.,1,第一章力的基本運算與物體受力圖的繪制,下一頁,上一頁,第一節(jié)力的概念第二節(jié)力的基本運算第三節(jié)約束與約束力第四節(jié)物體的受力分析、受力圖小結(jié),返回目錄,.,2,第一節(jié)力的概念,一、力的概念,力的概念產(chǎn)生于人類從事的生產(chǎn)勞動之中。當人們用手握、拉、擲及舉起物體時，由于肌肉緊張而感受到力的作用，這種作用廣泛存在于人與物及物與物之間。例如，奔騰的水流能推動水輪機旋轉(zhuǎn)，錘子的敲打會使繞紅的鐵塊變形等等。可見，力作用于物體將產(chǎn)生兩種效果：一種是使物體機械運動狀態(tài)發(fā)生變化，稱為力的外效應；另一種是使物體產(chǎn)生變形，稱為力的內(nèi)效應。,返回首頁,下一頁,上一頁,返回目錄,.,3,綜上所述，在靜力學的范疇內(nèi)，力可定義為：力是物體間的相互作用，這種作將引起物體的機械運動狀態(tài)發(fā)生變化。,返回首頁,下一頁,上一頁,.,4,返回首頁,下一頁,上一頁,F,實踐證明，力對物體的作用效應，是由力的大小、方向和作用點的位置所決定的，這三個因素稱為力的三要素。例如，用扳手擰螺母時，作用在扳手上的力，因大小不同，或方向不同，或作用點不同，它們產(chǎn)生的效果就不一樣。,1力的三要素,.,5,返回首頁,下一頁,上一頁,本書采用我國法定計量單位，力的單位用N（牛頓）或kN（千牛頓）。,2力的單位,.,6,3力的矢量表示,力是矢量常用一個帶箭頭的線段來表示，線段的長度按一定比例代表力的大小，線段的方位和箭頭表示力的方向，其起點或終點表示力的作用位置。該線段的延伸稱為力的作用線。用加粗體字母（如F）代表力矢，而并以明體字母F表示力的大小。,A,F,50N,力的作用線,F=200N,返回首頁,下一頁,上一頁,B,.,7,性質(zhì)1（兩力平衡公理）作用于同一剛體上的兩個力，使剛體處于平衡狀態(tài)的必要與充分條件是：此兩力必須等值、反向、共線。兩力平衡公理是剛體受最簡單的力系作用時的平衡條件，如一物體僅受兩力作用而平衡，則兩力的作用線必定沿此兩力作用點的連線，這類構(gòu)件常被稱為兩力構(gòu)件。,返回首頁,下一頁,上一頁,A,FAB,B,FBA,FAB,FBA,二、力的性質(zhì),.,8,性質(zhì)2（加減平衡力系原理）在已知力系上，加上或減去任一的平衡力系，不會改變原力系對剛體的作用效應。,推論（力的可傳性原理）作用于剛體上的力，可沿其作用線滑移到任何位置而不改變此力對剛體的作用效應。,返回首頁,下一頁,上一頁,.,9,推論證明,A,B,F1,設(shè)力F作用于剛體上A點。,在力F的作用線上任選一點B，并在B點加一組沿AB的平衡力F1和F2，且使F2FF1。,F2,F1,F,除去F與F1所組成的一對平衡力，剛體上只剩F2，顯然F2F。,返回首頁,下一頁,上一頁,.,10,返回首頁,下一頁,上一頁,力的可傳性原理說明，力是滑移矢量，它可以沿其作用線滑移，但不能任意移至作用線以外的位置。必須指出，力的可傳性原理不適應于研究物體的內(nèi)效應。例如，一根直桿受一對平衡力F、F作用時，桿件受壓，若將兩力互沿作用線移動而易位，則桿變?yōu)槭芾菏莾煞N不同的內(nèi)效應。因此，當研究物體的內(nèi)效應時，力應視為固定矢量。