機(jī)械基礎(chǔ)(一)桿件的靜力分析(編輯修改稿)
2025-02-14 00:18 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 2：力偶對(duì)其作用面內(nèi)任一點(diǎn)之矩恒為常數(shù)，且等于力偶矩，與矩心的位置無(wú)關(guān)（圖 124）。 圖 124力偶對(duì)其平面內(nèi)任意點(diǎn)之矩 ○ 為力偶 （ Ｆ ， Ｆ ′） 作用平面內(nèi)任意一點(diǎn) 。 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(gè)力在其作用面內(nèi)任意坐標(biāo)軸上的投影的代數(shù)和等于零，如圖 123所示，因而 力偶無(wú)合力，也不能和一個(gè)力平衡，力偶只能用力偶來(lái)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(duì)剛體的作用效果（圖 125）。 擰瓶蓋時(shí) ， 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(dòng) 推論 2：只要保持力偶矩的大小和轉(zhuǎn)向不變，可以同時(shí)改變力偶中力的大小和力偶臂的長(zhǎng)短， 而不改變其對(duì)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(lái)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(diǎn)（ A點(diǎn)）的力（ F）平行移到剛體上任意點(diǎn)（ O點(diǎn)）而不改變?cè)Φ淖饔眯Ч?，則必須同時(shí)附加一個(gè)力偶，這個(gè)力偶的力偶矩等于原來(lái)的力對(duì)新作用點(diǎn)之矩。 圖 127力的平移定理 圖 128 書(shū)本的受力 觀察如圖 128所示書(shū)本的受力和運(yùn)動(dòng)情況， C點(diǎn)為書(shū)本的質(zhì)心，（ a）圖中力通過(guò)書(shū)的質(zhì)心，書(shū)只有移動(dòng)；（ b）圖中力不通過(guò)書(shū)的質(zhì)心，書(shū)不僅有移動(dòng)，還有轉(zhuǎn)動(dòng)。 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(shí)際中，有些物體可以在空間自由運(yùn)動(dòng)，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(jī)、飛行的炮彈等。 另一些物體在空間的運(yùn)動(dòng)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(jī)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(yùn)動(dòng)的物體 。如滾動(dòng)軸承中的內(nèi)、外圈是滾動(dòng)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(yùn)動(dòng)，所以一定有約束力作用于物體上。 約束力： 約束對(duì)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(yùn)動(dòng)，故約束力的方向總是與該約束所限制的運(yùn)動(dòng)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(dòng)力與約束力的區(qū)別 主動(dòng)力 約束力 定 義 使物體運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力，稱為主動(dòng)力 阻礙物體運(yùn)動(dòng)的力，隨主動(dòng)力的變化而改變，是一種被動(dòng)力 特 征 大小與方向預(yù)先確定，可以改變運(yùn)動(dòng)狀態(tài) 大小未知，取決于約束本身的性質(zhì)，與主動(dòng)力的大小有關(guān)，可由平衡條件求出。約束力的作用點(diǎn)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(yùn)動(dòng)方向相反 第 1章 桿件的靜力分析 常見(jiàn)的約束類型 1．柔體約束 柔體約束是由柔軟而不計(jì)自重的繩索、鏈條、傳動(dòng)帶等所形成的約束。 如圖 129所示，起吊減速箱蓋時(shí) 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(duì)輪的約束力 。 圖 129減速箱蓋和皮帶輪 約束特點(diǎn)：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(dāng)兩物體接觸面之間的摩擦力小到可以忽略不計(jì)時(shí)，可將接觸面視為理想光滑的約束。 約束特點(diǎn) ： 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(yùn)動(dòng)。 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(dòng)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(gè)具有相同直徑圓柱孔的物體連接起來(lái)，且不計(jì)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(jiǎn)化符號(hào) 約束特點(diǎn)：能限制物體（構(gòu)件）沿圓柱銷半徑方向的移動(dòng)，但不限制其轉(zhuǎn)動(dòng)。 約束力的方向：作用在與銷釘軸線垂直的平面內(nèi)，并通過(guò)銷釘中心，但方向待定，工程中常用通過(guò)鉸鏈中心的相互垂直的兩個(gè)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(gè)構(gòu)件與地基或機(jī)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(diǎn)、約束力的方向與固定鉸鏈支座相同。 （ 2）中間鉸鏈
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