機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第一章受力圖

機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)第一章受力圖匯報(bào)人：AA2024-01-14CONTENTS受力圖基本概念與原理靜力學(xué)公理與約束類型平面匯交力系與平面力偶系空間力系及其平衡條件摩擦與自鎖現(xiàn)象分析受力圖綜合應(yīng)用實(shí)例分析受力圖基本概念與原理01受力圖是用圖形方式表示物體受力情況的圖，它可以直觀地顯示物體受到的力的大小、方向和作用點(diǎn)。受力圖定義受力圖是機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)中的重要分析工具，它可以幫助工程師理解和分析機(jī)械系統(tǒng)的力學(xué)行為，為機(jī)械設(shè)計(jì)和優(yōu)化提供依據(jù)。受力圖作用受力圖定義及作用在受力分析中，通常將實(shí)際物體簡(jiǎn)化為力學(xué)模型，以便進(jìn)行數(shù)學(xué)描述和計(jì)算。常見(jiàn)的力學(xué)模型有質(zhì)點(diǎn)、剛體和彈性體等。為了簡(jiǎn)化受力分析，通常需要引入一些假設(shè)，如假設(shè)物體為剛體（即不考慮物體的變形），假設(shè)力的作用線通過(guò)物體的重心等。力學(xué)模型與假設(shè)假設(shè)力學(xué)模型運(yùn)動(dòng)學(xué)方法運(yùn)動(dòng)學(xué)是研究物體運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。在運(yùn)動(dòng)學(xué)中，可以通過(guò)分析物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)來(lái)推斷物體受到的力，進(jìn)而繪制受力圖。靜力學(xué)方法靜力學(xué)是研究物體在靜力作用下的平衡條件的科學(xué)。在靜力學(xué)中，通常使用受力圖來(lái)表示物體受到的靜力，并通過(guò)平衡方程來(lái)求解未知力。動(dòng)力學(xué)方法動(dòng)力學(xué)是研究物體在動(dòng)力作用下的運(yùn)動(dòng)規(guī)律的科學(xué)。在動(dòng)力學(xué)中，可以通過(guò)建立物體的動(dòng)力學(xué)方程來(lái)求解物體受到的力，并繪制相應(yīng)的受力圖。受力分析基本方法靜力學(xué)公理與約束類型02作用于剛體的兩個(gè)力平衡的必要和充分條件是，這兩個(gè)力大小相等、方向相反，且作用在同一直線上。在已知力系上加上或減去任意平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用效應(yīng)。作用在剛體上某點(diǎn)的兩個(gè)力的合力，不等于這兩個(gè)力的矢量和，而是等于以這兩個(gè)力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線。二力平衡公理加減平衡力系公理力的平行四邊形法則靜力學(xué)公理介紹柔索約束由柔軟的繩索、鏈條或膠帶等構(gòu)成的約束。由于柔索只能限制物體沿柔索伸長(zhǎng)方向運(yùn)動(dòng)，故柔索對(duì)物體的約束力恒沿柔索中心方向，且背離物體。光滑面約束當(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。這時(shí)，不論接觸面是平面或曲面，都不能限制物體沿接觸面切線方向的運(yùn)動(dòng)，而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)。鉸鏈約束由鉸鏈構(gòu)成的約束，只能限制物體在該平面內(nèi)任意方向相對(duì)移動(dòng)，而不能限制物體繞銷釘?shù)南鄬?duì)運(yùn)動(dòng)。常見(jiàn)約束類型及特點(diǎn)

約束反力求解方法幾何法利用幾何關(guān)系直接求出約束反力的大小和方向。這種方法通常適用于一些簡(jiǎn)單的約束類型，如固定鉸鏈支座、活動(dòng)鉸鏈支座等。靜力平衡法根據(jù)靜力學(xué)平衡條件求解約束反力。首先畫出受力圖，然后根據(jù)平衡條件列方程求解。這種方法適用于各種復(fù)雜的約束類型。解析法通過(guò)建立坐標(biāo)系，將約束反力表示為坐標(biāo)分量的形式，然后利用平衡條件求解各分量。這種方法適用于一些需要精確求解的場(chǎng)合。平面匯交力系與平面力偶系03各力的作用線都在同一平面內(nèi)且匯交于一點(diǎn)的力系稱為平面匯交力系。匯交力系平面匯交力系的合力等于各分力的矢量和，合力的作用線通過(guò)匯交點(diǎn)，合力的大小和方向由平行四邊形法則或三角形法則確定。性質(zhì)平面匯交力系概念及性質(zhì)力偶兩個(gè)大小相等、方向相反、作用線平行但不共線的力組成的力系稱為力偶。性質(zhì)力偶沒(méi)有合力，不能用一個(gè)力來(lái)代替，也不能與一個(gè)力來(lái)平衡。力偶對(duì)其作用面內(nèi)任一點(diǎn)之矩恒等于力偶矩，且與矩心位置無(wú)關(guān)。在同一平面內(nèi)的兩個(gè)力偶，如果它們的力偶矩大小相等，轉(zhuǎn)向相同，則這兩個(gè)力偶等效。平面力偶系概念及性質(zhì)平面匯交力系平衡條件平面匯交力系的平衡條件是合力等于零，即各分力在x軸和y軸上的投影的代數(shù)和分別等于零。