中职高一劳动版《机械基础》模块二 课题一 任务5 分析平面任意力系课件

课题一 静力学 任务1 分析梯子的受力并画受力图 任务3 分析平面汇交力系 任务2 分析简支梁的受力并画受力图 任务4 分析力偶的作用效果 任务5 分析平面任意力系 1. 掌握平面任意力系的概念； 2. 掌握力的平移定理； 3. 了解平面任意力系的简化； 4. 应用平面任意力系的平衡方程解决实际问题。 课题一 静力学 任务5 分析平面任意力系 如图2-1-25a所示为塔式起重机结构简图。在工程实际中，如果已知起吊重物最大质量G=24kN，作用于M点，横梁的质量W=10kN，重心位于H点，钢索和横梁的夹角α=30°，KH=6m，KM=10m，求钢索EH承受的拉力和K 点的约束反力。 任务5 分析平面任意力系 任务引入 对横梁进行受力分析，横梁KM在起吊重物的重力、横梁本身的重力，以及钢索的拉力和K点铰链的约束反力的作用下处于平衡状态，受力简图如图2-1-25b所示。 显然，这四个力在同一平面内，但不完全汇交于一点，而是任意分布，一般把这种力系称为平面任意力系。这种力系如何简化呢？能否用一个简单的力系来等效代替呢？平衡时又应该满足什么条件？ 任务分析 任务5 分析平面任意力系 一、力的平移定理 力的平移定理 如图2-1-26所示，作用在刚体上A点的力F，可平行移动到C点，但必须附加一个力偶，其力偶矩等于原力F对新作用点C的力矩。 相关知识 任务5 分析平面任意力系 二、平面任意力系向一点简化 1 .平面任意力系向一点简化 设在刚体上作用一平面任意力系F1、F2、…、Fn，如图2-1-27a所示。在平面内任选一点O，称为简化中心。原力系与作用于简化中心O点的平面汇交力系和附加的平面力偶系是等效的。 任务5 分析平面任意力系 附加力偶系 M1、M2、…、Mn 可合成为一个力偶，合力偶矩 MO 等于各附加力偶矩的代数和。故: 将平面汇交力系F1′、F2′、…、Fn′合成为作用于简化中心O 点的一个力 FR′，如图2—1—2 7 c所示。则： 二、平面任意力系向一点简化 1 .平面任意力系向一点简化 任务5 分析平面任意力系 二、平面任意力系向一点简化 2 .简化结果——主矢和主矩 平面任意力系中所有力的矢量和FR′称为该力系的主矢；而各力对于任选简化中心O点之矩的代数和MO 称为该力系对于简化中心的主矩。 主矢的大小和方向为： 任务5 分析平面任意力系 三、平面任意力系的平衡条件与平衡方程 1 .平衡条件 若要使物体受平面任意力系的作用而处于平衡状态，其主矢和主矩必须同时为零，即: 也就是： 任务5 分析平面任意力系 三、平面任意力系的平衡条件与平衡方程 2 .平衡方程 平面任意力系平衡的充分必要条件为：力系中各力在任选的两个坐标轴上的投影的代数和分别为零，且各力对任一点力矩的代数和也为零。 平面任意力系的平衡方程： 任务5 分析平面任意力系 三、平面任意力系的平衡条件与平衡方程 2 .平衡方程 平面任意力系平衡方程的其他两种形式： (1)二力矩形式。其中x轴不得垂直于A、B两点的连线。 任务5 分析平面任意力系 三、平面任意力系的平衡条件与平衡方程 2 .平衡方程 (2)三力矩形式。其中A、B、C三点不得共线。 任务5 分析平面任意力系 根据上面所讲的平面任意力系的平衡条件，来解决任务引入中的问题。 1.确定研究对象并受力分析 取横梁为研究对象，画受力图，如图2-1-25b所示。 2.列平衡方程 选H 点为矩心，列平衡方程求解。 任务实施 任务5 分析平面任意力系 任务实施 任务5 分析平面任意力系 一、平面平行力系 在平面任意力系中，若各力的作用线相互平行，这种力系称为平面平行力系，它是平面任意力系的又一种特殊情况。 知识链接 其平衡方程只有两个，即: 任务5 分析平面任意力系 $