約束限制了物體的某些運動，所以一定有約束力作用于物體上。 約束力： 約束對被 約束 物體的作用力 ，也叫約束反力。由于約束限制了物體某一方向的運動，故約束力的方向總是與該約束所限制的運動方向相反，這是確定約束力方向的基本原則。 第 1章 桿件的靜力分析 表 11 主動力與約束力的區(qū)別 主動力 約束力 定 義 使物體運動或有運動趨勢的力，稱為主動力 阻礙物體運動的力，隨主動力的變化而改變，是一種被動力 特 征 大小與方向預先確定，可以改變運動狀態(tài) 大小未知，取決于約束本身的性質(zhì)，與主動力的大小有關(guān)，可由平衡條件求出。約束力的作用點在約束與被約束物體的接觸處。約束力的方向與約束所能限制的運動方向相反 第 1章 桿件的靜力分析 常見的約束類型 1．柔體約束 柔體約束是由柔軟而不計自重的繩索、鏈條、傳動帶等所形成的約束。 如圖 129所示，起吊減速箱蓋時 吊鉤受到繩子的約束力 及 減速箱 B、C處受到繩子的約束力 ； 皮帶對輪的約束力 。 圖 129減速箱蓋和皮帶輪 約束特點：只能承受拉力，不能承受壓力。 約束力的方向：沿著繩索，背離物體。 第 1章 桿件的靜力分析 2．光滑面約束 光滑面約束 是由光滑接觸面所構(gòu)成的約束。當兩物體接觸面之間的摩擦力小到可以忽略不計時，可將接觸面視為理想光滑的約束。 約束特點 ： 只能限制物體沿著接觸面的公法線指向約束物體方向的運動。 約束力的方向：沿接觸表面的公法線，指向物體。 第 1章 桿件的靜力分析 圖 130光滑面約束 第 1章 桿件的靜力分析 圖 131光滑圓柱鉸鏈約束 鉸鏈約束通常分為固定鉸鏈支座、中間鉸鏈、活動鉸鏈支座等幾種類型。 3．光滑圓柱鉸鏈約束 光滑圓柱鉸鏈約束是用銷釘將兩個具有相同直徑圓柱孔的物體連接起來，且不計銷釘與銷釘孔壁之間摩擦的約束（圖 131） 第 1章 桿件的靜力分析 圖 132固定鉸鏈支座及簡化符號 約束特點：能限制物體（構(gòu)件）沿圓柱銷半徑方向的移動，但不限制其轉(zhuǎn)動。 約束力的方向：作用在與銷釘軸線垂直的平面內(nèi)，并通過銷釘中心，但方向待定，工程中常用通過鉸鏈中心的相互垂直的兩個分力 FAX、 FAY表示。 （ 1）固定鉸鏈支座 圓柱銷連接的兩構(gòu)件中，如果連接鉸鏈中有一個構(gòu)件與地基或機架相連，便構(gòu)成固定鉸鏈支座。 第 1章 桿件的靜力分析 圖 133連接鉸鏈（中間鉸鏈）約束 約束特點、約束力的方向與固定鉸鏈支座相同。 （ 2）中間鉸鏈
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