单元一 模块一 构件静力分析（课件）-高一《汽车机械基础》同步教学（江苏凤凰教育出版社）

单元一 构件力学分析 构件静力分析 构件受力变形 模块一 模块二 学习重点 　　静力分析的基本概念和定理 　　受力分析与受力图 　　平面力系的简化与合成 　　平面力系的平衡 　　考虑摩擦时的平衡问题 单元一 构件力学分析 一、力的概念 力的定义 　　力是物体间的相互作用。 　　力作用于物体将产生两种效果： 一是使物体的机械运动状态发生变化；二是使物体的形状和尺寸发生改变。前者称为力的运动效应或外效应，后者称为力的变形效应或内效应。实际上变形也是物体受力后内部各部分运动状态变化的结果。静力学研究的对象是刚体，只研究力的运动效应。 模块一 构件静力分析 　　课题一 静力学的基本概念 一、力的概念 2. 力的三要素 　　实践表明，力对物体的作用效应完全取决于力的三要素： 力的大小、力的方向和力的作用点。力的三要素表明，力的三要素力是一个具有固定作用点的定位矢量。可以用一个矢量来表示力的三要素，如图所示。矢量的长度按一定的比例表示力的大小；矢量的方向表示力的方向；矢量的始端表示力的作用点。我们常用字母“F”表示力的矢量。 3. 力的单位 　　在国际单位制中，力的单位为牛顿。记作“N”或“kN”。 模块一 构件静力分析 　　课题一 静力学的基本概念 二、力系的概念 　　所谓力系，是指作用于物体上的一群力。 　　根据力系中各力作用线的分布情况，可将力系分为平面力系和空间力系两大类。各力作用线位于同一平面内的力系称为平面力系；按照力系中各力作用线是否相交，力系又可分为汇交力系、平行力系和一般力系。各力作用线不在同一平面内的力系称为空间力系。 　　若两个力系分别作用于同一物体上时，其效应完全相同，则称这两个力系为等效力系。在特殊情况下，如果一个力与一个力系等效，则称此力为该力系的合力，而力系中的诸力称为此合力的分力。用一个简单的等效力系（或一个力）代替一个复杂力系的过程称为力系的简化。力系的简化是刚体静力学的基本问题之一。 模块一 构件静力分析 　　课题一 静力学的基本概念 三、刚体的概念 　　刚体是指在力的作用下不产生变形的物体，这是一个理想化的静力学模型。实际物体在力的作用下，都会产生不同程度的变形，但是这些变形很微小，对研究物体的平衡问题影响甚微，可以忽略不计。 　　但不能把刚体的概念绝对化，当研究某些工程结构时（如在材料力学中），如果不考虑物体的变形，则问题将不可解。 模块一 构件静力分析 　　课题一 静力学的基本概念 四、平衡的概念 　　平衡是指物体相对于地面保持静止或作匀速直线运动的状态，是物体运动的一种特殊形式。 1． 静态平衡 　　物体相对于地面处于静止的状态，称为静态平衡。例如：静止在地面的汽车。 2． 动态平衡 　　物体相对于地面处于匀速直线运动状态，称为动态平衡。例如：在地面上匀速直行的汽车。 模块一 构件静力分析 　　课题一 静力学的基本概念 一、二力平衡条件 　　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： 这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上，如图。可表示为： F1＝－F2 　　工程上受两个力作用而平衡的刚体称为“二力构件”或“二力体”。二力构件平衡时，其所受的两个力必沿着两个力作用点的连线，而且两个力大小相等，方向相反。 模块一 构件静力分析 　　课题二 静力学公理 二、加减平衡力系公理 　　加减平衡力系公理： 在已知力系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。 　　推论： 力的可传性 　　作用在刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移到刚体内任意一点，并不改变该力对刚体的作用。如图所示。 模块一 构件静力分析 　　课题二 静力学公理 三、作用力和反作用力公理 　　作用力和反作用力总是同时存在，两力的大小相等，方向相反，沿着同一直线，分别作用在两个相互作用的物体上。如图所示： FN和F′N为一对作用力和反作用力。 模块一 构件静力分析 　　课题二 静力学公理 四、力的平行四边形法则 　　作用在物体上同一点的两个力F1、F2，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，由以这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定，如图所示。合力矢： FR＝F1＋F2 　　合力FR的大小可用余弦定理求出： 一个力也可以分解为两个力，力的分解仍遵循力的平行四边形法则。 　　推论： 三力平衡汇交定理 　　刚体受同一平面内三个互不平行的力作用而平衡时，此三个力的作用线必汇交于一点。 模块一 构件静力分析 　　课题二 静力学公理 一、力矩 1. 概念 　　一般说来，力对刚体有移动效应，也有使刚体绕某点转动的效应，例如用板手紧固螺丝，如图所示，力的这种转动效应的度量，叫力矩，其定义为 MO（F）＝±Fd 　　构成力矩的三要素为： 矩心O、力矢量F、力臂d。 模块一 构件静力分析