,.,11,性質(zhì)3（力的平行四邊形法則）作用于物體上某點兩力的合力也作用于該點，其大小和方向可用此兩力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對角線來表示。,有時為簡便起見，作圖時可省略AC與DC，直接將F2聯(lián)在F1的末端，通過ABD即可求得合力FR。此法就稱為求兩匯交力合力的三角形法則。按一定比例作圖，可直接量得合力FR的近似值。,FR,F2,F1,A,B,C,D,FR,F2,C,D,B,返回首頁,下一頁,上一頁,.,12,平行四邊形法則說明，力的運算可按矢量運算法則進行，但因力為滑移矢，故限制了合力作用線必須通過前兩力之匯交點，其矢量式為FR=F1+F2式（1-4）的投影式為,（1-4）,FRx=F1x+F2x,FRy=F1y+F2y,（1-5）,返回首頁,下一頁,上一頁,.,13,若有多個力F1，F(xiàn)2，F(xiàn)n匯交作用于物體A處，顯然其合力FR的矢量式為FRF1+F2+FnF式（1-6）的投影式為,（1-6）,（1-7）,FRx=F1x+F2x+Fnx=FxFRy=F1y+F2y+Fny=Fy,式（1-7）即為合力投影定理：力系的合力在某軸上的投影等于力系中各力同軸上投影的代數(shù)和。,返回首頁,下一頁,上一頁,.,14,式（1-6）還可連續(xù)使用力的三角形法則來解決：,為求合力FR，只需將各力F1，F(xiàn)2，F(xiàn)4首尾相接，形成一條折線，最后聯(lián)其封閉邊，從首力F1的始端O指向末力F4的終端所形成的矢量即為合力FR的大小和方向。此法稱為力多邊形法則。上述為兩個或多個匯交力合成的方法。,FR12,F1,FR,O,FRF1+F2+FnF,（1-6）,F2,F3,F4,FR13,返回首頁,下一頁,上一頁,.,15,一個力也可以分解為兩個分力，分解也按力的平行四邊形法則來進行。顯然，由已知力對角線可作無窮多個平行四邊形，故必須附加一定條件，才可能得到確切的結(jié)果。附加條件可能為：1）規(guī)定兩個分力的方向。2）規(guī)定其中一個分力的大小和方向等。,F1,FR,A,F2,F3,F4,返回首頁,下一頁,上一頁,.,16,例如，在進行直齒圓柱齒輪的受力分析時，常將齒面的法向正壓力Fn。分解為推動齒輪旋轉(zhuǎn)的即沿齒輪分度圓圓周切線方向的分力圓周力Ft與指向軸心的壓力徑向力F。若已知Fn與分度圓圓周切向所形成的壓力角為，則,Fn,Ft,Ft=FncosF=Fnsin,F,返回首頁,下一頁,上一頁,.,17,性質(zhì)4（作用和反作用定律）若將兩物體相互作用之一稱為作用力，則另一個就稱為反作用力。兩物體間的作用力與反作用力必定等值、反向、共線，但分別同時作用于兩個相互作用的物體上。,本定律闡明了力是物體間的相互作用，其中作用與反作用的稱呼是相對的，力總是以作用與反作用的形式存在的，且以作用與反作用的方式進行傳遞。這里應該注意兩力平衡公理與作用與反作用定律之間的區(qū)別，前者敘述了作用在同一物體上兩個力的平衡條件，后者卻是描述兩物體間相互作用的關(guān)系。,返回首頁,下一頁,上一頁,.,18,有時我們考察的對象是物系，物系外的物體與物系間的作用力稱為外力，而物系內(nèi)部物體間的相互作用力稱為內(nèi)力。內(nèi)力總是成對出現(xiàn)且呈等值、反向、共線的特點，所以就物系而言，內(nèi)力的合力總是為零。因此，內(nèi)力不會改變物系的運動狀態(tài)。