汽车机械基础任务7 构件的力学分析.ppt

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1、任务7构件的力学分析任务目标了解工程力学的基本概念；掌握刚体在力系作用下的平衡条件；熟练掌握典型构件在外力作用下的变形和失效规律；重点掌握各种汽车零件的强度分析方法。任务7构件的力学分析汽车在高速行驶的过程中，车上的构件承受着复杂的作用力，同时存在多样的变形，对于一名汽车设计师或维修工程师而言，必须考虑汽车的安全性和可靠性，如怎样计算汽车转向盘的转矩，汽车发动机能提供的最大驱动力矩是多少，传动轴设计成空心是否合理，传动轴直径设计成多大才安全，制动踏板在制动时是否达到强度要求等。这些问题均可以利用工程力学知识进行解答。1997年9月，钱学森院士说过“工

2、程力学走过了从工程设计的辅助手段到中心主要手段，不是唱配角而是唱主角了”。工程力学是研究物体机械运动和杆件弹性变形一般规律的科学，既是许多工程学科的基础，也可以独立解决工程问题。汽车工程师必须考虑汽车的安全性和可靠性，如怎样计算汽车转向盘的转矩，汽车发动机在特定速度下能提供的最大驱动力矩是多少，传动轴直径设计成多大才安全，传动轴设计成空心是否合理，驱动桥在恶劣工况下能承受多大的弯矩等。这一系列问题均可以利用工程力学知识进行解答。能力目标1.能对各种汽车构件进行静力学分析；2.能分析各种汽车零件的强度问题。知识目标1.正确描述力矩、力偶矩；2.正确描述

3、平面力系的平衡条件；3.正确描述各种基本变形的受力特点；4.正确描述拉伸与压缩、剪切与挤压、扭转与弯曲的强度计算。项目目标任务7.1汽车构件的静力学分析任务1.1画受力图任务描述如图1.1所示结构，AB杆中点作用力F,杆AB、BC不计自重，杆BC在B端受到中间铰链约束。试确定AB、BC杆的受力图？图1.1受约束杆件任务实施1.画杆BC的受力图2.画杆AB的受力图步骤同上刚体是一种理想化的力学模型。一个物体能否视为刚体，不仅取决于变形的大小，而且和问题本身的要求有关。刚体——在外界的任何作用下形状和大小都始终保持不变的物体。或者在力的作用下，任意两点间

4、的距离保持不变的物体。平衡——平衡是物体机械运动的特殊形式，是指物体相对地球处于静止或匀速直线运动状态。力——力是物体相互间的机械作用，其作用结果使物体的形状和运动状态发生改变。相关知识——静力学基本概念确定力的必要因素力的三要素大小方向作用点力的效应外效应—改变物体运动状态的效应内效应—引起物体变形的效应力的表示法——力是一矢量，用带箭头的线段来表示，如图。F力的单位——在国际单位制中，力的单位是牛顿(N)1N=1公斤•米/秒2（kg•m/s2)。相关知识——静力学基本概念力系——作用于同一物体或物体系上的一群力。等效力系——对物体的作用效果相同的

5、两个力系。平衡力系——能使物体维持平衡的力系。合力——在特殊情况下，能和一个力系等效的一个力。相关知识——静力学基本概念公理一(二力平衡公理)作用于刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的充要条件是：这两个力大小相等、方向相反、且作用在同一直线上。公理二(加减平衡力系公理)在作用着已知力系的刚体上，加上或减去任意平衡力系，都不会改变原力系对刚体的作用效果。相关知识——静力学公理推论(力的可传性原理)作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移动到刚体上的任一点，，而不改变它对该刚体的作用效果。==FAF2F1FABF1ABA公理三(力平行四边形公理)作用于物体

6、上同一点的两个力的合力也作用于该点，且合力的大小和方向可用这两个力为邻边所作的平行四边形的对角线来确定。F1F2R矢量表达式：R=F1+F2即，合力为原两力的矢量和。推论(三力平衡汇交原理)刚体受不平行三个力作用而平衡时这三个力的作用线必在同一平面内且汇交于一点。F1F3R1F2A=证明：A3F1F2F3A3AA2A1公理四(作用和反作用公理)两个物体之间的作用力与反作用力总是成对出现，且大小相等，方向相反，沿着同一直线，但分别作用在这两个物体上。任务1.2用平面汇交力系平衡条件求未知力任务描述任务目标知识目标鉴定标准1.认识平面汇交力系2.能利用汇

7、交平衡条件求未知力1.力在坐标轴上的投影方法2.平面汇交力系的平衡条件应知：力的投影及平面汇交力系平衡条件应会：用平面汇交力系平衡条件求未知力任务分析任务实施1.力在坐标轴上的投影相关知识2.平面汇交力系的平衡条件平面汇交力系的平衡条件为：力系中各力在每个坐标轴上投影的代数和都等于零。即：相关知识式（1-4）称为平面汇交力系的平衡方程。任务1.3认识力偶矩任务描述右图所示为驾驶员双手操作转向盘的示意图，现对其操作分析如下：问题一：驾驶员双手如何用力才能保持转向盘静止不动？问题二：驾驶员双手如何用力才能使转向盘转动？问题三：如果驾驶员双手施加的力增大一

8、倍，双手之间的距离减少一半，转向盘的转动有无变化？任务分析任务目标知识目标鉴定标准1.正确描述力矩的应用2.