平面力偶系平衡條件平面力偶系的平衡條件是各力偶矩的代數(shù)和等于零。平面匯交力系與平面力偶系平衡條件空間力系及其平衡條件04空間力系概念及性質(zhì)空間力系作用于物體上的一群力，其方向不同且不在同一直線上，稱為空間力系?？臻g力系的性質(zhì)空間力系可以簡(jiǎn)化為一個(gè)合力，該合力的大小、方向和作用點(diǎn)由力系的各力決定。空間力系對(duì)物體的作用效果可以用合力來(lái)代替?？臻g任意力系的平衡條件作用于物體上的空間任意力系，若滿足合力為零的條件，則物體處于平衡狀態(tài)。即物體在空間任意方向上都不發(fā)生移動(dòng)或轉(zhuǎn)動(dòng)。平衡條件的數(shù)學(xué)表達(dá)空間任意力系的平衡條件可以用三個(gè)獨(dú)立的平衡方程來(lái)表示，分別對(duì)應(yīng)于三個(gè)坐標(biāo)軸方向上的合力為零。空間任意力系平衡條件作用于物體上的一群力，其方向相互平行，稱為空間平行力系。空間平行力系的定義作用于物體上的空間平行力系，若滿足合力為零且合力矩也為零的條件，則物體處于平衡狀態(tài)。即物體在空間平行方向上既不發(fā)生移動(dòng)也不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)。空間平行力系的平衡條件空間平行力系的平衡條件可以用兩個(gè)獨(dú)立的平衡方程來(lái)表示，分別對(duì)應(yīng)于合力為零和合力矩為零。平衡條件的數(shù)學(xué)表達(dá)空間平行力系平衡條件摩擦與自鎖現(xiàn)象分析05發(fā)生在兩個(gè)干燥固體表面間的摩擦，通常伴隨著磨損和熱量產(chǎn)生。干摩擦邊界摩擦流體摩擦發(fā)生在兩個(gè)表面間存在一層極薄的潤(rùn)滑膜時(shí)的摩擦，潤(rùn)滑膜厚度接近或小于表面粗糙度。發(fā)生在兩個(gè)表面間存在一層較厚的潤(rùn)滑膜時(shí)的摩擦，此時(shí)摩擦主要發(fā)生在潤(rùn)滑膜內(nèi)部。030201摩擦現(xiàn)象及分類當(dāng)外力作用在物體上，使物體有沿接觸面滑動(dòng)的趨勢(shì)時(shí)，接觸面上所產(chǎn)生的阻礙物體滑動(dòng)的力稱為滑動(dòng)摩擦力?；瑒?dòng)摩擦力與法向正壓力成正比，比例系數(shù)稱為滑動(dòng)摩擦系數(shù)。當(dāng)外力作用線與接觸面法線間的夾角小于某一角度時(shí)，無(wú)論外力多大，物體都不會(huì)滑動(dòng)，這個(gè)角度稱為摩擦角。摩擦角當(dāng)外力作用線與接觸面法線間的夾角大于或等于摩擦角時(shí)，物體將發(fā)生自鎖現(xiàn)象，即物體不會(huì)沿接觸面滑動(dòng)。自鎖條件滑動(dòng)摩擦自鎖條件VS當(dāng)一物體在另一物體表面上滾動(dòng)或有滾動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，在接觸面上產(chǎn)生的阻礙滾動(dòng)的力稱為滾動(dòng)摩阻力。滾動(dòng)摩阻力矩與法向正壓力成正比，比例系數(shù)稱為滾動(dòng)摩阻系數(shù)。自鎖條件當(dāng)外力作用在物體上產(chǎn)生的滾動(dòng)摩阻力矩大于或等于物體的重力矩時(shí)，物體將發(fā)生自鎖現(xiàn)象，即物體不會(huì)沿接觸面滾動(dòng)。滾動(dòng)摩阻滾動(dòng)摩擦自鎖條件受力圖綜合應(yīng)用實(shí)例分析06選擇需要分析的結(jié)構(gòu)或構(gòu)件作為研究對(duì)象，明確其形狀、尺寸和約束條件。根據(jù)已知條件，畫出作用在研究對(duì)象上的主動(dòng)力，包括重力、外力等。根據(jù)約束條件，畫出研究對(duì)象所受到的約束力，如支座反力、軸承反力等。檢查受力圖是否完整、正確，補(bǔ)充必要的標(biāo)注和說(shuō)明。確定研究對(duì)象畫出主動(dòng)力畫出約束力完善受力圖簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu)受力圖繪制方法將復(fù)雜結(jié)構(gòu)分解成若干個(gè)簡(jiǎn)單的子結(jié)構(gòu)，分別對(duì)每個(gè)子結(jié)構(gòu)進(jìn)行受力分析。分解復(fù)雜結(jié)構(gòu)對(duì)于具有對(duì)稱性的結(jié)構(gòu)，可以只分析一半結(jié)構(gòu)，然后根據(jù)對(duì)稱性得出另一半結(jié)構(gòu)的受力情況。利用對(duì)稱性對(duì)于多個(gè)外力同時(shí)作用的情況，可以采用疊加原理，分別考慮每個(gè)外力的作用，然后將結(jié)果疊加起來(lái)。采用疊加原理在繪制復(fù)雜結(jié)構(gòu)受力圖時(shí)，需要注意內(nèi)力（如彎矩、剪力、軸力等）的分布情況，以便更準(zhǔn)確地反映結(jié)構(gòu)的受力狀態(tài)。注意內(nèi)力分布復(fù)雜結(jié)構(gòu)受力圖繪制技巧結(jié)構(gòu)強(qiáng)度校核通過(guò)繪制受力圖，可以直觀地了解結(jié)構(gòu)各部分的受力情況，進(jìn)而進(jìn)行強(qiáng)度校核，判斷結(jié)構(gòu)是否滿足強(qiáng)度要求。工程事故分析在工程事故分析中，通過(guò)繪制受力圖可以幫助理解事故發(fā)生的原因和過(guò)程，為事故處理和改進(jìn)措施提供依據(jù)。工程教學(xué)與培訓(xùn)