汽车机械基础 教学课件 作者 刘冰 第二章.ppt

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1、主编第2章　平面汇交力系学习目标：图2-1　起重机吊钩作用在一个物体上的多个力称为力系。若力系中各力的作用线均在物体的同一平面内且汇交于一点，此力系称为平面汇交力系，它是平面力系中最简单的一种情况。在工程实际中，如起重机的吊钩(图2-1)、曲柄连杆机构(图2-2)等都是平面汇交力系的实例。本章将介绍用来研究平面汇交力系的合成及平衡条件的两种方法，即几何法与解析法。学习目标：图2-2　曲柄连杆机构2.1　平面汇交力系合成的几何法1.力的三角形法则作用在物体上的同一点A的两个力F1和F2（图2⁃3a）可以应用平行四边形公理进行合成，合力F也作用于该点，其大

2、小和方向由以此二力为邻边所作的平行四边形的对角线来确定（图2⁃3b）。图2-3　力的三角形法则2.力的多边形法则当汇交于一点的力不止两个时（图2⁃4a），可连续应用三角形法则，如图2⁃4b所示。图2-4　力的多边形法则2.1　平面汇交力系合成的几何法例1已知钢轨重量G=10kN，吊索之间夹角为α(图2-5a)，分别计算α=60°和α=90°时吊索的拉力，并分析当α逐渐增加时，拉力如何变化？2.1　平面汇交力系合成的几何法图2-5　例1图2.1　平面汇交力系合成的几何法解：(1)进行受力分析　因为各力汇交于吊钩A，取吊钩A为研究对象，并画出吊钩的受力图(

3、)。其上作用有吊索拉力FT、FT1和FT2。显然FT的大小等于钢轨重量G。吊钩在力FT、FT1和FT2组成的平面汇交力系的作用下处于平衡状态。(2)定比例尺　选取某长度代表5kN，作力多边形如图2-5c所示。(3)计算力的大小(4)从题可以看出，α增大，吊索的拉力也增大。3.平面汇交力系平衡的几何条件图2-6　平面汇交力系平衡的几何条件2.2　平面汇交力系平衡的解析法1.力在坐标轴上的投影如图2⁃7a、b所示，过力F两端分别向坐标轴引垂线，得垂足a、b和a′、b′，则线段ab和a′b′分别为力F在x轴和y轴上的投影，分别用Fx、Fy表示。图2-7　力在

4、坐标轴上的投影2.2　平面汇交力系平衡的解析法2.合力投影定理如图2⁃8所示，平面汇交力系F1、F2、F3组成的力多边形，F为合力。图2-8　合力投影定理2.2　平面汇交力系平衡的解析法3.平面汇交力系的解析法如图2⁃9所示，解析法求平面汇交力系的合力是根据合理投影定理，先求出力系中所有各力在坐标轴上的投影的代数和，得到合力F在这两坐标轴上的投影Fx、Fy，根据式（2⁃4）可求出合力的大小和方向。2.2　平面汇交力系平衡的解析法图2-9　平面汇交力系的解析法2.2　平面汇交力系平衡的解析法图2-10　例2图例2用解析法求例1中吊索的拉力。2.2　平面汇

5、交力系平衡的解析法解：1)取吊钩A为研究对象，画受力图。2)取坐标轴x、y，如图2-10所示。3)列平衡方程求解。习　　题1.力系是指。2.平面汇交力系中的各力。3.力三角形只表示，而不表示。4.平面汇交力系的合力等于，且其作用线。5.平面汇交力系平衡的必要和充分条件是：。6.力在坐标轴上的投影是量，没有。2.2　平面汇交力系平衡的解析法7.当力与坐标轴垂直时，力在该轴上的投影为；当力与坐标轴平行时，其投影。8.平面汇交力系平衡的解析条件是：。9.回答下列问题：图2-11　10题图10.如图2-11所示，物体重G，用绳系在A、B两点悬挂起来，2.2　平

6、面汇交力系平衡的解析法若A、B与重心左右对称，在三种悬挂方式中，哪种情况属于平面汇交力系问题？11.已知F1=F2=P，分别计算下列三种情况下合力F的大小，并将F与P的大小进行比较。图2-12　11题图2.2　平面汇交力系平衡的解析法12.图2-13所示为内燃机曲柄连杆机构。图2-13　12题图