汽车机械基础 教学课件 作者 安军 汽车机械基础第九章.ppt

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1、第九章构件的受力分析学习目标第一节　静力学的基本概念及公理第二节　约束与约束反力第三节　物体的受力分析与受力图第四节　力的投影、力矩及力偶第五节　平面一般力系的平衡问题学习目标学习目标①明确力、平衡、刚体、约束等基本概念；②能对简单构件进行受力分析，并正确画出受力图；③能正确运用平衡条件解决简单的静力学平衡问题。在众多的机械中，如机床、内燃机、汽车、起重机等，均由许多不同的构件所组成，当机械工作时，这些构件将受到外力的作用。因此，对于机械的研究、制造和使用都和力学密切相关。返回第一节静力学的基本概念及公理

2、一、静力学的基本概念1.力的概念用手推门时，手与门之间有了相互作用，这种作用使门产生了运动；用汽锤锻打工件，汽锤和工件间有了相互作用，工件的形状和尺寸便发生了变化。人们在长期的生活和生产中，经过不断的观察和思考，形成了力的定义：力是物体间的相互作用。这种作用使物体的运动状态和形状尺寸发生改变。力使物体的运动状态发生变化的效应称为力的外效应；力使物体的形状和尺寸发生改变的效应称为力的内效应。下一页返回第一节静力学的基本概念及公理力的三要素：力对物体的作用效应取决于力的三要素，即力的大小、方向、作用点。力是矢

3、量，在图示力时，常用一带箭头的线段来表示力，在书写力时，力矢量用加黑的字母表示，如Ｆ、Ｐ、Ｇ等。力的单位：在我国的法定计量单位中，力的单位有牛顿（Ｎ）和千牛顿（ｋＮ），１ｋＮ＝１０００Ｎ。下一页返回上一页第一节静力学的基本概念及公理2.刚体的概念在力的作用下不发生变形的物体称为刚体。在静力学中，常把被研究的物体抽象为刚体。3.力系与等效力系作用于同一个物体上的一组力称为力系。若两个力系对物体的作用效果完全相同，则这两个力系互为等效力系。若一个力与一个力系等效，则这个力称为该力系的合力，而力系中的各力称为该

4、合力的分力。4.平衡与平衡力系所谓平衡，是指物体相对于参考系保持静止或做匀速直线运动的状态。作用在平衡物体上的力系称为平衡力系。下一页返回上一页第一节静力学的基本概念及公理二、静力学公理1.二力平衡公理作用在同一刚体上的两个力，使刚体平衡的必要和充分条件是，这两个力大小相等，方向相反，作用在同一条直线上，如图9-1所示。上述的二力平衡公理对于刚体是充分的也是必要的，而对于变形体只是必要的，而不是充分的。受二力作用且处于平衡状态的杆件或构件称为二力杆件（简称为二力杆）或二力构件。2.加减平衡力系公理在作用于

5、刚体上的任意力系中，加上或去掉任何平衡力系，不改变原力系对刚体的作用效果。下一页返回上一页第一节静力学的基本概念及公理推论　力的可传性原理作用于刚体上的力可沿其作用线移动到刚体内任意一点，而不会改变该力对刚体的作用效应，如图9-2所示。3.力的平行四边形公理作用于物体上同一点的两个力的合力也作用在该点，合力的大小和方向可用这两力为邻边作平行四边形的对角线来确定，如图9-3所示。推论　三力汇交定理刚体受同一平面不平行三力作用而使物体平衡时，三力必汇交于一点，如图9-4所示。4.作用力与反作用力公理两物体间的

6、作用力与反作用力总是同时存在的，且两力的大小相等、方向相反、沿同一直线，分别作用在这两个物体上，如图9-5所示。返回上一页第二节约束与约束反力机械设备和工程结构中的构件，都是相互联系又相互制约的，把限制物体运动的物体称为约束物体，简称约束。约束必然对被约束物体有力的作用，以阻碍被约束物体的运动或运动趋势。这种力称为约束反力，简称反力。约束反力位于约束与被约束物体的连接或接触处，其方向必与该约束所能阻碍物体的运动方向相反。运用这个准则，可确定约束反力的方向和作用点的位置。工程中常见的约束类型有以下几种。下一

7、页返回第二节约束与约束反力一、柔体约束用柔软的皮带、绳索、链条阻碍物体运动而构成的约束称为柔体约束。这种约束作用是将物体拉住，且柔体约束只能受拉力，不能受压力，所以约束反力一定通过接触点，沿着柔体中心线背离被约束物体的方向，且恒为拉力，如图9-6所示的力。二、光滑接触面约束当两物体在接触处的摩擦力很小而略去不计时，其中一个物体就是另一个物体的光滑接触面约束。这种约束不论接触面的形状如何，都只能在接触面的公法线方向上将被约束物体顶住或支撑住，所以光滑接触面的约束反力过接触点，沿着接触面的公法线指向被约束的物

8、体，如图9-7中的力。下一页返回上一页第二节约束与约束反力三、光滑圆柱铰链约束（简称铰约束）光滑圆柱铰链约束是用圆柱形的销钉将两个有孔的物体连接起来而形成的约束。这种约束限制物体平面移动（不限制转动），其约束反力是互相垂直的两个力（本质上是一个力），指向任意假设。这类约束包括中间铰链约束、固定铰链支座约束、活动铰链支座约束、链杆约束。1.中间铰链约束两构件均可转动，如图9-8所示。2.固定铰支座约束构件与支座用光滑的圆柱铰链连