但內(nèi)力與外力的劃分又與所取物系的范圍有關(guān)，隨著所取對象范圍的不同，內(nèi)力與外力又是可以相互轉(zhuǎn)化的。,返回首頁,下一頁,上一頁,退出,.,19,1)力多邊形法則求合力矢的幾何作圖方法。,一、平面匯交力系合成,結(jié)論:平面匯交力系可以合成為一個合力，合力作用線通過匯交點，合力的大小和方向可由力多邊形的封閉邊矢量確定，即等于各分力的矢量和。,矢量表達式：,第二節(jié)力的基本運算,1.幾何法,.,20,2）平面匯交力系平衡的幾何條件,平面匯交力系平衡的必要和充分條件：該力系的合力等于零。,即,平面匯交力系平衡的必要和充分的幾何條件：該力系的力多邊形自行封閉。,.,21,.,22,2.解析法,1）力在直角坐標軸上的投影,力在坐標軸上的投影是代數(shù)量，而分力則是矢量。在直角坐標系中，它們之間的關(guān)系可表達為：,.,23,2）平面匯交力系合成的解析法,先計算出各分力在軸的投影，然后根據(jù)合力投影定理計算出合力的大小與方向余弦。,.,24,3）合力投影定理,合力投影定理合力在某一軸上的投影，等于它的各分力在同一軸上投影的代數(shù)和。,.,25,.,26,二、力偶的概念及其運算法則1力偶的定義,在日常生活及生產(chǎn)實踐中，常見到物體受一對大小相等、方向相反但不在同一作用線上平行力作用。例如圖示的開門鎖，轉(zhuǎn)動駕駛盤及擰水龍頭等。,下一頁,上一頁,F,F,F,F,F,F,返回目錄,.,27,在力學上，以F與d的乘積冠以適當?shù)恼撎栕鳛榱慷攘ε荚谄渥饔妹鎯?nèi)對物體轉(zhuǎn)動效應的物理量，稱為力偶矩，并記作M(F,F)或M，即M(F,F)=M=Fd（1-9）一般規(guī)定，逆時針轉(zhuǎn)動的力偶取正值，順時針取負值。力偶矩的單位為Nm或Nmm。,由實例可知，在力偶的作用面內(nèi)，力偶對物體的轉(zhuǎn)動效應，取決于組成力偶兩反向平行力的大小F、力偶臂d的大小以及力偶的轉(zhuǎn)向。,二、力偶的三要素,下一頁,上一頁,返回首頁,.,28,力偶對物體的轉(zhuǎn)動效應取決于下列三要素：1）力偶矩的大小。2）力偶的轉(zhuǎn)向。3）力偶作用面它的方位表征作用面在空間的位置及旋轉(zhuǎn)軸的方向；作用面方位由垂直于作用面的垂線指向來表征。凡空間相互平行的平面，它們的方位均相同。凡三要素相同的力偶則彼此等效，即它們可以相互置換。,下一頁,上一頁,返回首頁,.,29,性質(zhì)1力偶對其作用面內(nèi)任意點的力矩恒等于此力偶的力偶矩，而與矩心的位置無關(guān)。,三、力偶的性質(zhì),下一頁,上一頁,證明：設(shè)在剛體某平面上A、B兩點作用一力偶，現(xiàn)求此力偶對任意點O的力矩，取x表示矩心O到F之垂直距離，按力矩定義，F(xiàn)與F對O點的力矩和為MO(F)+MO(F)=Fx-F(x-d)=Fd即MO(F)+MO(F)=M(F,F)故不論點選何處，力偶對該點之矩永遠等于它的力偶矩，而與力偶對矩心的相對位置無關(guān)。,返回首頁,.,30,性質(zhì)2力偶在任意坐標軸上的投影之和為零，故力偶無合力，一個力偶不能與一個力等效，也不能用一個力來平衡。,下一頁,上一頁,x,Fx,Fx,返回首頁,.,31,由于性質(zhì)1、2的存在，對力偶可作如下處理：1）力偶在它的作用面內(nèi)，可任意轉(zhuǎn)移位置。