平面构件的静力和动力教程.ppt

1.1绪论 学习目的： 通过本章的学习对汽车机械基础有一个初步的了解。 学习要求： 掌握机械、机器、机构、构件、零件的基本概念，了解其之间的联系与区别；了解本门课程的学习内容和学习目标。 第一节　本课程研究的对象和内容 第二节　本课程的学习目的和学习方法 本课程的学习目标 　　本课程的学习目标是：具备所必需的机械基础知识和基本技能，为后续的汽车构造与修理课程打下基础，初步形成解决实际问题的能力。 知识教学目标 　　1）理解常用机构的工作原理、结构特点。 　　2）理解通用机械零件的结构、参数。 3）掌握基本的液压与气动基本知识。 　 　 能力培养目标 　　1）具有查阅、检索相关技术资料的能力，掌握相关的技术标准。 　　2）能正确识别机械零件及常用机构的能力。 　　3）能对常用机构进行工作原理和结构分析。 　　4）能识别常用的液压元件并对简单液压与气动系统进行正确分析。 5）运用和维护机械、传动装置的能力。 　 　解:以球为研究对象，画出球的分离体图。 　　在球心点O标上主动力G（重力）；在解除约束的点A处画上表示柔性约束的约束反力，其反力沿绳的中心线背离小球；B点约束属光滑面约束，其反力沿公法线即小球半径方向指向球心。小球的受力图如图1-18（b）所示。 1.4 旋转构件的运动分析和动力分析 1.角速度：单位时间内物体转过的角度。 2.转速n：在实际工程，常以每分钟转速来表示发动机的快慢程度。角速度与转速之间的关系 图1-23平面任意力系的简化 平面汇交力系各力的矢量和为 （1-15） 　　FR′称为原力系的主矢，此主矢不与原力系等效。在平面直角坐标系Oxy中，有 （1-16） （1-16） 　　式中:Fx ′、Fy ′、Fx、Fy分别为主矢与各力在x，y轴上的投影；F′R为主矢的大小；夹角α（FR′与x轴）为锐角，FR′的指向由∑Fy和∑Fx的正负号决定。附加力偶系的合成结果为合力偶，其合力偶矩为 M0=M1+M2+M3+…+Mn=∑M0(F)=∑M M0称为原力系对简化中心O点的主矩，此主矩不与原力系等效。 　　主矢FR′等于原力系的矢量和，其作用线通过简化中心。它的大小和方向与简化中心的位置无关；而主矩M0等于原力系中各力对简化中心力矩的代数和，在一般的情况下主矩与简化中心有关。原力系与主矢和主矩的联合作用等效。 　　2.简化结果的讨论 　　平面任意力系向任意点简化，一般可得主矢FR′和主矩M0，进一步讨论力系简化后的结果，可有以下四种情况。 　　（1）FR′ ≠0，M0≠0。 　　力系简化后主矢和主矩皆不为零，此时可将主矢和主矩进一步合成。 　　（2）FR′ ≠0， M0=0。 　　平面任意力系合成为一个力的情形，说明力系与通过简化中心的一个力等效，即原力系合成为一个合力，合力的大小、方向和原力系的主矢FR′相同，作用线通过简化中心。 　（3）FR′ =0，M0≠0。 　　平面任意力系合成为一个力偶的情形，说明力系与一个力偶等效，即原力系合成为一个合力偶，合力偶的力偶矩就等于原力系对简化中心的主矩，即 M0=∑M0(F) 　　由于力偶对于平面内任意点的矩都相同，因此当力系合成为一个力偶时主矩与简化中心的选择无关。 　　(4）FR′=0，M0=0。 　　物体在此力系作用下处于平衡状态。 　　3.平面任意力系的平衡方程及应用 　　1）平面任意力系的平衡方程 　　由上面的讨论可知，平面任意力系平衡的充分必要条件为主矢与主矩同时为零，即 　　公理四　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于该点，合力的大小与方向是以这两个力为边所形成的平行四边形的对角线来确定的。(如图1-10所示) FR=F1+F2 （1-7） 即合力等于两分力的矢量和。 图1-10力的平行四边形公理 图1-11力的平行四边形公理应用实例 　　推论二　三力平衡汇交定理 　　刚体受三个共面但不平行的力作用而平衡时，此三力必汇交于一点。 三、 约束与约束反力 约束：一个物体的运动受到周围物体的限制时，这种限制就称为约束。 约束反力：约束对物体运动起限制作用的力称为约束力。 1.柔性约束 　 约束范围：只能限制物体沿着柔性约束的中心线离开柔性约束的运动，而不能限制物体沿着其他方向的运动。 约束反力：约束反力通过接触点，其方向沿着柔性约束的中心线且显示为拉力。这种约束反力通常用T表示。 （如图1-11所示）。 图1-11柔性约束 (a)柔绳；(b)链条 　　2.光滑接触面约束 　　当两物体相互接触，并忽略接触处的摩擦时，两物体彼此的约束就是光滑接触面约束。