2.1汽车构件静力分析 (课件）-高一《汽车机械基础》同步教学（人民邮电版）

项目二 汽车构件力学分析 任务一 汽车构件静力分析 任务二 汽车构件强度分析 任 务 一 汽车构件静力分析 任务引入 活塞连杆组 汽车转向盘 发动机活塞连杆组在工作时受到一对外力作用，转向盘工作时受到一对力偶作用。如何对它们进行受力分析？ 任务分析 汽车的设计和制造都和汽车静力分析密切相关。汽车构件静力分析主要根据力系的简化以及构件在力系作用下平衡的普遍规律，对汽车构件进行受力分析，并进行力学计算。 1．了解静力分析的基础知识，掌握静力学公理。 2．掌握构件（物体）受力分析方法，并能正确地画出构件的 受力图。 3．熟悉平面力系的等效变换（或简化）方法。 4．认识构件（物体）平衡规律，掌握应用平衡条件求解汽车 构件力学问题的方法。 学习目标 相关知识 一、汽车构件静力分析基础知识 二、平面汇交力系 三、力矩与平面力偶系 四、平面任意力系 （一）静力分析的基本概念 1.力 （1）力的作用效应： 力是物体间相互的机械作用。（受力体、施力体） 外效应－－改变物体运动状态的效应； 内效应－－改变物体形状的效应。 一、汽车构件静力分析基础知识 F 确定力的必要因素 大小 方向 作用点 （2）力的三要素： （5）力系： 力是一矢量，用数学上的矢量记号来表示。 （4）力的单位： 在国际单位制中，力的单位是牛顿（N）。 1N = 1千克•米/秒2 （kg •m/s2）。 （3）力的表示法： 力系：作用于同一物体或物体系上的一群力。 平面力系与空间力系 等效力系：对物体的作用效果相同的两个力系。 合力：在特殊情况下，能和一个力系等效的一个力。 1.平面汇交力系：力系中各力汇交于一点的平面力系。 平面力系：所有的外力都作用在一个平面内的力系。 2.平面平行力系：力系中各力作用线都相互平行。 3.平面 力偶 系：若干个力偶组成的力系。 4.平面任意力系：力系中各力既不完全平行，又不完全汇交于一点。 平面力系 2.刚体 实际的物体都是变形体，有固体、流体（液体和气体）。 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。 物体内任意两点始终保持不变的距离，或形状和尺寸始终保持不变的物体。 平衡力系：能使物体维持平衡的力系。 3.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。 平衡条件：使物体平衡的力系所应满足的条件。 平衡是相对的，平衡是机械运动的一种特殊形式。平衡的规律远比一般规律简单。 1.二力平衡公理 作用于同一刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的充要和充分条件是：这两个力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上，简称（等值、反向、共线）。 二力平衡 A B FA FB （二）静力学公理 二力构件（二力杆）： A B F1 F2 2.加减平衡力系公理 在作用于刚体的任意力系上，加上或减去一组平衡力系，并不改变原有力系对刚体的作用效应。 = = 推论：力的可传性原理 作用于刚体上的力可沿其作用线任意移动，而不会改变力对该刚体作用的运动效应。 F1 = F2 = F 力的可传性适用于刚体 F ´ F F ´ F 力的可传性不适用于变形体 F F ´ F F ´ 两个物体间的作用力与反作用力总是同时存在，且大小相等，方向相反、沿同一直线，分别作用在这两个物体上。 3.作用力与反作用力公理 作用力与反作用力成对出现，不能互相抵消、互相平衡。 4.力的平行四边形公理 作用于物体上同一点的两个力可以合成为一个合力，合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向由以这两个力为邻边构成的平行四边形的对角线确定，即合力矢等于这两个分力矢的矢量和。 矢量表达式： 当刚体在三个力作用下平衡时，设其中两个力的作用线相交于某点，则第三个力的作用线必定也通过这个点。 F1 F3 FR F2 O = 证明： C F1 F2 F3 C O B A 推论：三力平衡汇交定理 A B D O FB FD FA 三力平衡汇交定理应用： 当刚体受到三个互不平行的共面力作用时，可用此推论确定未知力的方向。 1.约束和约束反力 自 由 体： 可以任意运动（获得任意位移）的物体。 非自由体： 不可能产生某方向位移的物体。 （三）受力分析与受力图 约 束： 限制非自由体位移的周围物体。 约束反力： 主 动 力： 约束对被约束体的反作用力，是被动力。 约束力以外的力。重力、风力、推力等。 列车是非自由体 铁轨是约束 铁轨作用在车轮上的力为约束力 约束反力的分析和计算是力学中一个非常重要的基本问题。 作用点：总是在约束与被约束物体相互接触处