其作用效應和原力偶相同，即力偶對于剛體上任意點的力偶矩值不因易位而改變。2）力偶在不改變力偶矩大小和轉(zhuǎn)向的條件下，可同時改變力偶中兩反向平行力的大小、方向以及力偶臂的大小。而力偶的作用效應不變。,下一頁,上一頁,返回首頁,.,32,各圖中力偶的作用效應都相同。力偶的力偶臂，力及其方向既然可改變，就可簡明地以一個帶箭頭的弧線并標出值來表示力偶。,下一頁,上一頁,60N,4cm,240N,1cm,40N,6cm,240Ncm,返回首頁,.,33,1、空間力系：力偶矩是一個矢量，用表示,二、力偶矩,rBA,M,力偶矩是一個標量,M=Fd,正負號的規(guī)定：力偶使物體逆時針轉(zhuǎn)為+力偶使物體順時針轉(zhuǎn)為,2、平面力系：,d,.,34,四、平面力偶系的合成,F1=F1=M1/dF2=F2=M2/d,F2,B,A,F1,F2,F1,d,FR,FR,M=FRd=(F1-F2)d=M1+M2,若在剛體上有若干力偶作用，采用上述方法疊加，可得合力偶矩為,MM1+M2+Mn=M,（1-11）,下一頁,上一頁,平面力偶系可合成為一合力偶，合力偶矩為各分力偶矩的代數(shù)和。,返回首頁,退出,.,35,三力的平移定理,力的平移定理：,作用于剛體上的力,可以平行地移動到剛體上任一指定點，為使該力對剛體的作用效果不變，必須同時附加一力偶,其力偶矩等于原力對該指定點的力矩。,.,36,（c）,應該指出，力的平移定理的逆定理同樣成立，即在剛體上同平面的力F和力偶M可合成為一合力FR。唯合力FR與力F的作用位置不同而已。,F,力的平移定理表明了力對繞力作用線外的中心轉(zhuǎn)動的物體有兩種作用，一是平移力的作用，二是附加力偶對物體產(chǎn)生的旋轉(zhuǎn)作用。,F,（a）,圓周力F作用于轉(zhuǎn)軸的齒輪上，為觀察力F的作用效應，將力F平移至軸心O點，則有平移力F作用于軸上，同時有附加力偶M使齒輪繞軸旋轉(zhuǎn)。再以削乒乓球為例，分析力F對球的作用效應，將力F平移至球心，得平移力F與附加力偶M，平移力F決定球心的軌跡，而附加力偶則使球產(chǎn)生旋轉(zhuǎn)。,F,M,下一頁,上一頁,返回首頁,退出,.,37,力對點之矩1、力矩的概念,用扳手擰緊螺母時，若作用力F，轉(zhuǎn)動中心O（稱為矩心）到力作用線的垂直距離為d（稱為力臂），由經(jīng)驗可知，扳動螺母的轉(zhuǎn)動效應不僅與F的大小和方向有關(guān)，且與力臂d的大小有關(guān)，故力,d,F,O,下一頁,上一頁,F對物體轉(zhuǎn)動效應的大小可用兩者的乘積Fd來度量。當然，若力F對物體的轉(zhuǎn)動方向不同，其效果也不下相同。表示力使物體繞某點轉(zhuǎn)動效應的量稱為力對點之矩（簡稱力矩）。,返回目錄,.,38,一、力矩的概念,由大量實例可歸納出力對點之矩的定義：力對點之矩為一代數(shù)量，它的大小為力F的大小與力臂d的乘積，它的正負號表示力矩在平面上的轉(zhuǎn)向。,MO(F)=Fd（1-8）,d,F,O,返回首頁,下一頁,上一頁,一般規(guī)定力使物體繞矩心逆時針旋轉(zhuǎn)為正，順時針為負。并記作,.,39,一、力矩的概念,MO(F)=Fd（1-8）,d,F,O,下一頁,上一頁,一般規(guī)定力使物體繞矩心逆時針旋轉(zhuǎn)為正，順時針為負。并記作,由力矩的定義和式（1-8）可知：當力的作用線通過矩心時，力臂值為零，力矩值也必定為零。