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1、 第一部分第一部分靜力學(xué)靜力學(xué)引言：引言：靜力學(xué)研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律。靜力學(xué)研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律。1、物體的受力分析；、物體的受力分析；2、力系的等效替換（或簡化）：用一個簡單力系、力系的等效替換（或簡化）：用一個簡單力系 等效代替一個復(fù)雜力系；等效代替一個復(fù)雜力系；3、建立各種力系的平衡條件。、建立各種力系的平衡條件。平衡：物體相對慣性參考系（如地面）靜止或平衡：物體相對慣性參考系（如地面）靜止或 作勻速直線運動的狀態(tài)。作勻速直線運動的狀態(tài)。力：力：物體間相互的機械作用，作用效果使物體物體間相互的機械作用，作用效果使物體 的運動狀態(tài)發(fā)生改變或使物體產(chǎn)生變形。的運動狀態(tài)發(fā)生

2、改變或使物體產(chǎn)生變形。力的三要素：大小、方向、作用點。力的三要素：大小、方向、作用點。力是矢量。力是矢量。第一章第一章 靜力學(xué)的基本概念靜力學(xué)的基本概念 受力圖受力圖1-1 力的概念力的概念F力的單位：力的單位：國際單位制；牛頓國際單位制；牛頓(N);(N);千牛頓千牛頓(kN)(kN)。力系力系作用在物體上的一群力。作用在物體上的一群力?？臻g力系空間力系平面力系平面力系匯交力系匯交力系一般力系：既不是匯交力系也不是平行力系一般力系：既不是匯交力系也不是平行力系平行力系平行力系平衡力系平衡力系作用在平衡物體上的全部力作用在平衡物體上的全部力等效力系等效力系作用效果相同的力系作用效果相同的力系物

3、體在該力系作用下保持平衡合力的概念合力的概念剛體：絕對不變形的物體，或物體內(nèi)任意兩點間剛體：絕對不變形的物體，或物體內(nèi)任意兩點間 的距離永不改變的物體。的距離永不改變的物體。1-2 剛體的概念剛體的概念公理公理1 二力平衡條件二力平衡條件 使剛體平衡的充分必要條件使剛體平衡的充分必要條件*最簡單力系的平衡條件最簡單力系的平衡條件1-3 靜力學(xué)公理靜力學(xué)公理*二力構(gòu)件二力構(gòu)件只受二力作用只受二力作用 而平衡的構(gòu)件而平衡的構(gòu)件例：圖示托架，不計桿例：圖示托架，不計桿 的自重。的自重。CD為二力構(gòu)件，簡稱二力桿，其受力圖如圖。為二力構(gòu)件，簡稱二力桿，其受力圖如圖。例：圖示三鉸拱橋，不計自重與摩擦。例

4、：圖示三鉸拱橋，不計自重與摩擦。右拱右拱CB為二力構(gòu)件，其受力圖如圖（與形狀無關(guān)）。為二力構(gòu)件，其受力圖如圖（與形狀無關(guān)）。公理公理2 加減平衡力系原理加減平衡力系原理推理推理1 力的可傳性力的可傳性*作用在剛體上的力是滑動矢量，力的三要素為作用在剛體上的力是滑動矢量，力的三要素為 大小、方向和作用線。大小、方向和作用線。在已知力系中添加或除去任一平衡力系，在已知力系中添加或除去任一平衡力系，并不改變原力系對并不改變原力系對剛體剛體的作用。的作用。公理公理3 力的平行四邊形法則力的平行四邊形法則合力合力*是復(fù)雜力系簡化的基礎(chǔ)。是復(fù)雜力系簡化的基礎(chǔ)。推理推理 2 三力平衡匯交定理三力平衡匯交定理

5、平衡時平衡時 必與必與 共線則三力必匯交共線則三力必匯交O 點，且共面。點，且共面。公理公理4 作用和反作用定律作用和反作用定律作用力和反作用力總是同時存在，同時消失，等值、作用力和反作用力總是同時存在，同時消失，等值、反向、共線，作用在相互作用的兩個物體上。反向、共線，作用在相互作用的兩個物體上。*在畫物體受力圖時要注意此公理的應(yīng)用。在畫物體受力圖時要注意此公理的應(yīng)用。吊吊燈燈公理公理5 剛化原理剛化原理柔性體（受拉力平衡）柔性體（受拉力平衡）剛化為剛體（仍平衡）剛化為剛體（仍平衡）反之不一定成立，因?qū)傮w平衡的充分必反之不一定成立，因?qū)傮w平衡的充分必要條件，對變形體是必要的但非充分的。要

