化工设备机械基础2

1、12021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件22021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件教学目标：教学目标：教学要求：教学要求： 通过本章的学习，了解平面汇交力系的概念和合成的方法，学会用解通过本章的学习，了解平面汇交力系的概念和合成的方法，学会用解析法求解平面汇交力系的合力，熟练掌握应用平面汇交力系平衡的解析条件析法求解平面汇交力系的合力，熟练掌握应用平面汇交力系平衡的解析条件求解未知力。求解未知力。 能力目标知识要点了解平面汇交力系的概念和合成的方了解平面汇交力系的概念和合成的方法法 平面汇交力系合

2、成的方法平面汇交力系合成的方法 掌握平面汇交力系合成的解析法掌握平面汇交力系合成的解析法 平面汇交力系合成的几何法和解析法平面汇交力系合成的几何法和解析法熟练掌握应用平面汇交力系平衡的熟练掌握应用平面汇交力系平衡的解析条件求解未知力解析条件求解未知力 平面汇交力系的平衡条件平面汇交力系的平衡条件32021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件引例：引例： 在工程实际中，经常需要用绳索捆绑重物后，再用起重机起吊。如果操作不当就会发在工程实际中，经常需要用绳索捆绑重物后，再用起重机起吊。如果操作不当就会发生事故，甚至造成人身伤害。生事故，甚至造成人身伤害。

3、 案例案例1 ： 上海太平洋化工（集团）公司吴泾化工总厂对生产设备进行大修，用桥式起重机将一绞龙从上海太平洋化工（集团）公司吴泾化工总厂对生产设备进行大修，用桥式起重机将一绞龙从加工车床上吊下，由挂钩工文子林与桥式起重机司机王文华一同配合装车。当起重机司机王加工车床上吊下，由挂钩工文子林与桥式起重机司机王文华一同配合装车。当起重机司机王文华将桥式起重机吊钩放下时，文子林将捆上钢丝绳的绞龙吊挂在起重机的吊钩上后，并没文华将桥式起重机吊钩放下时，文子林将捆上钢丝绳的绞龙吊挂在起重机的吊钩上后，并没有要求起重机司机缓慢起升试吊，寻找绞龙的重心，以便确定吊点，而是示意直接起吊，致有要求起重机司机缓慢起

4、升试吊，寻找绞龙的重心，以便确定吊点，而是示意直接起吊，致使该绞龙从车床上吊下时，由于重心并没有找准，起吊后绞龙晃动，造成东西两端一高一低。使该绞龙从车床上吊下时，由于重心并没有找准，起吊后绞龙晃动，造成东西两端一高一低。由于吊绞龙的钢丝绳吊索拴挂不符合安全要求，起吊后，其绞龙的重心与起重机吊钩的吊点由于吊绞龙的钢丝绳吊索拴挂不符合安全要求，起吊后，其绞龙的重心与起重机吊钩的吊点不在同一条铅垂线上，势必产生摆动。因文子林所站位置正处在起重作业危险区，结果起吊不在同一条铅垂线上，势必产生摆动。因文子林所站位置正处在起重作业危险区，结果起吊后将其撞倒，虽经及时抢救，终因伤势过重而死亡。后将其撞倒，

5、虽经及时抢救，终因伤势过重而死亡。 案例案例2： 1981 年年11 月月11 日，某市石油加工厂装卸队工人在装卸站台吊运日，某市石油加工厂装卸队工人在装卸站台吊运4 吨机床，当时用两条吨机床，当时用两条3 分的分的钢丝绳吊索起吊。起吊开始后，两条钢丝绳吊索突然全部断开，机床掉下，机床底座和主轴钢丝绳吊索起吊。起吊开始后，两条钢丝绳吊索突然全部断开，机床掉下，机床底座和主轴摔坏，损失价值摔坏，损失价值 36 万元。通过分析，事故原因主要是由于钢丝绳吊索选择不当，超负荷吊装万元。通过分析，事故原因主要是由于钢丝绳吊索选择不当，超负荷吊装所致。按规定，吊所致。按规定，吊4 吨件应选用吨件应选用6

