1-1 静力学基础(2)《机械基础》安徽省（分类招生和对口招生）装备制造类 知识点讲解

安徽省装备制造大类对口高考机械基础复习讲义 模块 1 构件的静力分析 1-1静力学基础（2） 考点4 杆件的受力分析、绘制杆件受力图（掌握） 【考纲要求】 （1）掌握常见约束类型及其约束力方向的确定。 （2）掌握物体的受力分析步骤，能熟练画出受力图。 【知识网络】 【知识和技能要点】 三、约束与约束力 1.约束与约束力 ① 自由体：空间位移不受限制的物体称为自由体,如飞机、炮弹、卫星等。 ② 非自由体：有些物体在空间的位移受到一定的限制,称它们为非自由体,如机车受钢轨的限制只能沿轨道行驶,吊车吊起的重物受钢索的限制不能下落。 ③ 约束：对非自由体的某些位移起限制作用的物体称为约束。 ④ 约束力：约束对物体的作用力称为约束力,也称约束反力。 确定约束力有如下原则： (1)约束力的作用点就是约束与被约束物体的接触点或连接点。 (2)约束力的方向与该约束所阻碍的运动趋势方向相反。 (3)约束力的大小可采用平衡条件计算确定。 ⑤ 主动力：能够使物体产生运动趋势或运动的力称为主动力,如重力、拉力、推力。 ⑥ 被动力：阻碍物体运动趋势或运动的力称为被动力。 约束力是阻碍物体运动的力,属于被动力。其大小和方向不能预先确定，只能通过分析计算才能得出。 2.常见约束类型 (1)柔性约束 由柔软的绳索、带或链条等构成的约束称为柔性约束。 柔性约束只受拉力,约束力作用在接触点,沿着绳索背离受力物体；传动带的约束力为拉力,沿轮缘的切线方向。 (2)光滑面约束 两物体直接接触,当接触表面非常光滑,摩擦可忽略不计时,即属于光滑面约束。 光滑面约束不能限制物体沿接触表面切线的位移,只能阻碍物体沿接触表面法线方向的位移。因此,光滑面约束的约束力必通过接触点,沿着接触表面的公法线，并指向受力物体。 (3)铰链约束 用圆柱销将两个具有相同大小圆柱孔的物体连接在一起,物体的运动受到圆柱销的限制,只能转动,不能移动,称为铰链约束,其约束力用通过轴心的两个垂直分力Fx和Fy表示。 ① 固定铰链约束：如果铰链约束的两个构件中有一个固定在地面或机架上,则称为固定铰链约束,固定铰链约束的约束力用通过轴心的两个垂直分力Fx和Fy表示。 ② 活动铰链约束：如果铰链约束中的两个构件与地面或机架是可动的,则称为活动铰链约束，它不能限制物体沿支承面方向的移动，其约束力垂直于支承面且通过铰链中心,用Fy表示。 (4)固定端约束 杆件的一端完全固定，既不能移动，也不能转动。如用卡盘夹紧的工件、固定在机床刀架上的刀具、一端嵌固于墙体内的物体均属于固定端约束,其约束力用两个正交的力FAx、FAy和一个约束力偶M来表示。 四、物体受力分析和受力图 1.受力分析 是指研究某个物体受到的力,分析这些力对物体的作用情况，即研究各个力的作用位置、大小和方向。 2.受力图 为了清晰地表示物体的受力情况,常需把研究的物体从周围物体中分离出来,然后把其他物体对研究对象的全部作用力用简图形式表示出来。这种表示物体受力的简明图形称为受力图。 3.对物体进行受力分析、画受力图的步骤 (1)确定研究对象,单独画出其简图。 (2)进行分析研究对象受到的主动力和约束力。 (3)画出受力图,画约束力时应取消约束,用约束力代替它的作用。 4.注意事项： (1)有二力构件时,要充分利用二力构件、三力平衡汇交定理、作用与反作用定理分析它的受力情况,再画出其他物体的受力。 (2)未提及摩擦时,接触面视作光滑；未提及重力时,就不计重力。 (3)一对作用力与反作用力应采用同一字母,其中一个添加“ˊ”以示区别。 【练习题】 一、选择题 1.凡能使物体运动或有运动趋势的力称为（ ）。 A.主动力 B.约束力 C.内力 D.外力 2.约束力是阻碍物体运动的力，属于（ ）。 A.主动力 B.被动力 C.内力 D.外力 3.约束力的大小（ ）。 A.可用平衡条件计算确定 B.等于作用力 C.等于作用力，但方向相反 D.小于作用力 4.约束力的方向必与（ ）的方向相反。 A.主动力 B.物体被限制运动 C.重力 D.内力 5.下列只能承受拉力的约束是（ ）。 A. 光滑面约束 B. 