6、條件，對變形體是必要的但非充分的。剛體（受壓平衡）剛體（受壓平衡）柔性體（受壓不能平衡）柔性體（受壓不能平衡）約束：對非自由體的位移起限制作用的物體。約束：對非自由體的位移起限制作用的物體。約束力：約束對非自由體的作用力。約束力：約束對非自由體的作用力。約約束束力力大小大小待定待定方向方向與該約束所能阻礙的位移方向相反與該約束所能阻礙的位移方向相反作用點作用點接觸處接觸處1-4 約束約束 與約束反力與約束反力1、柔性體約束。、柔性體約束。柔索只能受拉力，又稱張力。用柔索只能受拉力，又稱張力。用 表示。表示。工程中常見約束的基本類型工程中常見約束的基本類型如由柔軟的繩索、膠帶或鏈條等構(gòu)成的約束。

7、如由柔軟的繩索、膠帶或鏈條等構(gòu)成的約束。柔索對物體的約束力沿著柔索背向被約束物體。柔索對物體的約束力沿著柔索背向被約束物體。膠帶對輪的約束力沿輪緣的切線方向，為拉力。膠帶對輪的約束力沿輪緣的切線方向，為拉力。2、光滑面約束、光滑面約束光滑支承接觸對非自由體的約束力，作用在接觸光滑支承接觸對非自由體的約束力，作用在接觸處；方向沿接觸處的公法線并指向受力物體，故處；方向沿接觸處的公法線并指向受力物體，故稱為法向約束力，用稱為法向約束力，用 表示。表示。火車車輪火車車輪特例：方位：公法線指向：壓物體：尖點接觸：雙面約束方位：垂直于接觸面指向：假設(shè)(1)光滑圓柱鉸鏈光滑圓柱鉸鏈約束特點：由兩個各穿孔的

8、構(gòu)件及圓柱銷釘組成，約束特點：由兩個各穿孔的構(gòu)件及圓柱銷釘組成，如剪刀。如剪刀。3、光滑鉸鏈約束、光滑鉸鏈約束反力未知時，可用二個通過軸心的正交分力反力未知時，可用二個通過軸心的正交分力 表示表示（2)固定鉸鏈支座固定鉸鏈支座約束力：與圓柱鉸鏈相同。約束力：與圓柱鉸鏈相同。（3）滾動支座（輥軸支座，可動鉸支座）滾動支座（輥軸支座，可動鉸支座）約束特點：約束特點：在上述固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑在上述固定鉸支座與光滑固定平面之間裝有光滑輥軸而成。輥軸而成。約束力：約束力：構(gòu)件受到構(gòu)件受到光滑面的約束力。光滑面的約束力。（4 4）連桿（鏈桿）連桿（鏈桿）連桿（鏈桿）連桿（鏈桿）一個單鉸相

9、當于一個單鉸相當于一個單鉸相當于一個單鉸相當于2 2個鏈桿。個鏈桿。個鏈桿。個鏈桿。固定鉸支座固定鉸支座可動鉸支座可動鉸支座（1）徑向軸承（向心軸承）徑向軸承（向心軸承）約束特點：約束特點：為孔與軸的配合問題，與光滑圓柱鉸鏈一為孔與軸的配合問題，與光滑圓柱鉸鏈一 樣，可用兩個通過軸心的正交分力表示。樣，可用兩個通過軸心的正交分力表示。4、軸承約束、軸承約束以上三種約束（經(jīng)向軸承、光滑圓柱鉸鏈、固定以上三種約束（經(jīng)向軸承、光滑圓柱鉸鏈、固定鉸鏈支座）其約束特性相同，均為軸與孔的配合鉸鏈支座）其約束特性相同，均為軸與孔的配合問題，都可稱作光滑圓柱鉸鏈。問題，都可稱作光滑圓柱鉸鏈。齒輪傳動軸齒輪傳動

10、軸約束特點：約束特點：止推軸承比徑向軸承多一個軸向的位移限制。止推軸承比徑向軸承多一個軸向的位移限制。約束力：比徑向軸承多一個約束力：比徑向軸承多一個軸向的約束反力。軸向的約束反力。止推軸承止推軸承支座支座螺栓連接螺栓連接鉚釘連接鉚釘連接銷軸連接銷軸連接吊車大梁簡化吊車大梁簡化均勻分布載荷均勻分布載荷簡稱簡稱均布載荷均布載荷火車輪軸簡化火車輪軸簡化F可動較支座可動較支座固定鉸支座固定鉸支座固定端支座固定端支座定向支座定向支座 (滑動支座滑動支座)畫受力圖步驟：畫受力圖步驟：3、按約束性質(zhì)畫出所有約束力、按約束性質(zhì)畫出所有約束力 注意接觸點；注意接觸點；注意系統(tǒng)內(nèi)外力關(guān)系，圖中不畫出內(nèi)力；注意系

