[工学]模块二 汽车常用构件力学分析.ppt

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1、模块二汽车常用构件力学分析1§1-5物体的受力分析，受力图§1--1力和刚体§1-2静力学公理§1-3约束、约束类型§1-4主动力，主动力分类项目一构件静力分析§1-6静力学计算机计算代码规定物体受力例题1）静力学：研究物体在力系作用下处于平衡的科学。2）力系：指作用在物体上的一群力。3）平衡：物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动状态。4）平衡力系：一个物体在某个力系作用下处于平衡状态，则该力系为平衡力系。刚体静力学基本概念×35）静力学研究问题：(1)物体受力分析：物体受力有两类.既主动力和约束反力。(2)力系的简化：用简单力系代替复杂力系，总效果不变。(3)物体在力系作用下

2、的平衡条件和力系的平衡方程。(4)物体在平衡条件下的未知力解析计算和计算机计算分析。×4一、力1．力的概念力是物体间的相互机械作用力对物体的作用效果：1）力的外效应：外力作用改变物体的运动状态。这是理论力学研究的问题。2）力的内效应：内力作用使物体产生变形。这是材料力学研究的问题。2．力的两种作用方式直接作用：例如人推车，两物体碰撞。场作用：重力场，万有引力场。§1--1力和刚体×项目一构件静力分析53．力的三要素：（1）力的大小；（2）力的方向；（3）力的作用点.5．力的单位在国际单位制（SI)中，以“N”作为力的基本单位符号，称作‘牛顿’。有时也用“kN”作为力的基本单位符号，称

3、作‘千牛顿’。4．力的表示可以用矢量表示力的三个要素，该矢量的长度按一定比例尺表示力的大小；矢量的方向表示力的方向；矢量的始端（点A）表示力的作用点；所沿着的直线（图中虚线）表示力的作用线。我们用表示力的矢量，用表示力的大小。×6二、刚体定义1）刚体：指在力的作用下，其内部任意两点之间距离保持不变的物体。即在力的作用下体积和形状都不发生改变的物体。这是一个理想化的力学模型。实际物体在力的作用下都产生变形。当研究物体在力系作用下的外部效应时。忽略变形，并不影响物体的平衡问题研究。静力学研究的对象就是刚体，静力学一般称为刚体静力学。当研究物体在力系作用下的内部效应时，不能忽略物体变形的作

4、用，这正是材料力学研究的问题。×72）单刚体：指研究对象是一个单独的物体。3）刚体系：指研究对象是一个物体系，它包括组成一个物体系的多个单刚体和联结点。4）联结点：指刚体之间的联结部分。它可以是联结构件和相联结点。×81．公理一（二力平衡公理）作用在刚体上的两个力使刚体处于平衡的必要和充分条件是：这两个力大小相等、方向相反、作用在同一直线。即等值、反向，共线。对于刚体，这个条件是其平衡的必要和充分条件。对于变形体，该条件仅是平衡的必要条件，但不是充分条件。§1-2静力学公理×92．公理二（加减平衡力系公理）在作用于刚体的力系中，任意加上或减去一个平衡力系。不改变原力系对刚体的作用效果

5、。即新力系和原力系等效，这个公理可以用来简化力系。推论：力的可传性原理作用在刚体上的力可以沿其作用线移动到刚体的任意一点。证明：作用于刚体上力的三要素变为：力的大小，力的方向和力的作用线。可见作用于刚体上的力为滑动矢量。×103．公理三（力的平行四边形法则）作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小和方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定；或者说，合力矢等于这两个分力矢的几何和。即：当只求合力的大小和方向时，可用力的三角形法则：从A点作与大小相同，方向相同的矢量，过B点作与大小相同的矢量，既表示的合力的大小和方向。×114．公理四（作用和

6、反作用定律）两个物体间的作用和反作用力。总是大小相等、方向相反、作用在同一直线，分别作用在两个物体上。这个定律表明了力是成对出现，等值、反向，共线，但是作用在两个物体。5．刚化原理变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，其平衡状态不变。×121．几个定义：1)自由体:能在空间作任意运动的物体叫自由体。2)非自由体：位移受到周围其它物体限制，不能沿着某些方向运动的物体称为非自由体。3)约束:限制非自由体运动的条件，这些条件往往是周围的物体构成，这些物体称为约束。4)约束力:约束对非自由体的机械作用称为约束力。约束反力的方向与其所限制运动的方向相反。§1-3约束、约束类型

7、×132.约束类型1)按约束构件分类2)按约束自由度数分类141)按约束构件分类柔性体约束绳皮带链条×15光滑面约束固定平面固定曲面齿轮的齿面×16向心轴承×17固定铰链支座×18圆柱铰链×19滚动支座其它约束球铰支座约束止推轴承约束×202)按约束自由度数分类自由运动的刚体有6个自由度×21X方向移动X方向转动y方向移动Y方向转动Z方向移动Z方向转动221个自由度约束；2个自由度约束；3个自由度约束；4个自由度约束；5个自由度约束；6个自由度约束。将约束