1.1.1静力分析基本概念(课件）-高一《汽车机械基础》同步教学（北京理工大学出版社）

模块一 平面构件的静力分析 1 1）深刻理解基本概念，熟练掌握有关 力学定理、公理和定律。 2）学会用抽象简化的思维方式学习理解力学的一般规律，同时灵活运用数学工具，帮助解决实际问题。 3）掌握基本的力学分析和运算技能。 学习目标： 模块一 平面构件的静力分析 2 任务一 静力分析基础 研究对象： 平衡状态的刚体或刚体系统 研究内容： ①物体的受力分析； ②力系的简化； ③物体在力系作用下处于平衡的条件及其在工程实践中的应用。 3 力的作用例子 力的概念是人类在长期的生产生活中逐渐建立的； 力与生活和生产劳动密不可分； 力作用的例子：万有引力、汽车动力、打球、人们的推、拉、投、走路、跑步等； 一、静力分析基本概念 4 1.力的概念 1）力是物体间的相互机械作用 2）力对物体作用效应 外效应：使物体的运动状态发生改变；（运动效应） 内效应：使物体的形状发生改变。（变形效应） 3）力是矢量:力矢用大写黑体字母“F”表示 4）力的三要素：力的大小、方向、作用线. 5）力的单位：牛[顿]（N）或千牛（kN） （ 力F用有向线段表示） 静力分析基本概念 分布力和集中力 5 2.力系 力系——作用于刚体上的一群力 合力： 若一个力和一个力系等效，则这个力就称为该力系的合力；力系中的每个力就称为力系的分力； 将一个复杂力系简化为一个简单力系或一个力的过程，称为力系的简化。 平衡力系： 等效力系： 6 力系的分类 平面力系：力的作用线均在同一个平面内 汇交力系：作用线汇交于一点； 平行力系：作用线相互平行； 一般力系：作用线既不完全 汇交，又不完全平行； 空间力系 汇交力系 平行力系 一般力系 7 3.刚体 刚体——在力的作用下，其物体内部任意 两点之间的距离始终保持不变 刚体是静力学中对物体进行分析所简化的抽象化力学模型（变形很小可忽略不计时） 实践证明：将物体抽象为刚体可使力学分析大大简化且结果足够精确，既是工程分析允许的,也是认识力学规律所必需的。但刚体这一模型的使用是有条件和范围的,即在静力学范围内构件可看作刚体. 8 4.平衡 定义： 物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动状态。 平衡是相对的，是运动的特例，平衡的规律远比一般规律简单。工程上有很多平衡问题。 建立在地球上，并相对于地球不动的参考系称为惯性参考系。 平衡力系： 一个物体受某力系作用而处于平衡，则此力系称为平衡力系。 力系使物体平衡而需要满足的条件称为力系平衡条件。 9 5.力矩 力对点的矩：简称力矩，是力使物体产生转动效应的度量，是代数量。 力矩的三要素： 大小、转距、转向 力矩的表示： 力矩 力偶概念 定理 正负号规定：力使物体绕矩心逆时针转动时力矩为正，反之为负。 矩心 力臂 单位：牛顿•米(N•m)或千牛•米( kN•m) 10 例1-1:力矩的计算 MO（FP）= -Ｆpa = -193.7×0.38= -73.61 Ｎ·ｍ MO（F）=Ｆbsinα= 1700×0.05×sin60 o = 73.61Ｎ·ｍ 11 实例：钳工用丝锥攻螺纹 力偶的形成 A B O 6.力偶 12 F1 F2 力偶实例: 13 力 偶 : 由一对大小相等,方向相反,且不共线的两个力所组成的力系. 力偶系是一种基本力系，同时也是一种特殊力系，是研究一般力系的基础。 P F1 F2 力矩 力偶概念 定理 实践证明：力偶只能使物体产生转动效应，不能产生移动效应。 14 关于力偶 力偶作用的例子:司机开车时，用双手转动方向盘、钳工用丝锥攻螺纹、拧水龙头等等。 15 力偶 力偶的表示法: 符号表示:（F，F’） 图示:d为力偶臂 16 7.力偶矩 力偶矩------指力偶中力的大小与力偶臂的乘积。用以衡量力偶对刚体的转动效应， 大小表示为：Ｍ = ±Ｆd 力偶矩单位：牛米[N.m]或千牛米[kN.m] 力偶矩正负号规定：逆时针为正,反之为负。 M(+） M（-） 17 力偶的三要素： 力偶矩大小、力偶的转向、力偶的作用面P 力偶作用面：力偶中一对力 所组成的平面； 力偶臂：构成力偶的一对力的作用线间的垂直距离，用 d 表示； P F1 F2 18 力偶的基本性质 1)力偶是无法再简化的简单力系 力偶是力的特殊组合，力偶不能简化为合力 力偶不能与力平衡，力偶只能与力偶相平衡 2)力偶中两个力对其作用面P内任意一点力矩，都等于一个常量：该力偶的力偶矩： Mo（F）+Mo（F′）= M =±Ｆd 3)力偶对刚体的运动效应只与力偶矩的大小和力偶在作用面内的转向有关. 19 $