北京航空航天大学理论力学课件-王琪-ch1B.pdf
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2015-9-161理论力学理论力学作业：
1-3、1-4、1-8作业：
1-3、1-4、1-8作业要求：
作业要求：
画出研究对象的受力图、速度图和加速度图画出研究对象的受力图、速度图和加速度图一个研究对象画一个受力图一个研究对象画一个受力图计算题要画相应的图，列写方程，给出计算结果计算题要画相应的图，列写方程，给出计算结果作业不符合要求的，无作业成绩作业不符合要求的，无作业成绩每周一每周一交前一周交前一周的作业的作业平时成绩占总成绩的20平时成绩占总成绩的20%左右左右作业由课代表收齐后，作业放到讲台上的资料袋内作业由课代表收齐后，作业放到讲台上的资料袋内2015-9-162理论力学理论力学推荐三本参考书推荐三本参考书1、朱照宣等编的理论力学（上下册）北京大学出版社朱照宣等编的理论力学（上下册）北京大学出版社北京大学理科教材（论述系统全面，有一定的深度，有丰富的例题和习题）北京大学理科教材（论述系统全面，有一定的深度，有丰富的例题和习题）2、R.C.Hibbeler,EngineeringMechanics（静力学、动力学）（静力学、动力学）,高等教育出版社高等教育出版社美国多所高校选用的教材（易读性好，与工程问题结合密切，有丰富的例题和习题）美国多所高校选用的教材（易读性好，与工程问题结合密切，有丰富的例题和习题）3、3、.马尔契夫著，李俊峰.马尔契夫著，李俊峰（清华大学）（清华大学）译理论力学高教育出版社译理论力学高教育出版社俄罗斯高校教材（理论深入，内容丰富；是一本很好的力学专业的教材，例题较少，无习题）俄罗斯高校教材（理论深入，内容丰富；是一本很好的力学专业的教材，例题较少，无习题）2015-9-163理论力学理论力学上节课的主要内容上节课的主要内容基本概念基本概念平衡、质点（系）、刚体、力系、等效力系、合力、平衡力系、共点力系平衡、质点（系）、刚体、力系、等效力系、合力、平衡力系、共点力系基本方法基本方法共点力系的合成（几何法、解析法）共点力系的合成（几何法、解析法）共点力系的平衡条件（几何法、解析法）共点力系的平衡条件（几何法、解析法）本次课要研究的问题本次课要研究的问题如何进行受力分析如何进行受力分析如何将基本概念、理论与方法用于解决实际问题如何将基本概念、理论与方法用于解决实际问题2015-9-164理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法自由体自由体（freebody）：
可以在空间任意运动的物体可以在空间任意运动的物体非自由体非自由体（constrainedbody）：
其运动受到某些限制的物体其运动受到某些限制的物体2015-9-165理论力学理论力学非自由体实例非自由体实例非自由体的运动受到了限制非自由体的运动受到了限制2015-9-166理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法一、约束与约束力一、约束与约束力约束约束（constraint）：
限制物体运动的条件。
限制物体运动的条件。
约束体约束体（constraintbody）：
约束约束非自由体非自由体运动的物体。
运动的物体。
列车是非自由体列车是非自由体铁轨是约束体铁轨是约束体约束力约束力（constraintforce）：
约束体作用在非自由体上的力。
约束体作用在非自由体上的力。
铁轨作用在车轮上的力为约束力铁轨作用在车轮上的力为约束力？
2015-9-167理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法约束力的特点：
约束力的特点：
（一）柔索
（一）柔索绳索、链条、皮带等绳索、链条、皮带等假设条件：
假设条件：
不计质量不计质量。
约束力特点：
。
约束力特点：
力沿柔索方向，受拉。
力沿柔索方向，受拉。
限制该方向的运动限制该方向的运动222Lyx+绳索限制质点运动的条件：
绳索限制质点运动的条件：
xyL约束力的方向与限制物体运动的方向相反约束力的方向与限制物体运动的方向相反2015-9-168理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法柔索约束的实例柔索约束的实例2015-9-169理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法
（二）光滑面约束
（二）光滑面约束AFBFCF约束力约束力沿沿公法线方向公法线方向指向指向被约束的物体被约束的物体BACNF公切面公法线公切面公法线假设条件：
假设条件：
不计摩擦不计摩擦限制该方向的位移限制该方向的位移约束力约束力2015-9-1610理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法不计摩擦时，齿轮间的约束也属于光滑面约束。
不计摩擦时，齿轮间的约束也属于光滑面约束。
双离合变速箱双离合变速箱2015-9-1611理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法1、固定铰链支座1、固定铰链支座AxFyAFAAAA固定铰链简图固定铰链简图（三）光滑圆柱铰链（三）光滑圆柱铰链2015-9-1612理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法首都机场二号航站楼顶棚拱架支座首都机场二号航站楼顶棚拱架支座2015-9-1613理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法北京南站顶棚拱架支座北京南站顶棚拱架支座2015-9-1614理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法2、连接铰链2、连接铰链注意：
注意：
