（中职）机械基础1、认识静力学的基础知识教学课件.ppt

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1、YCF正版可修改PPT（中职）机械基础1、认识静力学的基础知识教学课件项目三项目三 认识工程力学的基础知识（选学）认识工程力学的基础知识（选学）在奔驰汽车中，组装汽车的零件在汽车奔跑的过程中都要受到力的作用，很多零件还要磨损。那么这些零件究竟受到一些什么力，它们能承受吗？有没有什么办法能提高它们的强度、硬度或使用性能，让汽车跑得更快、更好、更久呢？我们一起去探究一下吧！任务一任务一 认识静力学的基础知识（选学）认识静力学的基础知识（选学）任务目标：1、理解力的概念。2、能进行力的合成与力的分解。3、掌握力在坐标轴上的投影与计算方法。4、会运用二力平衡条件、作用力与反作用力的定律。5、能计算力对

2、点的矩。6、能计算力偶。7、理解约束力与约束反力的概念。8、能进行简单的静力学分析、绘制受力图。9、理解平面力系的概念。10、能求解平面汇交力系、平面任意力系、平面平行力系。11、能计算功、力功率、效率、滑动摩擦。12、理解摩擦角与自锁现象。一、力的概念 力是物体之间的相互作用。一个物体受到力的作用，一定有另一个物体对它施加这种作用，力是不能摆脱物体而独立存在的。力的三要素：力对物体的效应取决于力的三要素，即力的大小、方向、作用点。只要改变其中一个要素，力的作用效果就会改变。二、力的合成与分解 1、力的合成作用于一点的两个力或两个以上的力，可以合成为作用于同一点的一个力，这个力就称为合力。作用

3、在物体上同一点的两个力，可以按平行四边形法则合成一个合力。实际上，可以画出平行四边形的一半，就得到合力F。这种求合力的方法叫力三角形法则。2、力的分解 已知合力求分力的过程，称为力的分解。工程上常遇到把一个力分解为方向已知的分力，分解的方法仍用平行四边形原则。作用在楔形上的力F在压入材料时，分解成两个垂直于楔形楔面的力F1与F2，可用测力表测量。分力F1与F2以箭头表示，箭头的长度表示力的大小，其作用线垂直于楔面。分力F1与F2的大小可由力的平行四边形求得，这两个力与楔角有关。三、力在坐标轴上的投影1、力在直角坐标系上投影2、力在三个正交坐标系上的投影力在三个正交坐标轴上投影的计算例题如图所示

4、，设力F1000 N，作用于图示立方体的A点，其作用线与立方体的对角线AD重合。已知立方体的中AB15mm，BC20mm，AE25mm，求力F在三个正交坐标轴上投影的大小。四、二力平衡条件、作用力与反作用力 二力平衡条件：一物体只受两个力的作用而处于平衡时，这两个力必须大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。这样的平衡体，通常称为二力杆或二力构件。作用力和反作用力的定律：作用力和反作用力总是同时存在，两个力的大小相等、方向相反，在同一直线，分别作用在两个相互作用的物体。五、力对点的矩 把物体转动中心O称为矩心，把力的作用线到矩心O的垂直距离称为力臂。若作用在扳手的力为F，力臂为d，拧螺母的转动

5、效应的大小可用两者的乘积Fd来度量。表示力对物体绕某点的转动作用的量称为力对点之矩，力对点之矩用 b表示，。例题1：用手剪切一块铝板，若剪切阻力为400N。手至少施加多大的力，才能剪断铝板？如图所示，为圆柱直齿齿轮。圆柱齿轮受到法向力Fn的作用而旋转。已知Fn1400N，压力角20，齿轮节圆直径为320mm，试计算力对轴心的矩。六、力偶 实践经验表明：大小相等、方向相反、作用线平行而不重合的两个力，作用于同一刚体，可使刚体较为稳妥地产生纯转动，这样的一对力称为力偶。力偶对物体的转动效应，可用力偶中的力与力偶臂的乘积再加以适当的正负号来确定，称为力偶矩。当物体在某平面内作用有两个或两个以上的力偶

6、时，即组成平面力偶系。力偶系可以简化，力偶系简化所得到的结果称为力偶系的合力偶。合力偶矩的大小等于各个分力偶矩的代数和，即：力偶只能用力偶来平衡。七、约束力与约束反力的概念 如果物体在某方向的运动受到了限制，这种物体称为非自由体，这些限制就称为约束。约束对被约束物体的作用称为约束力或约束反力。八、柔性约束、光滑接触面约束、铰链约束以及固定端约束1、柔性约束由绳索、链条、皮带等柔性物形成的约束，称为柔性约束。这类约束只承受拉力。2、光滑接触面约束 当两物体接触面之间的摩擦很小，可以忽略不计时，则构成光滑接触面约束。光滑接触面约束的约束反力作用在接触点处，必沿接触面处的公法线指向被约束物体3、铰链

