汽车机械基础第2版 教学课件 作者 卢晓春 主编01[1].3空间力系.ppt

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1、汽车机械基础--第一篇汽车常用构件力学分析第一章汽车常用构件力学分析构件静力分析汽车机械基础--第一章第一章汽车常用构件力学分析第六节空间力系教学目标：掌握力在空间三维坐标轴上投影计算方法掌握力对轴之矩的概念及合力矩定理了解空间力系的简化方法空间力系的平衡条件、平衡方程及其应用第一章汽车常用构件力学分析空间力系的定义空间力系——指力系中各力作用线在空间任意分布的力系。空间力系是物体受力的最一般情况，平面一般力系是平面力系中的一般情况，却是空间力系的特殊情形。空间力系实例：图1-73汽车变速箱齿轮轴。YXz引子：第一章汽车常用构件力学分析空间力系的分类空间任意力系空间平

2、行力系空间汇交力系空间力偶系第一章汽车常用构件力学分析空间力系一.力在空间直角坐标轴上的投影一次投影法：已知力F与三个坐标轴所夹的锐角分别为、β、,则力F在三个轴上的投影等于力的大小乘以该夹角的余弦.oyxzFβFxFyFz第一章汽车常用构件力学分析二次投影法:若已知力F与z轴的夹角为，力F和z轴所确定的平面与x轴的夹角为，可先将力F在oxy平面上投影，然后再向x、y轴进行投影。oyzFFxFyFzFxyx空间力系第一章汽车常用构件力学分析若已知力在三个坐标轴上的投影Fx、Fy、Fz，也可求出力的大小和方向，即:空间力系第一章汽车常用构件力学分析二.力

3、对轴之矩如图：门上作用一力F，使其绕固定轴z转动。Fxy对z轴之矩就是力F对z轴之矩,用Mz（F）表示。则：OFxyd规定：从z轴正端来看，若力矩逆时针，规定为正，反之为负。AxyFxFyab=Fx•b+Fy•a空间力系第一章汽车常用构件力学分析二、力对轴的矩力对点的矩是力对轴的矩的特例（即平面力F对垂直于平面P的Z轴的矩）：OZFP力对轴的矩是衡量空间力使物体产生的转动效应的物理量，空间力系第一章汽车常用构件力学分析力对轴的矩取决于三个因素：①力的大小；②力与转轴间的距离；③力的方向。这三个因素可用力对轴的矩表示：FXYhZXYFFZA力对轴的矩等于该力在垂直于轴平

4、面内的分量对该平面与轴交点Ｏ之矩。第一章汽车常用构件力学分析力对轴之矩为零的条件：力与轴平行（Ｆxy=0，Ｍz（F）=0）或力的作用线与轴相交（h=0，Ｍz（F）=0）上述条件可概括为：力的作用线与轴共面时力对轴之矩为零。ZF1PF2第一章汽车常用构件力学分析如一空间力系由F1F2、…、Fn组成，其合力为FR，则合力FR对某轴之矩等于各分力对同一轴之矩的代数和。空间力系二、力对轴的矩合力矩定理：第一章汽车常用构件力学分析应用合力矩定理空间力Ｆ对三坐标轴之矩为：FZOZXYFFYFXF′A(X，Y，Z）A′YXZ第一章汽车常用构件力学分析403030F1F2F3zxy例

5、:已知图示各力大小均为100N,六面体为30cmX30cmX40cm,求:(1)各力在x,y,z轴上的投影;(2)F3对x,y,z轴之矩.第一章汽车常用构件力学分析例：图示力F=1000N，求F对z轴的矩Ｍz。xzFZFxyxyFxyFxyFyFx10155FxFy第一章汽车常用构件力学分析复习引入1.平面力系平衡条件及应用.2.空间力系特点及间化方法.三.空间力系的平衡问题第一章汽车常用构件力学分析与平面任意力系的简化方法一样，运用力的平移规律，可将空间力系向任一点简化，得到一个空间汇交力系和一个空间力偶系.再简化为一个主矢和一个主矩。1.空间力系的简化：第一章汽车

6、常用构件力学分析2、空间一般力系的平衡条件平衡充要条件：利用空间力系平衡方程可求解六个未知数＝０，＝０平衡方程:第一章汽车常用构件力学分析空间力系的三种特殊情况空间汇交力系有：∑Ｍx≡0,∑Ｍy≡0,∑Ｍz≡0。因此，平衡方程为：ZXYO第一章汽车常用构件力学分析空间力系的三种特殊情况空间平行力系：设各力与Z轴平行，则有：∑Ｘ≡0，∑Ｙ≡0，∑Ｍz（F）≡0，则平衡方程为：ZYX第一章汽车常用构件力学分析空间力系的三种特殊情况空间力偶系：力偶中各力等值反向，有：∑Ｘ≡0，∑Ｙ≡0，∑Z≡0，平衡方程为：ZXY第一章汽车常用构件力学分析解空间力系平衡问题方法在解决空间力

7、系平衡问题时，与平面力系基本相同。首先要确定图形中三条互相垂直的基准线x、y、z轴，从图中想象物体的立体结构形状，并判断图中各力的作用线方位。当受力复杂时，可分三个坐标面（xoz，xoy，yoz）分别求解，使空间问题转化为平面问题来解决。第一章汽车常用构件力学分析空间力系平衡问题实例例1-18汽车发动机曲轴，受到垂直于轴颈并与铅垂线成75°角的连杆压力Ｆ=12KN，飞轮重为G=4.2KN，略去曲轴重量，试求轴承A和B的约束反力及保持曲轴平衡所需加于飞轮上的力偶矩M。解：①取曲轴与飞轮为研究对象，画出其分离体受力图（空间任意力系平衡问题）。并建立如图所