化工設(shè)備基礎(chǔ)剛體的受力分析

化工設(shè)備基礎(chǔ)剛體的受力分析第一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日1、基本概念自由體位移不受限制的物體如:飛行中的飛機(jī)非自由體位移受到限制的物體如：鋼索吊住的重物約束約束力約束反力對非自由體的位移起限制作用的物體約束對非自由體的作用力大小：待定方向：與該約束所能阻礙的位移方向相反作用點(diǎn)：接觸處第二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日2、常見的幾種約束形式當(dāng)柔軟體被拉直時(shí)才能起到約束作用(1)由柔軟的繩索、鏈條或皮帶構(gòu)成的柔性體約束PPTS1S'1S'2S2特點(diǎn)約束反力作用在接觸點(diǎn)方向沿柔軟體伸直時(shí)的軸線，背離被約束物體（離點(diǎn)而去的力）第三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日(2)光滑面約束(摩擦不計(jì))特點(diǎn)約束反力作用在接觸點(diǎn)方向沿公法線，指向被約束物體（向點(diǎn)而來的力）PNNPNANB第四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日(3)圓柱鉸鏈約束主要結(jié)構(gòu)：銷釘?shù)谖屙?，共三十五頁，編輯?023年，星期日AAAAXAYA第六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日鉸支座第七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日化工設(shè)備中的固定鉸支座和可動(dòng)鉸支座第八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日（1）固定鉸支座第九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日固定鉸支座的幾種表示:第十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日（2）可動(dòng)鉸支座第十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日例：分別畫出圓及桿AB的受力圖。ACB600P解：PN1N2ABYAXASBCN2

畫約束反力時(shí)，一定要按照約束的固有性質(zhì)畫圖，切不可主觀臆斷！第十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日FnF3F2F1O

FR

O

F1F2F3Fn幾何作圖法第十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日

只有在正交坐標(biāo)系下，分力的大小才等于投影F解析法

X=FcosαY=

Fsinα力在軸上的投影yF

xbaαa1b1o第十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日O

FnF3F2F1合力投影定理xFR

O

F1F2F3Fny第十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日1).取研究對象-------力系的匯交點(diǎn)AA.QTC3).建立坐標(biāo)系yx4).列出對應(yīng)的平衡方程TB例:圖示重物重為Q=30kN,由繩索AB、AC懸掛，求AB、AC的約束反力。600CBAQ3005).解方程解：2）作受力圖第十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日如圖所示：F=200N,=60，l=40cm力F使物體繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的物理量稱為力F

對O點(diǎn)的力矩。O點(diǎn)稱為矩心。O點(diǎn)到力的作用線的垂直距離稱為力臂。矩心力臂F一、力矩(力對點(diǎn)之矩)