7、约束 由铰链构成的约束，称为铰链约束。这种约束采用圆柱销插入构件圆孔内构成，其接触表面是光滑的。中间铰和固定铰支座的约束力，过铰链的中心；方向不确定。通常用正交的分力Fx，Fy表示。必须指出，当中间铰或固定铰约束的是二力构件时，其约束力满足二力平衡条件，方向沿两约束力作用点的连线。在固定铰支座的下边安装上滚珠，称为活动铰链支座。活动铰支座只限制构件沿支承面垂直方向的运动。4、固定端约束 将构件一端插入墙内，移动和转动完全受到限制，这种约束称为固定端约束。总可以将它们简化到作用于A点的一个力和力偶。九、受力分析与受力图 受力分析是指研究某个指定物体受到的力，并分析其所受力的方向、大小、作用点等。

8、例1：用力F拉动碾子以压路面，碾子遇到障碍物的阻碍，如图所示。不计摩擦，试画出碾子的受力图。例2：如图所示，杆AB所受重力G1，球所受重力G2，试画出球、杆及球与杆系统的受力图。例3：三角架如图所示，在B点的重物受重力作用G，如不计三角架各杆的重力，试画出杆AB、BC及销钉B的受力图。十、平面力系的概念 力系，是指作用于物体上的一系列力。如果力系中各力的作用线是在同一平面内，则将此力系称为平面力系。平面汇交力系：力系中各力作用线在同一平面内，并且汇交于一点的力系。平面任意力系：力系中各力的作用线在同一平面内，任意分布的力系。平面平行力系：力系中各力的作用线在同一平面内，并且互相平行的力系。十一

9、、平面汇交力系的解法1、几何法（图解法）几何法：利用力的平行四边形原则或力三角形原则，按比例先画出封闭的力多边形，然后用尺和量角器在图上量出所要求的未知量；或运用所画图形的几何关系，用几何学中的一些公式计算出所求的未知量。2、解析法 解析法：利用静力平衡方程求解未知量的方法。例题：例题：简易起重机，如图所示。A、C为铰链支座。钢丝绳的一端缠绕在卷扬机D上，另一端绕过滑轮B将重为G20 kN的重物匀速吊起。杆件AB、BC及钢丝绳的自重不计，各处的摩擦不计，不考虑滑轮B的尺寸。试求杆件AB、BC所受的力。十二、平面任意力系的解法平面任意力系的平衡条件是：例题：例题：如图所示，起重机的水平梁BC，C

10、端以铰链固定，B端用拉杆AB拉住。梁所受重力G8 KN，载荷所受重力Q20 KN，梁的尺寸如图所示。试求拉杆AB的拉力以及铰链C的约束反力。十三、平面平行力系的解法例题：例题：塔式起重机，如图所示，机架重900 KN，作用线通过塔的中心。最大起重量W400 KN，最大悬臂长16 m，轨道AB间距为8 m。平衡块所受重力为Q，到机身中心线的距离为8 m。试问：（1）保证起重机在满载和空载时，都不致翻倒，求平衡块的质量。（2）当平衡块所受重力为260 KN时，求满载时，轨道A、B给起重机轮子的反力是多少？十四、功、力功率、效率 位移：由初位置到末位置的有向线段。其大小与路径无关，方向由起点指向终点

11、。如果一个物体受到力的作用，并在力的方向上发生了一段位移，我们就说这个力对物体做了功。人提升重物，则人对重物做了功。单位时间内所做的功叫功率。功率是表示物体做功快慢的物理量。效率是指有用功率对驱动功率的比值；或者说是有效的功率与输入的功率的比值。十五、滑动摩擦 当一物体在另一物体表面上滑动时，在两物体接触面上产生的，阻碍它们之间相对滑动或滑动趋势的现象，称为滑动摩擦。大量实验表明：压力越大，滑动摩擦力越大；接触面越粗糙，滑动摩擦力越大。滑动摩擦力的大小跟压力成正比，就是跟一个物体对另一个物体表面的垂直作用力成正比。阻碍物体间相对滑动的力，称为滑动摩擦力。阻碍物体间滑动趋势的力，称为静摩擦力。十

12、六、摩擦角与自锁1、摩擦角（2）自锁现象 当主动力的合力F的作用线与法线的夹角在摩擦角之内时，发生自锁现象。螺旋千斤顶的螺旋升角一定要小于当量摩擦角才满足自锁条件。登梯子爬高时，梯子的斜度一定要满足摩擦的自锁条件，否则梯子将滑倒。十七、任务小结1、力的概念 2、力的合成与分解3、力在坐标轴上的投影 4、二力平衡条件、作用力与反作用力5、力对点的矩 6、力偶7、约束力与约束反力的概念8、柔性约束、光滑接触面约束、铰链约束以及固定端约束9、受力分析与受力图 10、平面力系的概念11、平面汇交力系的解法12、平面任意力系的解法13、平面平行力系的解法14、功、力功率、效率 15、滑动摩擦16、摩擦角与自锁十八、完成课后练习