汽车机械基础第4章力学基础知识ppt课件.ppt

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1、4.1静力学基本概念和基本公理4.2约束与约束反力4.3受力分析与受力图4.4力矩、力偶及力的平移定理4.5力在直角坐标轴上的投影与分解4.6平面力系的平衡4.7构件的基本变形第4章力学基础知识4.1静力学基本概念和基本公理4.1.1静力学基本概念1.力定义：力是物体间的相互机械作用，力的作用效应是使物体的运动状态发生变化，也可使物体发生变形。力的三要素：力的大小、力的方向、力的作用点。单位:牛顿（N），千牛顿（KN）。力的表示法2.平衡平衡是指物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动状态。3.刚体在力的作用下，大小和形状都保持不变的物体称为刚体。在静力学中常把研究的物体抽象为刚体。在材料

2、力学中，将物体看成变形体。4.1.2静力学基本公理公理1二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必要与充分条件是这两个力大小相等、方向相反，且作用在同一条直线上。二力构件：只受两个力作用而平衡的构件，称为二力构件，当构件呈杆状时称为二力杆。二力构件的受力特点是两个力必沿两力作用点的连线，且等值、反向。对于非刚体来说，二力平衡条件只是必要条件而非充分条件。公理2加减平衡力系公理在作用着已知力系的刚体上，加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。推论：力的可传性原理作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移到刚体上任意一点，而不会改变原力对刚体的作用效应。公理3平行四

3、边形公理作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力也作用于该点上，合力的大小和方向用这两个力为邻边所构成的平行四边形的共点对角线确定推论：三力平衡汇交定理若作用于物体同一平面上的三个互不平行的力使物体平衡，则它们的作用线必汇交于一点。公理4作用与反作用公理两物体间的作用力和反作用力，总是成对出现，且大小相等，方向相反，沿同一直线分别作用在两个物体上，同时存在，同时消失。4.2约束与约束反力4.2.1约束与约束反力概念约束：对非自由体某些方向的运动起限制作用的周围物体。约束反力：约束对被约束物体的作用力称为约束反力或约束力。约束反力总是作用在约束与被约束物体的接触处，其方向与该约

4、束所能限制的运动方向相反。4.2.2工程上常见约束1.光滑接触面约束光滑平面或曲面对物体所构成的约束称为光滑接触面约束。光滑接触面约束的约束反力必通过接触点，沿接触点处的公法线，并指向被约束物体，它对物体的作用只能是压力。通常这种约束反力称为法向反力，常用字母N表示。2.柔索约束由绳索、链条等柔性物体所构成的约束，称为柔索约束。柔索约束只能限制物体沿柔索伸长的方向运动，而不能限制其他方向的运动，故其约束反力的方向总是沿柔索中心线且背离被约束物体，即为拉力，常用字母T，S表示。3.光滑圆柱铰链约束由铰链构成的约束称为铰链约束。中间铰约束用圆柱销钉将两个构件连接在一起而构成的销钉连接，工程上

5、称为中间铰链。其约束反力特点是在垂直销钉轴线的平面内，通过销钉中心，方向待定。通常用力和位置角α或两个正交分力和来表示。固定铰链支座约束固定铰链支座约束由底座、被连接构件和销钉三个主要部分构成。固定铰链支座的约束反力的作用线必定通过销钉中心，但方向需要根据研究对象的受载情况来确定，一般用两个相互垂直的分力表示。活动铰链支座约束如果固定铰链支座中的底座用辊轴与支承面接触，便形成了活动铰链支座。活动铰链支座的约束反力的作用线必通过销钉的中心且垂直于支承面，并指向研究对象。4.固定端约束固定端约束又称为插人端约束。这种约束的特点是不允许构件与约束之间发生任意移动和随意转动，其约束反力可用一个力

6、和力偶表示，也可以用两个正交分力和力偶来表示。4.3受力分析与受力图4.3.1研究对象与受力图的概念被解除约束的物体称为分离体。在分离体上画出所受的全部主动力和全部约束反力的简图，称为物体的受力图。所研究的物体称为研究对象。4.3.2受力图的画法画受力图的步骤一般为：明确研究对象，取分离体；在分离体上画出全部主动力；在每一个解除约束的位置，根据约束的类型和约束的性质，画出相应的约束反力。例1-1一均质球重G，用绳系住，并靠于光滑的斜面上。试分析球的受力情况，并画出受力图。4.4力矩、力偶及力的平移定理4.4.1力矩1.力矩的概念力的大小与力臂的乘积并冠以适当的正负号来度量，这个量称为力对

7、点之矩，简称力矩。矩心------转动中心Ｏ力臂------点到力作用线的垂直距离d正负号规定为：若力使物体绕矩心逆时针方向转动，则力矩为正；反之，力矩为负2.力矩的性质力对点之矩的大小，不仅取决于力的大小，还与力臂有关；力对任意点之矩的大小，不因该力的作用点沿其作用线移动而改变；力的大小为零或力的作用线通过矩心时，力矩为零；互成平衡二力对同一点之矩的代数和为零。例汽车操纵系统的踏板装置如图所示。已知工作阻力R＝1700N，驾驶员脚