汽车机械基础 课件 模块二 构件静力分析、受力分析.pptx

;一、静力学的基本概念;（一）力的概念;（二）力系的概念;力系的分类

平面力系：力的作用线均在同一个平面内

汇交力系：作用线汇交于一点；

平行力系：作用线相互平行；

一般力系：作用线既不完全汇交，又不完全平行；

空间力系

汇交力系

平行力系

一般力系;（三）刚体的概念

刚体——在力的作用下，其物体内部任意两点之间的距离始终保持不变。

刚体是静力学中对物体进行分析所简化的抽象化力学模型（变形很小可忽略不计时）。

实践证明：将物体抽象为刚体可使力学分析大大简化且结果足够精确，既是工程分析允许的,也是认识力学规律所必需的。但刚体这一模型的使用是有条件和范围的,即在静力学范围内构件可看作刚体。;刚体示例;（四）平衡的概念

定义：

物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动状态。

平衡是相对的，是运动的特例，平衡的规律远比一般规律简单。工程上有很多平衡问题。

建立在地球上，并相对于地球不动的参考系称为惯性参考系。

平衡力系：

一个物体受某力系作用而处于平衡，则此力系称为平衡力系。

力系使物体平衡而需要满足的条件称为力系平衡条件。;二、静力学公理;二力构件

二力平衡公理揭示了作用于物体上最简单的力系平衡时所应满足的条件。

工程上受两个力作用而平衡的刚体称为“二力构件”或“二力体”。二力构件平衡时其所受的两个力必沿着两个力作用点的连线，而且两力大小相等，方向相反。

图中杆CD也是二力构件;二力构件的实例1;二力构件的实例2;公理二：加减平衡力系公理;推论1：力的可传性原理;公理3：力的平行四边形公理;推论2：力的平衡汇交定理;应用：三力平衡汇交定理;公理四：作用力与反作用力公理;三、力矩与力偶;（一）力对点之矩和合定理;（二）合力矩定理;例：圆柱直齿轮，分度圆半径r=80mm，Fn=1000N，α=20°，试计算力对轴心0的力矩。;（三）力偶及其基本性质;力偶矩：力偶的两力之间的垂直距离d称为力偶臂。以力与力偶臂的乘积作为度量力偶在其作用面内对物体转动效应的物理量，称为力偶矩。;力偶的性质

力偶对其作用面内任意点的力矩值恒等于此力偶的力偶矩，而和力偶与矩心间的相对位置无关。

力偶无合力，在任何坐标轴的投影和恒为零。力偶不能与一个力等效，也不能用一个力来平衡，力偶只能用力偶平衡。

力偶的等效性，在同一平面内的两个力偶，如果它们的力偶矩大小相等，转向相同，则两力偶等效，且可以相互代换。此即为力偶的等效性。;（四）平面力偶系的合成与平衡条件

1.力偶系的合成

设在刚体基本平面上有力偶M1、M2、…Mn的作用，现求其合成结果。根据力偶的性质，力偶对刚体只产生转动效应，其合力偶矩等于各分力偶矩的代数和。即：;（五）力偶系的平衡;各力的作用线分布在同一平面内的任意力系，称为平面任意力系。;2.平面任意力系向一点的简化; 大小：

主矩MO方向：方向规定+—

简化中心：(与简化中心有关)

（主矩等于各力对简化中心取矩的代数和）;解题思路:

取气缸盖为研究对象，作用于其上各力偶矩大小相等、转向相同，且在同一平面内。此合力偶矩为

MR=Ml+M2+M3+M4=-15×4N·m=-60N·m;【小结】;四、约束、约束力与受力图的应用;约束的有关定义

约束——限制某物体运动的装置称为该物体的约束。

约束反力——当非自由体沿约束所限制方向有运动趋势时，约束与非自由体之间便产生相互的作用力，称为约束反力。

例如:汽车轮轴、地面是车轮的约束等,轴对轮施加约束反力,轴承对轴施加约束反力,地面对车轮的支承力也为约束反力。;物体受力可分:主动力与约束反力

主动力——凡是能主动引起物体运动状态改变或有使物体运动状态改变趋势的力称为主动力。

主动力有时也叫载荷，一般大小、方向已知或可计算，如重力、风力等。

非自由体的平衡可看作是作用于其上的主动力与约束反力的平衡。

约束反力是由主动力引起的，是一种被动力，也是未知力。;（二）常见约束类型及约束反力确定;1.柔性约束;;;柔性约束的特点;;2.光滑接触面约束;光滑约束接触实例;;3.光滑铰链约束（简称铰链约束）;光滑铰链;曲柄滑块机构

1—销轴，2—气缸，3活塞，4—轴承，5—曲轴，6—连杆;铰链约束分类;（1）连接铰链（中间铰）;（2）固定铰链支座;固定铰链支座;固定铰链支座的计算简图

三种形式;约束特点：在铰