汽车机械基础教学课件作者邹仁平模块三项目一任务二平面力系与力矩力偶.ppt

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1、第一章静力学基本概念与物体受力分析第二章汇交力系第三章力矩和力偶引言静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。静力学主要研究：物体的受力分析；力系的简化；力系的平衡条件及其应用。[例5]画出下列各构件的受力图FDFDDFTFAxCFAyFHFCFByFBy'FC'FFH'TAFBx'FBxBFAxBCFHWFAy三、画受力图应注意的问题1、不要漏画力除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触才有相互机械作用力，要分清研究对象（受力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触，接触处必有力，力的方向由约束类型而定。要注意力是

2、物体之间的相互机械作用。因此对2、不要多画力于受力体所受的每一个力，都应能明确地指出它是哪一个施力体施加的。3、不要画错力的方向约束反力的方向必须严格地按照约束的类型来画，不能单凭直观或根据主动力的方向来简单推想。在分析两物体之间的作用力与反作用力时，要注意，作用力的方向一旦确定，反作用力的方向一定要与之相反，不要把箭头方向画错。4、受力图上不能再带约束。即受力图一定要画在分离体上。5、受力图上只画外力，不画内力。一个力，属于外力还是内力，因研究对象的不同，有可能不同。当物体系统拆开来分析时，原系统的部分内力，就

3、成为新研究对象的外力。6、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相互协调，不能相互矛盾。对于某一处的约束反力的方向一旦设定，在整体、局部或单个物体的受力图上要与之保持一致。7、正确判断二力构件。§2-1汇交力系合成与平衡的几何法一、合成的几何法1.两个共点力的合成cos(180)cosFRFR由余弦定理：FF2F22FFcosR1212合力方向可应用正弦定理确定：F1FRo7sinsin(180)2.任意个共点力的合成FRFR结论：FRF1F2F3F4FR

4、F即：汇交力系的合力等于各分力的矢量和，合力的作用线通过各力的汇交点。8二、汇交力系平衡的几何条件汇交力系平衡的充要条件是：FRF0在几何法求力系的合力中，合FR力为零意味着力多边形自行封闭。汇交力系平衡的必要与充分的几何条件是：力多边形自行封闭。或：力系中各力的矢量和等于零。FR910第三章力矩与力偶分析§3–1力对点之矩§3–2力对轴之矩§3–3力偶的等效条件和性质11对图3-22所示的汽车方向盘操作进行分析，并掌握力矩与力偶的平衡条件，力的平移定理以及应用，完成汽车方向盘操作分析。左图所示为驾

5、驶员双手操作方向盘的示意图，分析如下：问题1：如何用力能保持方向盘静止不动？问题2：如何用力能使方向盘转动？问题3：如果双手用力加大一倍，双手间的距离减少一半，方向盘如何转动？问题4：为什么不宜用单手操作方向盘？12力偶：大小相等、方向相反且作用线不重合的两个力组成的力系叫力偶。力偶臂用（F，F'）表示F'dF力偶的作用面力偶系：作用在刚体上的一群力偶。力偶的作用效应：使刚体转动（由两个力共同作用引起）。力的作用效应：13§3–1力对点之矩人们从实践中知道，力的外效应作用可以产生移动和转动两种效应。由经验知道，力

6、使物体转动的效果不仅与力的大小和方向有关，还与力的作用点（或作用线）的位置有关。14§3–1力对点之矩力臂一、平面中力对点的矩AM(F)FhFOh＋－BOM(F)2SOABO矩心说明：①平面内力对点之矩是代数量，不仅与力的大小有关，且与矩心位置有关。②力对点之矩不因力的作用线移动而改变。③当F=0或h=0时，M(F)=0。O④互成平衡的两个力对同一点之矩的代数和为零。15§3–1力对点之矩三、合力矩定理已知：力系（F1，F2，F3，……，Fn）可以合成为一个合力FRFRFi则：MO(FR)MO(

7、Fi)平面力系：MO(FR)MO(Fi)16[例1]如图3-25所示为用一撬杠撬一重物，力F与撬杠垂直，F＝200N，L＝40cm，试求力F对O点作用的力矩。解：用力对点的矩法支点O为转动中心，即矩心，力F与撬杠垂直，所以力F到O点的距离就是力臂。力F对支点的力矩：MO(F)＝-F×L＝-200×0.4＝－80N·m17§3–1力对点之矩2.力矩的性质（1）力F对点O的力矩，不仅取决于力的大小，同时与力臂的大小有关。力臂不同，力矩随之改变。（2）力F的作用点沿着其作用线移动，力F对任一点的力矩不变，因为力和力

8、臂的大小均未改变。（3）力的大小为零，或力的作用线过矩心（即力臂等于零），则力矩为零。18§3-2力对轴之矩一、力对轴之矩的概念与计算19力对平行它的轴之矩为零。当力通过轴时，力对轴之矩为零。即力F与轴共面时，力对轴之矩为零。定义：M(F)M(F)zOxyM(F)Fdzxy2SOA'B'力对轴之矩是代数量。符号规定：右手法则。20力对轴之矩是力使刚体绕该轴转