6、分的钢丝绳吊索。这起事故的发生，说明准备工作很重要。分的钢丝绳吊索。这起事故的发生，说明准备工作很重要。若在起重前，有关人员充分计算每根吊索所受的拉力，采取符合规定直径的钢丝绳吊索，就若在起重前，有关人员充分计算每根吊索所受的拉力，采取符合规定直径的钢丝绳吊索，就会避免事故的发生。会避免事故的发生。 42021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件 空间力系空间力系 平面力系平面力系力系力系各力的作用线在同一平面内并汇交于一点各力的作用线在同一平面内并汇交于一点的力系，称为平面汇交力系。的力系，称为平面汇交力系。52021年年12月月11日星期六日星期

7、六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件力的三角形法则：力的三角形法则：一、几何法：一、几何法： 2-1平面汇交力系的合成平面汇交力系的合成几何法（1）力是矢量，矢量模量为力值，靠量尺测量；（2）分力首尾相接，合力是第一力矢尾指向最后 一力矢头。合力矢过汇交点。平行四边形法则力三角形F F2 2F F1 1O OO OF F2 2F F1 162021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件力的多边形法则：力的多边形法则：合力等于各力的矢量和。合力等于各力的矢量和。 2-1平面汇交力系的合成平面汇交力系的合成力多边形力多边形F F5 5O O

8、汇交力系汇交力系F F3 3F F2 2F F1 1F F4 4O OF F1 1F F2 2F F3 3F F4 4F F5 5FR=F1+F2+Fn= Fi72021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件矢量加法满足交换律，故画力多边形时，各分力矢先后秩序可变； 改变力的次序，只影响力多边形的形状，不影响所得合力的大小和方向。82021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件1.力在坐标轴上的投影力在坐标轴上的投影二、解析法二、解析法Fx= F cosFy= F cos = F sin几何法求合力直观，但合力

9、大小、方向数值须通过测量来确定，难免误几何法求合力直观，但合力大小、方向数值须通过测量来确定，难免误差；差；通过数值求解平面汇交力系合成与平衡问题的方法为解析法，是以力在通过数值求解平面汇交力系合成与平衡问题的方法为解析法，是以力在坐标轴上的投影为基础坐标轴上的投影为基础XYF F 力在轴上的投影力在轴上的投影投影投影 F Fx xab当、为锐角时，F FX、 Fy均为正值；当、为钝角时，F FX、 Fy可能为负值。92021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件y xFO力在任一轴上的投影可求，分力并不确定力在任一轴上的投影可求，分力并不确定xOFx

10、分力分力Fx=？(1)力 F在正交坐标轴 x、y上的投影量与 沿轴分解的分力大小相等；FxyOxFy OFyFxFyFxFyFxyyxyF102021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件应注意应注意（1）力投影：代数量 力分量(分力)：矢量 （2）力投影：无作用点 分 力：有作用点原力点与投影轴同向为“”、反向为“- -”112021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件合力在任一轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的合力在任一轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和。代数和。Rx=F1x + F2x +

11、 F3x + + Fnx = FxRy=F1y + F2y + F3y + + Fny = Fy 122021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件合力合力R的大小：的大小：3.3.平面汇交力系合成的解析法平面汇交力系合成的解析法合力R的方向：Rx= FxRy= Fy Cos=Cos=Rx RRy R132021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件一、平面汇交力系平衡的几何条件一、平面汇交力系平衡的几何条件 物体在平面汇交力系作用下处于平衡的必要充分条件：该力系的力多边形自行封闭，即合力为零。R= F =0二

12、、平面汇交力系平衡的解析条件二、平面汇交力系平衡的解析条件平面汇交力系平衡的解析条件：平面汇交力系平衡的解析条件：力系中所有各力在直角坐标轴上的投影的代数和分别等于零。力系中所有各力在直角坐标轴上的投影的代数和分别等于零。上式是平面汇交力系的平衡方程。上式是平面汇交力系的平衡方程。 F x =0 F y =0152021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件 （4 4）合理选取坐标系，列平衡方程求解；）合理选取坐标系，列平衡方程求解；（5 5）对结果进行必要的分析和讨论。）对结果进行必要的分析和讨论。（1 1）弄清题意，明确已知量和待求量；）弄清题意，