力沿其作用線滑移時，不會改變力對點之矩的值，因為此時并未改變力、力臂的大小及力矩的轉(zhuǎn)向。力矩的單位為Nm（牛米）。,返回首頁,.,40,.,41,二、合力矩定理,合力矩定理平面力系得合力對平面上任一點之矩，等于所有各分力對同一點力矩的代數(shù)和。由于合力與原力系對物體的作用等效，故有,MO(FR)=MO(F),（1-9）,下一頁,上一頁,上述合力矩定理不僅適用于平面力系，對于空間力系也都同樣成立。在計算力矩時，有時力臂值未在圖上直接標出，計算亦較繁。應用這個定理，可將力沿圖上標注尺寸的方向作正交分解，分別計算各分力的力矩，然后相加得出原力對該點之矩。,返回首頁,.,42,解1按力對點之矩的定義有,圖示圓柱直齒輪的齒面受一嚙合角=20的法向壓力Fn=1kN的作用，齒面分度圓直徑d=60mm。試計算力對軸心的力矩。,下一頁,上一頁,r,h,MO(Fn)=Fnh=Fnrcos=Fn(d/2)cos=28.2Nm,解2將Fn沿半徑的方向分解成一組正交的圓周力Ft=Fncos與徑向力F=Fnsin，按合力矩定理有,F,Ft,MO(Fn)=MO(Ft)+MO(F)=Ftr+0=Fncos(d/2)=28.2Nm,返回首頁,例1-4,.,43,一輪在輪軸處受一切向力的作用，如圖所示。已知F、R、r和。試求此力對輪與地面接觸點A的力矩。,解由于力F對矩心A的力臂未標明且不易求出，故將F在B點分解為正交的Fx、Fy，再應用合力矩定理，有,下一頁,上一頁,Fx,Fy,MA(F)=MA(Fx)+MA(Fy),C,MA(Fx)=-FxCA=-Fx(OA-OC)=-Fcos(R-rcos),MA(Fy)=FyCB=Frsin2,MA(F)=-Fcos(R-rcos)+Frsin2=F(r-Rcos),返回首頁,退出,例1-5,.,44,幾個結(jié)論：,1、若F=0或d=0，則：Mo(F)=0,2、當力F沿其作用線滑動時，力對同一點的矩Mo(F)不變。,3、同一個力對不同點的矩不同，即：力對點的矩與矩心的選擇有關(guān)。,4、Mo(F)=Fd=2OAB面積,注意：平面力系中力對點的矩是一代數(shù)量。,.,45,在各類工程中，構(gòu)件總是以一定的形式與周圍其他構(gòu)件相互聯(lián)結(jié)的，例如房梁受力柱的限制，使其在空間得到穩(wěn)定的平衡；轉(zhuǎn)軸受到軸承的限制，使其只能繞軸心轉(zhuǎn)動；小車受到地面的限制，使其只能沿路面運動等等。一物體的運動受到周圍的為體限制時，這種限制稱為約束。約束限制了物體物體本來可能產(chǎn)生的某種運動，因此約束有力作用于物體，這種力稱為約束力。約束力總是作用在被約束物體與約束物體的接觸處，其方向也總是與約束所能限制的運動或運動趨勢的方向相反。據(jù)此，即可確定約束力的位置和方向。,下一頁,上一頁,第三節(jié)約束與約束力,返回目錄,.,46,繩索，皮帶，鏈條等所形成的約束為柔性約束。這類約束只能限制物體沿著柔索伸長方向的運動，因此它對物體只有沿柔索方向的拉力，常用代號為FT。,一、柔體約束,G,FT,下一頁,上一頁,返回首頁,.,47,G,FT,FT,FT1,FT2,下一頁,上一頁,返回首頁,.,48,FT1,當柔索繞過輪子時，常假想在柔索的直線部分處截開柔索，將與輪接觸的柔索和輪子一起作為考察對象。這樣處理，就可以不考慮柔索與輪子間的內(nèi)力，此時作用于輪子的柔索拉力即沿輪緣的切線方向。