项目一力学分析

1、邢台技师学院教 师 课 时 授 课 计 划授课班级汽修1201A汽车电子1201A授课日期见日志见日志学生出勤情况见日志见日志课题任务一 活塞连杆组的受力分析本次授课目的与要求知识目标1、了解静力学的基本概念2、掌握基本的力学公理3、掌握约束与约束反力能力培养目标具有绘制机构受力图的能力课堂类型讲授课教具多媒体 汽车内燃机考核对象杨瑞豪 王雪复习旧课要点无新课重点掌握受力分析的方法新课难点及解决措施新课难点：受力分析解决措施：利用一体化教学，并结合实物， 让学生更加容易理解。课后总结及改进措施课后总结：大部分学生能够理解所讲的内容，但实际应用有些欠缺改进措施：多结合实例备课时间主任审阅 年 月

2、 日涉及标准参考工具书邢台技师学院课时计划副页授 课 内 容时间分配组织教学：清点班级人数，填写教学日志任务描述：以汽车发动机的活塞连杆组为例，分析活塞连杆组工作状态下的受力情况，绘制受力图,掌握物体在静力作用下的受力分析。知识准备：一、基本概念与公理1力的概念力是物体之间相互的机械作用 力的三要素 力对物体的作用效应，取决于力的大小、方向（包括方位和指向）和作用点的位置。力是矢量 力是一个既有大小又有方向的量，而且又满足矢量的运算法则。矢量常用一个带箭头的有向线段来表示。力的单位 力的国际制单位是牛顿或千牛顿，其符号为N，或kN。如图1-1-1b所示，线段长度AB按一定比例代表力的大小，线段

3、的方位和箭头表示力的方向，其起点或终点表示力的作用点。此线段的延伸称为力的作用线。用黑体字F代表力矢，并以同一字母的非黑体字F代表该矢量的模（即力的大小）。2力系的有关概念平衡力系：物体处于平衡状态时，作用于该物体上的力系。力系平衡所满足的条件称为平衡条件。等效力系：如果两个力系对同一物体的作用效应完全相同，则称这两个力系互为等效力系。合力：当一个力系与一个力的作用效应完全相同时，把这一个力称为该力系的合力，而该力系中的每一个力称为合力的分力。3刚体的概念所谓刚体是指在受力状态下保持其几何形状和尺寸不变的物体。在研究物体的变形问题时，就不能把物体看作是刚体，否则会导致错误的结果，甚至无法进行研

4、究4静力学公理（1）公理一 二力平衡公理当一个刚体受两个力作用而处于平衡状态时，其充分与必要的条件是：这两个力大小相等，方向相反，作用于同一直线上。如图1-1-2所示。（2）二力体只受两个力作用而平衡的物体称为二力体。 又称“二力构件”受力特点是：两个力的方向必在二力作用点的连线上。（3）公理二 加减平衡力系公理在刚体的原有力系中，加上或减去任一平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效应。力的可传性原理 作用于刚体上的力可以沿其作用线移至刚体内任一点，而不改变原力对刚体的作用效应。 （4）公理三 力的平行四边形法则作用于物体同一点的两个力可以合成为一个合力，合力也作用于该点，其大小和方向由以这两

5、个力为邻边所构成的平行四边形的对角线所确定，即合力矢等于这两个分力矢的矢量和。三力平衡汇交定理：物体受三个力作用而平衡时，此三个力的作用线必汇交于一点。 （5）公理四 作用与反作用定律二、约束与约束反力限制被约束体运动的周围物体称为约束。约束限制了物体本来可能产生的某种运动，故约束有力作用于被约束体，这种力称为约束反力。约束反力总是作用在被约束体与约束体的接触处，其方向也总是与该约束所能限制的运动或运动趋势的方向相反 1柔索约束由绳索、胶带、链条等形成的约束称为柔索约束。只能限制物体沿柔索伸长方向的运动它对物体只有沿柔索方向的拉力 。2光滑面约束 光滑面约束反力必过接触点沿接触面法向并指向被约

6、束体，简称法向反力。 3光滑铰链约束（三类）铰链是在两个钻有圆孔的构件之间采用圆柱定位销所形成的连接。门所用的活页、铡刀与刀架、起重机的动臂与机座的连接等三、受力分析与受力图所谓受力分析，是指分析所要研究的物体上受力多少、各力作用点和方向的过程。物体的受力分为两类，一类称为主动力，如工作载荷、构件自重、风力等，这类力一般是已知的或可以测量的，另一类就是约束反力。 分离体：解除约束后的自由物体称为分离体。在分离体上画上它所受的全部主动力和约束反力，就称为该物体的受力图 。任务实施对活塞连杆组进行受力分析并绘制受力图邢台技师学院教 师 课 时 授 课 计 划授课班级汽修1201A汽车电子1201A