13、明确已知量和待求量；（2 2）恰当选取研究对象，明确所研究的物体；）恰当选取研究对象，明确所研究的物体；（3 3）正确画出研究对象的受力图）正确画出研究对象的受力图 （主动力、约束反力、二力构件、三力汇交平衡等）；（主动力、约束反力、二力构件、三力汇交平衡等）；求解平面汇交力系平衡问题的一般步骤求解平面汇交力系平衡问题的一般步骤162021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件例例1:1:如图所示起重机横梁如图所示起重机横梁ABAB与拉杆与拉杆BCBC成成3030角，作用于梁角，作用于梁中点处的载荷中点处的载荷Q=5kNQ=5kN，试计算拉杆，试计算拉

14、杆BCBC及铰链及铰链A A的约束反力。的约束反力。172021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件例例2:2:某简易起重设备，如图所示。某简易起重设备，如图所示。ABAB和和BCBC杆端部均为铰链杆端部均为铰链连接，在连接，在B B处的销钉上装有一个滑轮，绕过滑轮的钢绳，一处的销钉上装有一个滑轮，绕过滑轮的钢绳，一端悬重端悬重G=2kNG=2kN，另一端绕在卷扬机绞盘上。求当重物匀速上，另一端绕在卷扬机绞盘上。求当重物匀速上升时，升时，ABAB、BCBC杆所受的力。杆所受的力。182021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工

15、设备机械基础教学课件如图所示是汽车制动机构的一部分。司机踩到制动蹬上的力F=212N，方向与水平面成a= 45角。当平衡时，DA铅直，BC水平，试求拉杆BC所受的力。已知EA=24cm,DE=6cm点E在铅直线DA上，又B,C,D都是光滑铰链,机构的自重不计。192021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件 本章包括平面汇交力系的概念、合成和平衡条件等内容。本章包括平面汇交力系的概念、合成和平衡条件等内容。 平面汇交力系是指各力的作用线位于同一平面内且汇交于一点的力系。平面汇交力系是指各力的作用线位于同一平面内且汇交于一点的力系。 平面汇交力系合成的

16、方法有几何法和解析法。几何法采用力的多边形法；解平面汇交力系合成的方法有几何法和解析法。几何法采用力的多边形法；解析法是：合力在任一坐标轴上的投影等于各分力在同一坐标轴上投影的代数和。析法是：合力在任一坐标轴上的投影等于各分力在同一坐标轴上投影的代数和。 平面汇交力系平衡的必要与充分的几何条件是：力多边形自行封闭，或力系平面汇交力系平衡的必要与充分的几何条件是：力多边形自行封闭，或力系中各力的矢量和等于零，即中各力的矢量和等于零，即 R = 0 。 平面汇交力系平衡的解析条件是：力系中所有各力在作用面内两个坐标轴上平面汇交力系平衡的解析条件是：力系中所有各力在作用面内两个坐标轴上投影的代数和分

17、别等于零，即投影的代数和分别等于零，即 F x = 0 ， F y= 0 。 本章的教学目标是使学生掌握平面汇交力系的相关计算，重点在于应用平面本章的教学目标是使学生掌握平面汇交力系的相关计算，重点在于应用平面汇交力系平衡的解析条件求解未知力。汇交力系平衡的解析条件求解未知力。 本本 章章 小小 结结202021年年12月月11日星期六日星期六化工设备机械基础教学课件化工设备机械基础教学课件思思 考考 题题 1 1按作用线是否汇交或者平行划分，平面力系分为哪几类？按作用线是否汇交或者平行划分，平面力系分为哪几类？2 2什么叫做平面汇交力系？什么叫做平面汇交力系？ 3 3平面汇交力系的合成有哪几种方法？如何合成？平面汇交力系的合成有哪几种方法？如何合成？ 4