,FT1,FT2,FT2,下一頁,上一頁,返回首頁,.,49,當兩物體直接接觸并可忽略接觸處的摩擦時，約束只能限制物體在接觸點沿接觸面的公法線方向的運動，不能限制物體沿接觸面切線方向的運動，故約束力必過接觸點沿接觸面法向并指向被約束物體，簡稱法向反力，通常用符號FN表示此類約束力。,二、光滑面約束,G,FN,下一頁,上一頁,返回首頁,.,50,取桿為研究對象，并將其單獨畫出。再將作用在梁上的全部荷載畫上。在A、B、D為光滑面約束，約束力FNA、FNB、FND與接觸面垂直通過接觸點指向研究對象。,FND,FNA,G,FNB,直桿與方槽在A、B、D三點接觸,G,FND,FNA,FNB,下一頁,上一頁,返回首頁,.,51,FN,光滑面約束,下一頁,上一頁,返回首頁,.,52,三、鉸鏈約束,兩構(gòu)件采用圓柱銷所形成的聯(lián)接為鉸鏈聯(lián)接。圓柱銷只限制兩構(gòu)件的相對移動，而不限制兩構(gòu)件的相對轉(zhuǎn)動，若相聯(lián)的構(gòu)件有一個固定，則稱為固定鉸鏈；若均不固定，則稱為中間鉸鏈。鉸鏈簡稱為鉸。,下一頁,上一頁,返回首頁,.,53,中間鉸鏈,C,A,B,C,簡化表示,銷釘,下一頁,上一頁,返回首頁,.,54,中間鉸鏈,FNC,K,C,FCx,FCy,C,C,FCx,FCy,中間鉸鏈約束力作用在垂直于銷釘軸線的平面內(nèi)，通過圓孔中心，方向待定。通常用兩個正交分力FCx，和FCy來表示鉸鏈約束反力，兩分力的指向是假定的。,FCx,FCy,兩物體在鉸鏈處的約束力構(gòu)成作用力與反作用力關(guān)系，既大小相等，方向相反，在同一直線上。,下一頁,上一頁,返回首頁,.,55,固定鉸鏈,下一頁,上一頁,返回首頁,.,56,用鉸鏈連接的兩個構(gòu)件中，其中一個構(gòu)件是固定在基礎(chǔ)上的支座(圖a)。圖be是幾種簡化表示。固定鉸鏈約束反力與鉸的情形相同(圖f)。,通常用兩個正交分力Fx，和Fy來表示鉸支座約束反力，兩分力的指向是假定的。,固定鉸鏈約束反力，通過圓孔中心，方向待定。,固定鉸鏈,構(gòu)件,銷釘,支座,Fx,Fy,FN,下一頁,上一頁,返回首頁,.,57,如屬于下列情況，固定鉸鏈及中間鉸鏈的約束力方向是可以確定的：1）鉸鏈聯(lián)接的構(gòu)件中，有一個是二力構(gòu)件。2）活動鉸鏈支座。鉸鏈支座常用于橋梁、屋架等結(jié)構(gòu)中，支座在滾子上可任意左右移動的鉸鏈支座，稱為活動鉸鏈支座。,下一頁,上一頁,返回首頁,.,58,二力構(gòu)件,下一頁,上一頁,返回首頁,.,59,A,FA,FCB,FBC,FCB,B,C,由于構(gòu)件上只在兩端作用了兩個約束力，而構(gòu)件是平衡的，因此這兩個力必然大小相等，方向相反，在同一直線上。所以，鏈桿約束的約束力是沿著兩端銷釘圓心連線，指向待定。,二力構(gòu)件,下一頁,上一頁,返回首頁,.,60,如果在支座與支承面之間裝上幾個滾子，使支座可沿支承面移動，就成為活動鉸鏈支座，簡稱活動鉸。圖bd是它的幾種簡化表示。,構(gòu)件,銷釘,支座,輥軸,FN,活動鉸鏈支座約束反力垂直于支承面，通過鉸鏈中心，指向待定。,活動鉸鏈支座,如果支承面是光滑的，這種支座不限制構(gòu)件沿支承面移動和繞銷釘軸線的轉(zhuǎn)動，只限制構(gòu)件沿支承面法線方向的移動。