7、授课日期见日志见日志学生出勤情况见日志见日志课题学习任务二 转向盘受力分析 本次授课目的与要求知识目标1、熟悉平面汇交力系合成的两种方法2、熟悉平面汇交力系合成的两种方法3、掌握力偶及力偶系的合成能力培养目标能分析转向盘的受力情况课堂类型讲授课教具多媒体考核对象李安正 李安正复习旧课要点1、掌握基本的力学公理2、掌握约束与约束反力新课重点1、力偶及力偶系的合成新课难点及解决措施新课难点： 分析转向盘的受力情况解决措施：利用一体化教学，并结合实物， 让学生更加容易理解。课后总结及改进措施课后总结：大部分学生能够理解所讲的内容，但实例分析有些欠缺改进措施：多结合实例备课时间主任审阅 年 月 日涉及

8、标准参考工具书邢台技师学院课时计划副页授 课 内 容时间分配组织教学：清点班级人数，填写教学日志任务描述：转向盘是汽车转向机构的重要执行部件，它的受力如何分析。本任务要求学生掌握平面力系中几种特殊的简单的力系，并运用这些知识分析汽车机械中简单的受力情况知识准备：一、平面汇交力系的简化与平衡方程按照力系中各力的作用线是否在同一平面内，可将力系分为平面力系和空间力系。若各力作用线都在同一平面内并汇交于一点，则此力系称为平面汇交力系1平面汇交力系的合成的解析法授 课 内 容时间分配连续应用力的平行四边形法则先合成力F1与F2（图中未画出力平行四边形），可得力FR1，即 FR1 F1 + F2 ；再将

9、FR1与F3合成为力FR2，即FR2 FR1+ F3；依此类推，最后可得FRF1+ F2+ FnFi 平面汇交力系的合成结果是一个合力，合力的作用线通过汇交点，其大小和方向由力系中各力的矢量和确定。因合力与力系等效，故平面汇交力系的平衡条件是该力系的合力为零。 2力在坐标轴上的投影n 过F两端向坐标轴引垂线得垂足a、b 、a、b。n 线段ab和ab分别为F在x轴和y轴上投影的大小，投影的正负号规定为：从a到b（或从a到b）的指向与坐标轴正向相同为正，相反为负。n F在x轴和y轴上的投影分别计作Fx、Fy 。若已知Fx、Fy值，可求出F的大小和方向，即3平面汇交力系合成的解析法 n 设刚体上作用

10、有一个平面汇交力系F1、F2、Fn，据式（1-2-1）有n FR= F1+ F2+ Fn = Fin 将上式两边分别向x轴和y轴投影，即有二、力对点之矩 合力矩定理1力对点之矩n 力F对某点O的矩等于力的大小与点O到力的作用线距离h的乘积。 Mo（F） ±Fhn 式中，点O称为矩心，h称为力臂，Fh表示力使物体绕点O转动效果的大小，而正负号则表明：Mo（F）是一个代数量，可以用它来描述物体的转动方向。n 通常规定：使物体逆时针方向转动的力矩为正，反之为负。力矩的单位为牛顿·米 力对点的矩在两种情况下等于零n （1）力为零；n （2）力臂为零，即力的作用线过矩心。 Mo（F）

11、 ±Fh 2合力矩定理n 平面汇交力系的合力对平面上任一点之矩，等于所有各分力对同一点力矩的代数和。n Mo（FR）Mo（Fi）三、力偶及其性质1力偶的概念 n 一对等值、反向、不共线的平行力组成的力系称为力偶。n 此二力之间的距离称为力偶臂。 n2力偶的三要素n 以F与力偶臂d的乘积作为量度力偶在其作用面内对物体转动效应的物理量，称为力偶矩，并记作M（F，F'）或M 。n M（F，F'）= M = ±Fd n 逆时针转动的力偶取正值，顺时针取负值。n 力偶矩的单位为N·m或N·mm n 三要素：力偶矩的大小、力偶的转向、力偶作用面的方位

12、。3力偶的等效条件n 凡是三要素相同的力偶则彼此等效，即它们可以相互置换 4力偶的性质n 性质1 力偶对其作用面内任意点之矩恒等于此力偶的力偶矩，而与矩心的位置无关 。n 性质2 力偶无合力，力偶不能与一个力等效，也不能用一个力来平衡。n 结论：力与力偶是力系的两个基本元素 。四、平面力偶系的合成n 作用在物体上同一平面内的若干力偶，总称为平面力偶系。 n 平面力偶系合成的结果为一合力偶，合力偶矩为各分力偶矩的代数和 。任务实施： 转向盘受力分析邢台技师学院教 师 课 时 授 课 计 划授课班级汽修1201A汽车电子1201A授课日期见日志见日志学生出勤情况见日志见日志课题学习任务三 构件承载