11、統(tǒng)內(nèi)外力關(guān)系，圖中不畫出內(nèi)力；注意作用反作用關(guān)系；注意作用反作用關(guān)系；鉸鏈處作用的集中力與構(gòu)件無關(guān)，作用在銷釘上鉸鏈處作用的集中力與構(gòu)件無關(guān)，作用在銷釘上1、取研究對象（隔離體）畫出其簡圖、取研究對象（隔離體）畫出其簡圖2、畫出所有主動力、畫出所有主動力1-5 物體的受力分析物體的受力分析 受力圖受力圖例例:碾子重為碾子重為 ，拉力為，拉力為 ，處光處光滑接觸，畫出碾子的受力圖?；佑|，畫出碾子的受力圖。解：畫出簡圖解：畫出簡圖畫出主動力畫出主動力畫出約束力畫出約束力例例:屋架受均布風(fēng)力屋架受均布風(fēng)力 （N/m），），屋架重為屋架重為 ，畫出屋架的受，畫出屋架的受力圖。力圖。解：取屋架解：取屋

12、架畫出主動力畫出主動力畫出約束力畫出約束力畫出簡圖畫出簡圖例例:水平均質(zhì)梁水平均質(zhì)梁 重為重為 ，電動，電動機重為機重為 ，不計桿，不計桿 的自的自重，畫出桿重，畫出桿 和梁和梁 的受的受力圖。圖力圖。圖(a)解：解：取取 桿，其為二力構(gòu)件，簡桿，其為二力構(gòu)件，簡稱二力桿，其受力圖如圖稱二力桿，其受力圖如圖(b)取取AB梁，其受力圖如圖梁，其受力圖如圖(c)若這樣畫，梁若這樣畫，梁AB的受的受力圖又如何改動力圖又如何改動?CD桿的受力圖能桿的受力圖能否畫為圖（否畫為圖（d）所）所示？示？例例:不計三鉸拱橋的自重與摩不計三鉸拱橋的自重與摩擦，畫出左、右拱擦，畫出左、右拱 的受力圖與系統(tǒng)整體受力的

13、受力圖與系統(tǒng)整體受力圖。圖。解：解：右拱右拱 為二力構(gòu)件，其受為二力構(gòu)件，其受力圖如圖（力圖如圖（b）所示）所示取左拱取左拱AC,其受力圖其受力圖如圖（如圖（c）所示）所示系統(tǒng)整體受力圖如系統(tǒng)整體受力圖如圖（圖（d）所示）所示考慮到左拱考慮到左拱 在三個力在三個力作用下平衡，也可按三力作用下平衡，也可按三力平衡匯交定理畫出左拱平衡匯交定理畫出左拱 的受力圖，如圖（的受力圖，如圖（e）所）所示示此時整體受力圖如圖此時整體受力圖如圖（f）所示）所示討論：若左、右兩拱都討論：若左、右兩拱都考慮自重，如何畫出各考慮自重，如何畫出各受力圖？受力圖？如圖如圖（g）（h）（i）例例:不計自重的梯子放在光滑不

14、計自重的梯子放在光滑水平地面上，畫出梯子、水平地面上，畫出梯子、梯子左右兩部分與整個系梯子左右兩部分與整個系統(tǒng)受力圖。圖統(tǒng)受力圖。圖(a)解：解：繩子受力圖如圖（繩子受力圖如圖（b）所示）所示梯子左邊部分受力梯子左邊部分受力圖如圖（圖如圖（c）所示）所示梯子右邊部分受力梯子右邊部分受力圖如圖（圖如圖（d）所示）所示整體受力圖如圖（整體受力圖如圖（e e）所示）所示提問：左右兩部分梯子在提問：左右兩部分梯子在A處，繩子對左右兩部分處，繩子對左右兩部分梯子均有力作用，為什么在整體受力圖沒有畫出梯子均有力作用，為什么在整體受力圖沒有畫出？例例 :已知：已知：P=10kN,a,桿，輪重不計；桿，輪重不

15、計；畫出各構(gòu)件受力圖。畫出各構(gòu)件受力圖。解：解：取整體，受力圖能否這樣畫？取整體，受力圖能否這樣畫？取整體，畫受力圖。取整體，畫受力圖。取取BDC 桿（不帶輪）桿（不帶輪）取取ABE（帶著輪）（帶著輪）取取ABE 桿（不帶輪）桿（不帶輪）取取BDC桿（帶著輪）桿（帶著輪）例例:已知：已知：P,a,各桿重不計；各桿重不計；畫出各構(gòu)件的受力圖。畫出各構(gòu)件的受力圖。解：解：取整體，畫受力圖取整體，畫受力圖取取ADB 桿，畫受力圖桿，畫受力圖取取DEF 桿，畫受力圖桿，畫受力圖對對AEC 桿受力圖桿受力圖整體受力圖能否這樣畫？整體受力圖能否這樣畫？例例:已知：已知：a,b,P,各桿重不計，各桿重不計，C,E 處光滑；處光滑；畫出各構(gòu)件受力圖。畫出各構(gòu)件受力圖。解：解：取整體，畫受力圖。取整體，畫受力圖。取取BC，畫受力圖。，畫受力圖。取取ADC 桿，畫受力圖。桿，畫受力圖。取銷釘取銷釘A，畫受力圖畫受力圖作 業(yè)1-2b，e，f1-3，1-4，1-6，1-7