,下一頁,上一頁,返回首頁,.,61,活動鉸鏈支座,下一頁,上一頁,返回首頁,.,62,活動鉸鏈支座,下一頁,上一頁,返回首頁,.,63,一曲梁如圖所示，A為固定鉸，B為活動鉸。已知載荷有集中力F和力偶M。試分析曲梁的受力情況。,解1)A為固定鉸，畫一組正交約束力FNAx與FNAy，B為活動鉸，畫一個與約束面垂直之反力FNB。,例1-6,FNB,FNAx,FNAy,下一頁,上一頁,返回首頁,.,64,工程中還有一種常見的基本約束，如建筑物上的陽臺以及以焊、鉚接和用螺栓聯(lián)接的結(jié)構(gòu)：刀、夾具的錐柄以及車床主軸的錐孔配合等，這些約束均稱為固定端約束。,四、固定端約束力,下一頁,上一頁,返回首頁,.,65,以上這些工程實例均可歸結(jié)為一桿插入固定面的力學模型。對固定端約束，可按約束作用畫其約束力。固定端既限制被約束構(gòu)件的垂直與水平位移，又限制了被約束構(gòu)件的轉(zhuǎn)動，故固定端在一般情況下，有一組正交的約束力與一個約束力偶。,FAx,FAy,MA,四、固定端約束力,A,A,下一頁,上一頁,返回首頁,退出,.,66,在靜力學中，畫研究對象時，只需示出力的作用位置和約束類型，構(gòu)件可用簡單線條組成的簡圖來表示。在簡圖上除去約束，使對象成為自由體，添上代表約束作用的約束力，稱為解除約束原理。解除約束后的自由體稱為分離體，在分離體上畫上它所受的全部主動力與約束力，就稱為該物體的受力圖。畫受力圖的一般步驟為：畫出分析對象的分離體簡圖；在簡圖上標上已知的主動力；在簡圖上解除約束處畫上約束力。,下一頁,上一頁,第四節(jié)物體的受力分析、受力圖,返回目錄,.,67,支架上有A點的約束力FNAx、FNAy，B點水平方向的約束力FNB，滑車滾輪的壓力FR1、FR2和支架自重W。,吊鉤受繩索約束，沿各繩上畫拉力FT1、FT2、FT3。,圖示為一起重機支架，已知重力W、吊重G。試畫出支架、滑車、吊鉤與重物以及物系整體的受力圖（滑車、吊鉤、繩索的質(zhì)量不計）。,解,重物上作用有重力G和吊鉤沿繩索的拉力FT1、FT2。,FT1,FT2,FT1,FT2,W,FT3,滾輪上有鋼梁的約束力FR1、FR2。,FT3,FR2,FR1,FR1,FR2,FNAy,FNAx,FNB,整個物系作用有外力G、W、FNAx、FNAy，其余為內(nèi)力，均不顯示。,FNAy,FNAx,FNB,下一頁,上一頁,返回首頁,例1-7,.,68,解分別取滑塊、推桿為分離體，畫出它們的主動力和約束力。,畫出圖a、b兩圖中滑塊及推桿的受力圖，并進行比較。圖a是曲桿滑塊機構(gòu)，圖b是凸輪機構(gòu)。,a）,FR,FN,b）,FND,FNB,FR,滑塊上作用的F和FR的交點在滑塊與滑道接觸長度以內(nèi)，其合力使滑塊單面靠緊滑道，故產(chǎn)生一個與約束面相垂直的反力FN，F(xiàn)、FR、FN三力匯交。推桿上的F與FR的交點在滑道之外，其合力使推桿傾斜而導致B、D兩點接觸，故有約束力FNB、FND。,下一頁,上一頁,返回首頁,例1-8,.,69,例1-9有一傳動支架，如圖所示。試畫出電動機支架與傳動支架的受力圖。,解分別在兩固定端A、B畫出正交約束力與約束力偶。,FT1,FT2,FNAx,FNAy,MA,FNAx,FNAy,MA,FT1,FT2,下一頁,上一頁,返回首頁,.,70,力是物體間相互作用的機械作用，它對物體的作用外效應是使物體的機械運動狀態(tài)發(fā)生變化。力的三要素為：力的大小、力的方