13、能力分析 本次授课目的与要求知识目标1、掌握连接螺栓所受的剪切力的分析2、掌握传动轴所受扭矩的分析能力培养目标汽车底盘横梁所受弯矩的分析课堂类型讲授课教具多媒体考核对象朱琦琦 刘寒复习旧课要点1、熟悉平面汇交力系合成的两种方法2、熟悉平面汇交力系合成的两种方法新课重点汽车底盘横梁所受弯矩的分析新课难点及解决措施新课难点： 汽车底盘横梁所受弯矩解决措施：利用一体化教学，并结合实物， 让学生更加容易理解。课后总结及改进措施课后总结：大部分学生能够理解所讲的内容，但实际应用有些欠缺改进措施：多结合实例备课时间主任审阅 年 月 日涉及标准参考工具书邢台技师学院课时计划副页授 课 内 容时间分配组织教学

14、：清点班级人数，填写教学日志任务描述：联接螺栓、汽车底盘横梁以及传动轴在工作的过程中处于各种不同的受力状态下，这三类部件各自承受哪种力作用，是如何保证安全工作的呢？ 知识准备：一、轴向拉伸与压缩当杆件所受外力的作用线与杆件轴线重合时，杆件将沿轴线伸长或缩短变形，称为轴向拉伸或压缩。1.内力与截面法由外力引起的材料内部各部分之间的相互作用力，称为内力。这种内力随外力的增加而增大，到达某一限度时，杆件就会破坏。通常采用截面法求构件的内力，即用假想的截面将杆件截为两部分，任取杆件的一部分为研究对象，利用静力平衡方程求内力。通常规定拉伸时轴力为正（轴力方向离开截面），压缩时的轴力为负（轴力方向指向截面

15、）。2.应力用同一材料制成而横截面积不同的两杆，在相同拉力的作用下，随着拉力的增大，横截面小的杆必然先被拉断。杆的强度不仅与轴力的大小有关，而且还与横截面的大小有关，即杆的强度取决于内力在横截面上分布的密集程度。分布内力在某点处的集度，即为该点处的应力P。应力P是一个矢量，使用中常常将其分解成垂直于截面的分量和相切于截面的分量。称为正应力，称为切应力。 二、剪切和挤压的概念1剪切的概念 n 剪切变形：杆件受到一对垂直于杆轴方向的大小相等、方向相反、作用线相距很近的外力作用所引起的变形 。n 若变形过大，杆件将在两个外力作用面之间的某一截面m-m处被剪断，被剪断的截面称为剪切面 。2挤压的概念

16、构件在受剪切的同时，在两构件的接触面上，因互相压紧会产生局部受压，称为挤压 。两构件的接触面称为挤压面，作用于接触面的压力称挤压力 为保证构件不发生剪切破坏，就要求剪切面上的平均切应力不超过材料的许用切应力，即剪切时的强度条件为四、圆轴扭转时的强度计算扭转杆件的受力特点是：杆件两端受到一对大小相等、转向相反、作用面与轴线垂直的力偶作用 。功率、转速和力偶矩之间的关系为：n M外力偶矩，单位为牛·米（N·m），n P轴传递的功率，单位为千瓦（Kw）n n轴的转速，单位为转分（rmin）(2)扭矩计算n 圆轴在外力偶矩作用下，横截面上将产生内力，用截面法来计算。n 扭矩：杆件受

17、扭时截面上的内力偶矩。符号n 扭矩计算截面法 n 通常对扭矩的正负号作如下规定：按右手螺旋法则，以右手四指表示扭矩的转向，则大拇指的指向离开截面时的扭矩为正，大拇指指向截面时的扭矩为负。 扭转横截面上的应力 n 圆轴扭转时横截面上的正应力为0，n 切应力的分布规律是：横截面上任意一点的切应力的大小与该点到圆心的距离成正比，切应力的方向垂直于该点和转动中心的连线。 五、平面弯曲1平面弯曲概念n 所谓的弯曲变形是指杆的轴线由直线变成曲线，以弯曲变形为主的杆件称为梁。n 梁的受力特点是在轴线平面内受到力偶矩或垂直于轴线方向的外力的作用。n 梁各横截面的纵向对称轴所组成的平面称为梁的纵向对称面 （2）荷载分类n 集中荷载 n 集中力偶n 分布载荷 （3）梁的基本形式 n 简支梁 梁的一端为固定铰链支座，另一端为活动饺链支座的梁称为简支梁。如图1-3-14a）所示。n 外伸梁 外伸梁的支座与简支梁一样，不同点是梁的一端或两端伸出支座以