+_F對O點(diǎn)之矩：力矩Mo(F)=±Fd第十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日二、力偶與力偶矩1、概念等值、反向、作用線平行的兩個(gè)力叫做力偶，記為（F，F(xiàn)′）。力偶中兩個(gè)力所在的平面叫力偶作用面。兩個(gè)力作用線間的垂直距離叫力臂。力偶矩：力偶對物體轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的度量。+_第十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日2、力偶的性質(zhì)基本物理量力偶無合力，在任何坐標(biāo)軸的投影和恒為零。力偶不能與一個(gè)力等效，也不能用一個(gè)力來平衡，力偶只能用力偶平衡。yxoF’hF力偶無合力第十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日等效變換性作用在同一平面內(nèi)的兩個(gè)力偶，如果它們的力偶矩大小相等，轉(zhuǎn)向相同，則兩力偶彼此等效。第二十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日推論力偶可以在作用面內(nèi)任意轉(zhuǎn)移，而不影響它對物體的作用效應(yīng)。在保持力偶矩的大小和轉(zhuǎn)向不改變的條件下，可以任意改變力和力偶臂的大小，而不影響它對物體的作用。第二十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日思考題？試分析下圖四個(gè)力偶，哪些是等效的？第二十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日一力偶（F1,F1′)作用在Oxy平面內(nèi)，另一力偶(F2,F2′)作用在Oyz平面內(nèi)，力偶矩大小相等，試問兩力偶是否等效?為什么?第二十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日3、平面力偶系的簡化與平衡充要條件：力偶系中各分力偶矩代數(shù)和等于0第二十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日例1、在汽缸上要鉆四個(gè)相同的孔，現(xiàn)估計(jì)鉆每個(gè)孔的切削力偶矩m1=m2=m3=m4=m=-15Nm,當(dāng)用多軸鉆床同時(shí)鉆這四個(gè)孔時(shí),問工件受到的總切削力偶矩是多大?解:作用在汽缸上的力偶大小相等,轉(zhuǎn)向相同，又在同一平面內(nèi)，因此這四個(gè)力偶的合力矩為：負(fù)號表示合力偶矩順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)。知道總切削力偶矩之后，就可考慮夾緊措施，設(shè)計(jì)夾具。第二十五頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日RA的方位不定。但根據(jù)力偶只能與力偶相平衡的性質(zhì)，可知力RA必與力RB組成一個(gè)力偶，即RA=-RB，RA和RB的指向假設(shè)如圖。

計(jì)算結(jié)果RA、RB皆為正值，表示它們假設(shè)的指向與實(shí)際的指向相同。5mAB例2、梁AB受一力偶作用，其矩m=-100kNm.尺寸如圖所示，試求支座A、B的反力。mAB解：（1）取梁AB為研究對象（3）列平衡方程求未知量

由力偶系的平衡方程有

（2）畫受力圖

由支座的約束性質(zhì)可知，RB的方位為鉛直，而mRARB第二十六頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日A.F三、力的平移定理F`=F``=FO.F`F``OMF`.作用于剛體上的力F，可以平移到任一新作用點(diǎn)，但必須同時(shí)附加一力偶，此力偶的力偶矩等于原力F對其新作用點(diǎn)的力矩，轉(zhuǎn)向取決于原力繞新作用點(diǎn)的旋轉(zhuǎn)方向。

M=Mo（F）A點(diǎn)力O點(diǎn)第二十七頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日第五節(jié)平面一般力系的簡化與平衡FnF3F2F1O

FnF3F2F1第二十八頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日一、平面一般力系的簡化F3F2F1FnFn

F1

OMn.M3M1F2F3M2O—簡化中心O.MO

—主矢

=ΣFi

與簡化中心無關(guān)

MO—主矩MO=ΣMo(Fi)與簡化中心有關(guān)第二十九頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日固定端約束第三十頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日FMAFyMAFx簡圖：固定端約束反力有三個(gè)分量：兩個(gè)正交分力，一個(gè)反力偶第三十一頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日TNBG平面一般力系的平衡方程:例:求A、B兩處的約束反力及繩子的拉力解:①.取研究對象——小車②.做受力圖③.建立適當(dāng)?shù)淖鴺?biāo)軸④.判斷力系類型，列出對應(yīng)的平衡方程⑤.解方程N(yùn)AxyCGαBATCabh平面一般力系第三十二頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日例：圖示簡支梁，求A、B兩處的約束反力。ABllq1q2解：研究AB，受力如圖：q1ABq2NBYAXA建坐標(biāo)如圖yxXA=0YA+NB-=0A第三十三頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日例2

：圖示構(gòu)架，P=1kN，AE=BE=CE=DE=1m，求A處的反力及BC的內(nèi)力。ABCDEP解：先整體求A處反力：XAYAMA拆開CD：XEYEPCDESCB第三十四頁，共三十五頁，編輯于2023年，星期日例3

：圖示結(jié)構(gòu)受水平力P作用，ACB與ED兩桿在C點(diǎn)用銷釘連接，ED與BD兩桿在D