作用力与反作用力的关系作用力与反作用力的关系BACBxFByFBCBxFByFBA思考题：
思考题：
试画出作用在试画出作用在AB杆杆B端的约束力（不计销钉质量）端的约束力（不计销钉质量）2015-9-1615理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法2015-9-1616理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法3、活动铰链支座3、活动铰链支座AAAAF4、径向轴承4、径向轴承yFxFyFxF2015-9-1617理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法（四）光滑球铰链（四）光滑球铰链AAxFAyFAzFA球铰链应用实例球铰链应用实例2015-9-1618理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法（五）二力构件/（五）二力构件/二力杆二力杆二力平衡原理：
二力平衡原理：
作用于作用于刚体刚体上的两个力为平衡力系的充分必要条件是：
上的两个力为平衡力系的充分必要条件是：
此二力等值、反向、共线此二力等值、反向、共线若若刚体上只有两点受力且不计其质量，则该刚体称为刚体上只有两点受力且不计其质量，则该刚体称为二力构件二力构件或或二力杆二力杆。
作用力沿两点连线、大小相等、方向相反。
作用力沿两点连线、大小相等、方向相反。
W不计杆件自重不计杆件自重W2015-9-1619理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法二、受力图二、受力图根据约束的根据约束的类型类型画出研究对象的受力图画出研究对象的受力图例：
例：
结构如图所示，不计构件自重，画出结构如图所示，不计构件自重，画出AB杆的受力图。
杆的受力图。
DCWABWABDCAxFAyFCFABWCCD杆为二力杆杆为二力杆问题：
问题：
A端真实约束力的方向是否是图示方向？
端真实约束力的方向是否是图示方向？
2015-9-1620理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法例：
例：
画出画出AB杆的受力图杆的受力图AFDFBFCBAWDAABBCCWD2015-9-1621理论力学理论力学A1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法WWWWABCD1、研究滑轮1、研究滑轮2、研究2、研究CD杆杆AxFAyFCFDF例：
例：
画出滑轮、画出滑轮、CD杆、杆、AB杆和整体的受力图，不计构件自重。
杆和整体的受力图，不计构件自重。
2015-9-1622理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法AABC3、研究3、研究AB杆杆4、研究整体4、研究整体WABCDWWWAxFAyFBxFByFCFAxFAyFWWWCABBxFByFDF注：
注：
研究整体时，不画物体间的内力研究整体时，不画物体间的内力A问题：
问题：
CD杆是受拉还是受压？
如何判断？
杆是受拉还是受压？
如何判断？
2015-9-1623理论力学理论力学例：
例：
已知物体的重量为已知物体的重量为P，求：
维持平衡时，求：
维持平衡时F的最小值及其方向。
的最小值及其方向。
BCFP045020060AD解：
解：
1、取研究对象：
取研究对象：
销钉销钉C2、受力分析：
画受力图受力分析：
画受力图CCCCFCDFF065045CDFF065045CCF0minsin65CCFF=BCBBFCCFBBBFABFP0300403、研究研究CB杆和销钉杆和销钉Bx000sin30sin400xBBFPF=BBFCCBBFF=？
=|）（minFF090min|）（=FF2015-9-1624理论力学理论力学PPAABBCCDDxxyyzz例：
例：
结构如图所示，杆重不计，已知力结构如图所示，杆重不计，已知力PP，求绳，求绳BD的拉力和的拉力和BC杆的内力。
杆的内力。
1F3F2F解：
解：
研究铰链研究铰链B=000zyxFFF空间力系空间力系30;sin0zFFP=sin3PF=320;cossin0xFFF=sincos32FF=PPAABBCCDDxxyyzz2015-9-1625理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法米开朗基罗米开朗基罗（1475-1564意大利画家、雕塑家、建筑师）：
意大利画家、雕塑家、建筑师）：
“石头本身就赋予雕像以生命，我只是把多余的部分敲掉了石头本身就赋予雕像以生命，我只是把多余的部分敲掉了”哀悼基督哀悼基督（米开朗基罗）（米开朗基罗）人体各关节的简化模型人体各关节的简化模型科学研究：
科学研究：
客观规律存在于自然界中。
在建立模型的过程中，我们只是把次要的因素去掉了。
客观规律存在于自然界中。
在建立模型的过程中，我们只是把次要的因素去掉了。
2015-9-1626理论力学理论力学1-3平衡问题的解法1-3平衡问题的解法思考题：
思考题：
机器人的哪些关节是圆柱铰链？
机器人的哪些关节是圆柱铰链？
人手的哪些关节人手的哪些关节可简化成可简化成圆柱铰链？
圆柱铰链？
2015-9-1627理论力学理论力学本章主要内容本章主要内容基本概念基本概念平衡、质点（系）、刚体、自由体、非自由体平衡、质点（系）、刚体、自由体、非自由体力系、等效力系、合力、共点力系力系、等效力系、合力、共点力系约束与约束力：
柔索、光滑面、光滑柱（球）铰链、二力构件约束与约束力：
柔索、光滑面、光滑柱（球）铰链、二力构件基本方法基本方法共点力系的合成及其平衡条件（矢量法、解析法）共点力系的合成及其平衡条件（矢量法、解析法）受力分析：
根据约束的类型和特点画受力图受力分析：
根据约束的类型和特点画受力图
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