铰链支座约束 C. 固定端约束 D. 柔性约束 6.柔性约束的约束力方向总是（ ）受约束物体。 A.铅垂指向 B.沿绳索指向 C.沿绳索背离 D.水平指向 7.带传动的传动带所产生的约束属于（ ）。 A.铰链约束 B.光滑面约束 C.柔性约束 D.固定端约束 8.（ ）约束反力的作用在接触处，方向沿接触表面的公法线，并指向受力物体。 A.光滑接触表面 B.柔性 C.光滑铰链 D.固定端 9.光滑面约束的约束力总对受力物体形成（ ）作用。 A.支持力 B.拉力 C.牵引力 D.摩擦力 10.齿轮传动中，齿轮所产生的约束力属于（ ）。 A.铰链约束 B.光滑面约束 C.柔性约束 D.固定端约束 11.下列说法正确的是（ ）。 A．绳索给物体的约束力可以是压力 B．光滑接触表面对物体的约束反力称为法向反力 C．活动铰支的约束力性质与柔性约束性质相同 D．链条约束不是柔性约束 12.下列约束中，有两个垂直的约束力，以及一个约束力偶的是（ ）。 A. 绳子对物体的约束 B. 固定铰链支座约束 C. 活动铰链支座约束 D. 固定端约束 13.固定铰链支座的约束反力的方向是（ ）。 A．常用两个互相垂直的分力代替 B．必须垂直于固定面 C．必须平行于固定面 D．必须倾斜于固定面 14.活动铰链约束力的方向（ ）。 A.用两个相互垂直的分力代替 B.垂直于固定面 C.沿绳索方向 D.不能确定 15.各种约束类型中，约束反力既有力也有力偶矩的是（ ）。 A.光滑面约束 B.柔性约束 C.固定铰链约束 D.固定端约束 16.地面对电线杆的约束属于（ ）。 A.铰链约束 B.光滑面约束 C.柔性约束 D.固定端约束 17.三爪卡盘对圆柱工件的约束是（ ）。 A．铰链约束 B．固定端约束 C．光滑面约束 D．柔性约束 18.固定在机床刀架上的刀具受到的约束是（ ）。 A．柔性约束 B．光滑面约束 C．铰链约束 D．固定端约束 19.下列关于受力图画法的描述中正确的是（ ）。 A.只需画出作用在研究对象上的约束力 B.无须进行受力分析，只要直接将所有力画在图上就好 C.只需画出作用在研究对象上的主动力 D.确定研究对象，然后把研究对象的全部作用力用简图形式画出来 20.受力分析的步骤是（ ）。 ① 对研究对象进行受力分析 ② 确定研究对象  ③ 画受力图 A. ①②③ B. ②①③ C. ③②① D. ②③① 二、多项选择题 1.下列选项中属于柔性约束的是（ ）。 A．绳索 B．链条 C．铰链 D．V 带 2.下列关于约束和约束反力说法正确的是（ ）。 A.对非自由体的某些位移起限制作用的物体称为约束 B.约束反力的方向与约束对物体限制其运动趋势的方向相反 C.各种约束其约束反力的方向都是可以预先确定的 D.约束反力的大小总是未知的，需要通过平衡条件求出其大小 3.受力分析是指研究某个物体受到的力，分析这些力对物体的作用情况，研究各个力的（ ）。 A.作用位置 B.大小 C.方向 D.施力物体 4.对物体进行受力分析、画受力图的步骤包括（ ）。 A.确定研究对象，单独画出其简图 B.分析研究对象受到的主动力和约束力 C.画出受力图 D.画约束力时应取消约束，用约束力代替它的作用 5.下列对物体进行受力分析描述正确的是（ ）。 A.只需研究物体受到的约束力 B.有二力构件时，先分析二力构件的受力情况，再画出其它物体的受力 C.未提及摩擦时，接触面视作光滑 D.未提及重力时，就不计重力 6.如图所示的三铰拱桥，由左、右两拱铰接而成，拱的自重不计，在左拱 AC 上作用载荷Ｆ，则下列说法正确的是（ ）。 A.拱 BC 为二力杆 B.拱 AC 受三个力作用，且处于平衡状态 C.拱 AC 为二力杆 D.拱 BC 受三个力作用，且处于平衡状态 三、填空题 1.空间位移不受限制的物体称为 ，空间位移受一定限制的物体称为 。 2.能够使物体产生运动趋势或运动的力称为 ，而阻碍物体运动趋势或运动的力称为 。 3.约束反力的方向与约束对物体限制其运动趋势的方向 。 4.常见的约束类型有 、 、 和 。 5.柔性约束对物体的约束力作用在 ，方向沿柔性体的中心线 物体。 6.柔体约束的约束特点是只能承受 ,不能承受 。 