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第 １ 章
杆件的静力分析
1.了解力的合成与分解，力矩、力偶的概念。
2.了解典型零件的受力分析。
3.了解摩擦在工程中的应用。
4.了解功率与机械效率的概念。
1.1 力的概念与基本性质
1.2 力矩、力偶、力的平移
1.3 约束、约束力、力系和受力图的应用
*1.4 平面力系的平衡方程及应用
机械基础（少学时）　 　//////图1-2由标准化部件组成的并联运动机床图1-1传统机床与并联运动机床的比较1.1力的概念与基本性质1.1.1常见工程结构和机械零件演示并联运动机床是以机床框架为固定平台的若干个杆件组成的空间并联机构，主轴部件安装在并联机构的动平台上，工作台与机床框架连接在一起。改变杆件的长度或移动杆件的支点，按照并联运动学原理形成刀具相对于被加工零件的运动轨迹。机械基础（少学时）　 　//////图1-3鸟巢国家体育场（鸟巢）工程（如图1-3所示）为特级体育建筑，主体结构设计使用年限100年，耐火等级为一级,抗震设防烈度8度,地下工程防水等级1级。工程主体建筑呈空间马鞍椭圆形，南北长333米、东西宽294米，高69米。机械基础（少学时）　 　//////1.1.2力1.基本概念（1） 刚体 受力时不变形的物体。（2）平衡指物体相对于地面保持静止或做均速直线运动。（3）平衡条件作用在刚体上的力应当满足的必要和充分的条件。（4）力力是物体间的相互作用，这种作用使物体的运动状态和形状发生改变。2.力的概念理解及力的单位（1）力是物体之间的相互作用，离开了物体，力是不能存在的。（2）力是物体之间的相互作用，总是成对地出现于物体之间。3.力的表示力是矢量， 用黑体字母或字母上加一横表示， 例如F或 。在图示中通常用带箭头的线段来表示力。图1-4小车受力图图1-5起吊重物受力图机械基础（少学时）　 　//////1.性质一（二力平衡原理）作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直线上。2.性质二（力的平衡四边形法则）作用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。3.性质三（作用和反作用定律）任意两个相互作用的物体之间的作用力和反作用力同时存在。4.性质四（力的可传性）作用在刚体上的力，可沿其作用线任意移动其作用点而保持它原来对刚体的作用效果。1.1.3力的基本性质图1-6二力平衡图1-7力的平衡四边形图1-8力的可传性机械基础（少学时）　 　//////图1-9力矩示意图1.2力矩、力偶、力的平移1.2.1力矩1.2.2力偶图1-11力偶矩力矩的单位为牛·米（N·m）或千牛·米（kN·m）由力矩定义和式（1-1）可看出：① 当力的作用线通过矩心时，则力矩等于零（因为力臂d=0）。② 当力沿作用线移动时，不改变力对某点的矩。这是因为力的大小、方向和力臂的大小均未改变。大小相等、方向相反、作用线相互平行的两力称为力偶。与作用于刚体的力的三要素类似，力偶对刚体作用取决于力偶矩的大小、作用面的方位与力偶的转动方向，称它们为力偶的三要素。机械基础（少学时）　 　//////图1-12力的平移1.2.3力向一点平移力的平移定理： 作用于刚体上的力可以平行移动到刚体上的任意一指定点， 但必须同时在该力与指定点所决定的平面内附加一力偶， 其力偶矩等于原力对指定点的力矩（如图1-12所示）。机械基础（少学时）　 　//////1.3约束、约束力、力系和受力图的应用1.3.1约束、约束力图1-14柔性约束图1-13光滑接触表面约束1.基本概念约束对物体运动起限制作用的其他物体称为约束物，简称约束。约束力约束对被约束物的力称为约束力。约束力的方向与该约束所能限制的运动方向相反。2.常见的约束类型（1）光滑接触表面约束（2）柔性约束（3）光滑柱铰（4）可动支座（可动铰链支座的简称）（5）固定端约束（6）二力体图1-15光滑柱铰机械基础（少学时）　 　//////图1-20平面汇交力系图1-19平面力系1.3.2力系平面力系　各力的作用线都在同一平面内的力系。平面汇交力系　各力的作用线交于一点的平面力系。平面平行力系　各力的作用线相互平行的平面力系。平面一般力系　各力的作用线不完全交于一点也不完全相互平行的平面力系。机械基础（少学时）　 　//////1.3.3典型构件受力图图1-23直齿圆柱齿轮受力情况图1-22带传动的受力1.带传动的受力平带传动、V带传动都是利用张紧在带轮上的皮带与带轮之间的摩擦力工作的。2.直齿圆柱齿轮受力从动轮上的圆周力是驱动力，其方向与回转方向相同；主动轮上的圆周力是阻力，其方向与回转方向相反；径向力分别指向各轮轮心。3.斜齿圆柱齿轮受力一对相互啮合的斜齿轮，圆周力、径向力方向的判定与直齿圆柱齿轮相同。轴向力的方向决定于齿轮螺旋线方向和齿轮回转方向，用主动轮的左、右手法则判断：左螺旋用左手，右螺旋用右手。图1-24斜齿圆柱齿轮受力机械基础（少学时）　 　//////图1-26轴的受力分析图1-25圆锥齿轮受力4.圆锥齿轮受力一对相互啮合的圆锥齿轮，圆周力、径向力方向的判定与直齿圆柱齿轮相同。5.轴的受力分析轴上受的力既有径向力、圆周力，又有轴向力。将圆周力和轴向力平移到轴心线上，使轴线受到力偶作用。机械基础（少学时）　 　//////*1.4平面力系的平衡方程及应用1.4.1分析平面力系图1-28固定端约束图1-27平面力系向平面内一点简化各力的作用线分布在同一平面内的任意力系称为平面任意力系，简称平面力系。平面力系的研究不仅在理论上而且在工程实际应用中都具有重要意义。1.平面力系向平面内一点简化2.固定端约束（插入端约束）3.平面力系简化的最后结果图1-29平面力系的简化图1-30合力作用线机械基础（少学时）　 　//////1.4.2平衡方程及应用图1-34刚体的三种约束状态图1-33平面内刚体的自由度1.平面力系的平衡方程（1）基本形式（2）解析式（3）二力矩式2.静定和静不定问题（1）静定和静不定问题概念（2）平面内刚体的自由度（3）刚体的三种约束状态（4）超静定次数3.简单多刚体系统平衡问题多刚体系统平衡问题的特点是：仅考虑系统的整体或某个局部（单个刚体或局部刚体系统）不能确定全部未知力。

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