《汽车工程力学》课件-第一章 静力学基本概念及受力分析

第一章静力学基本概念及受力分析力学在工程上的应用案例

14人受伤思考两个问题1、力学原因2、力学的重要性绪论

主要内容：１、静力学—研究物体在力系作用下处于平衡的规律力系的简化和刚体的平衡条件。例:一、工程力学研究的内容与对象Keywords:力

平衡运动力学—研究质点和刚体的运动及物体的运动与力之间的关系例:Keywords:运动力

材料力学—研究构件在外力作用下的变形、受力及破坏的规律例:构件的强度、刚度及稳定性。Keywords:变形二、工程力学在工程技术中的地位1、技术、基础学科2、给后续课程打基础三、学习工程力学的基本要求及方法章节目录§1-1基本概念§1-2静力学公理§1-4受力图和受力分析§1-3约束与约束力静力学：主要研究物体在力系作用下的平衡规律。一、基本概念——力物体间的相互机械作用。1.力的定义：2.力的效应：①外效应

②内效应§1-1基本概念力使物体运动状态的改变力使物体形状尺寸的改变3.力的三要素：大小、方向、作用点我们可以用如图所示的矢量F表示力。力的单位：N，kNAF力在坐标轴上的投影力系：一群力。等效力系：若两个力系对物体的作用效应相同，则这两个力系互为等效力系。合力：若一个力与一个力系等效，则这个力为

该力系的合力。二、基本概念——平衡就是在力的作用下，大小和形状都不变的物体。三、基本概念——刚体物体相对惯性参考系（如地面）静止或作匀速直线运动。公理3：力的平行四边形法则公理1：二力平衡公理公理2：加减平衡力系公理公理4：作用与反作用定律公理5：刚化原理推理1：力的可传性定理推理2：三力平衡汇交定理§1-2静力学公理公理1：二力平衡公理作用于同一个刚体上的两个力，使刚体平衡的必要与充分条件是：这两个力大小相等（等值）|F1

|=|F2

|

方向相反

（反向）F1

=–F2

沿同一直线（共线）

在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。（这个公理常用于力系的简化）公理2：加减平衡力系公理作用在刚体上的力，可沿其作用线移到同一刚体内的任一点，而不改变该力对刚体的效应。BAFABABFF2=F=-F1推论1：力的可传性公理3：力的平行四边形法则

作用于物体上同一点的两个力可合成一个合力，此合力也作用于该点，合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形对角线来表示。

F1F2FR三角形法则：F1F2FRF1F2FR（此公理是力系合成和力的分解的基础）推论2：三力平衡汇交定理

刚体受三力作用而平衡，若其中两力作用线汇交于一点，则另一力的作用线必汇交于同一点，且三力的作用线共面。（必共面，在特殊情况下，力在无穷远处汇交——平行力系。）此推理的作用：当知道刚体只作用三个力时，可根据已知的两个力，确定第三个力的方向。力的可传性平行四边形公理二力平衡推论2证明公理4：作用与反作用定律当甲物体对乙物体有作用力时，甲物体也受到来自乙物体的反作用力。所以作用力与反作用力作用于两个物体上，且这两个力大小相等（等值）方向相反

（反向）

沿同一直线（共线）

思考公理4和公理1的区别是什么？F1F2F1’F1作用力与反作用力平衡力公理5：刚化原理

变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体变成刚体（刚化为刚体），则平衡状态保持不变。 （1）变形体处于平衡状态时，一定满足刚体的平衡条件（2）但满足刚体的平衡条件，变形体不一定处于平衡状态。公理5告诉我们：F1F2§1-3约束与约束力一、基本概念自由体:位移不受限制的物体。非自由体（被约束体）:位移受到限制的物体。约束反力：约束作用于被约束体上的作用力。约束：对非自由体的某些位移预先施加的限制条件称为约束。列车是非自由体铁轨是约束体铁轨作用在车轮上的力为约束力二、约束类型和确定约束反力方向的方法：1.由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束特点：绳索类只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接触点，方向沿绳索背离物体。2.光滑接触面的约束(指不计摩擦)特点：约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体。PNNPNANB（若为尖点和面的接触，则沿该面的法线方向）3.光滑圆柱铰链约束①圆柱铰链销钉销钉孔O约束反力：在垂直于销钉轴线的平面内并通过圆心，但方位和指向不能确定。一般画受力图有如图两种方式。FxFyF②固定铰支座约束特点：与圆柱铰链类似约束反力：如图所示（Fx和Fx’,Fy和Fy’是作用力与反作用力关系）Fx’Fy’FyFx③活动铰支座约束特点：与光滑接触面类似约束反力：垂直于支承面，在单面约束的条件下，指向被约束体F固定铰支座活动铰支座§1-4受力图和受力分析一、基本概念受力图：表示研究物体上所受全部力的图形。受力分析：分析研究对象的受力情况的过程。①选研究对象；②取分离体；③画上主动力；④画出约束反力。画受力图的主要步骤为：二、实例[例1]ABOFPOFPABFBFA已知压路机的碾子，受石块A阻挡而静止不动，拉力F，碾子重P，不计摩擦。画出碾子的受力图。A、B两处均为光滑接触，故A、B两处约束力均沿A、B两接触处公法线方向。[例3]不计自重的梯子放在光滑水平地面上，A处为光滑铰链，D、E两点用水平绳连接。H点作用一铅直力F。画出左右两部分与整个系统受力图。整体受力图：[例3][例4]三、画受力图总结①选研究对象；（研究对象可以是单个物体，或几

个物体构成的子系统，或整体）②取分离体；③画上主动力；④画出约束反力。（约束反力要画在被约束体和约

束的接触处，方向与所阻碍的位移方向相反）画受力图的主要步骤：内力：研