7.自行车传动的链条构成的约束是 约束。 8.两物体直接接触，当接触表面非常光滑，摩擦可忽略不计时，即属于 约束。 9.光滑接触表面的约束反力方向是沿接触表面的公法线并指向 。 10. 约束能限制物体在约束处沿任何方向的移动和转动。 11.固定端约束既限制刚体的 ,又限制了刚体的 。 12.约束力方向可以确定的约束有 、 和 。 13.在工程实际中， 是指研究某个物体受到的力，分析这些力对物体的作用情况。 14.为了清晰地表示物体的受力情况，常需把研究的物体从周围物体中分离出来，然后把其他物体对研究对象的全部作用力用简图形式表示出来。这种表示物体受力的简明图形称为 。 15.对物体进行受力分析，有二力构件时，先分析 的受力情况，再画出其他物体的受力。 16.画受力图时，必须分析 受到的主动力与约束力。未提及摩擦时，接触面视作 ；未提及重力时，就不计 。 17.画受力图时,必须根据 画约束反力。 四、简答题 1.常见约束的类型有哪些? 哪些约束力方向可确定? 哪些不可确定? 2. 简述受力分析及受力图的概念。 3. 简述对物体进行受力分析、画受力图的步骤。 五、作图题 1. 如图所示,作出球A 和物体B 的受力图。 2.如图所示,作出图示杆件AB 的受力图,杆件自重忽略不计,各接触面均光滑。 3.对下图中球作分离体受力图，假设各接触面光滑接触，除注明重力外其余不计自重。 4.对下图中杆 AB 作分离体受力图，假设各接触面光滑接触，除注明重力外其余不计自重。 5.作出下图中球体的受力分析图，未标重力的物体重量不计，所有接触处均为光滑接触。 6.作出下图中杆 AB 的受力分析图，未标重力的物体重量不计，所有接触处均为光滑接触。 7.作出下图中球体的受力分析图，未标重力的物体重量不计，所有接触处均为光滑接触。 8.作出下图中杆 ABCD 的受力分析图，未标重力的物体重量不计，所有接触处均为光滑接触。 9.试分别画出图中 AB 杆和 CD 杆的受力图。 10.试分别画出图中 AC 杆（带销钉）和 BC 杆的受力图。 11.试分别画出图中 AB 杆、CD 杆和整体的受力图。 12.如图所示,作出杆AB 的受力图.(杆AB、BC 的自重不计) 13.如图所示,三铰拱桥有左右两拱铰接而成,在BC 作用一主动力。忽略各拱的自重,分别画出拱AC、BC 的受力图。 【答案】 一、单项选择题 1. A 2. B 3. A 4．B 5. D 6. C 7. C 8.A 9.A 10. B 11.B 12.D 13.A 14.B 15.D 16.D 17.B 18.D 19.D 20.B 二、多项选择题 1. ABD 2. ABD 3. ABC 4.ABCD 5.BCD 6.AB 三、填空题 1. 自由体 非自由体 2. 主动力 被动力 3. 相反 4. 柔性约束 光滑面约束 铰链约束 固定端约束 5. 接触点 背离 6. 拉力 压力 7. 柔性 8. 光滑面 9. 受力物体 10. 固定端 11. 移动 转动 12. 柔性约束 光滑面约束 活动铰链约束 13. 受力分析 14. 受力图 15. 二力构件 16. 研究对象 光滑面 重力 17. 约束类型 四、简述题 1.答：常见约束的类型有柔性约束、光滑面约束、铰链约束和固定端约束。 柔性约束、光滑面约束、活动铰链约束的约束力方向可以确定。 固定铰链约束、固定端约束的约束力方向不可确定。 2.答：①在工程实际中，受力分析是指研究某个物体受到的力，分析这些力对物体的作用情况。 ②为了清晰地表示物体的受力情况，常需把研究的物体从周围物体中分离出来，然后把其他物体对研究对象的全部作用力用简图形式表示出来。这种表示物体受力的简明图形称为受力图。 3.答：①确定研究对象，单独画出其简图。 ②分析研究对象受到的主动力和约束力。 ③画出受力图，画约束力时应取消约束，用约束力代替它的作用。 五、作图题 1. 2. 3. 4. 5. 6. 7. 8. 9. 10. 11. 12. 13. 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究 学科网（北京）股份有限公司 学科网（北京）股份有限公司 $