汽车机械基础课件：工程力学简介

工程力学简介课题一

静力学的基本概念及受力图课题二

平面问题的受力分析学习导入

车轮的受力

课题一静力学的基本概念及受力图一、静力学的基本概念二、构件的受力分析与受力图一、静力学的基本概念1.力的概念

力是物体间相互的机械作用。力作用的结果有两个，一是使物体的运动状态发生变化，即力的外效应，也称为运动效应；二是使物体的形状发生改变，即力的内效应，也称为变形效应。

实践表明，力对物体的作用效应取决于以下三个要素：力的大小、力的方向（包括方位和指向）和力的作用点。2.刚体的概念

刚体是指受力作用后不变形的物体，是静力学中对一些工程构件进行抽象化后的理想的力学模型。

在实际工程中，如钢、铸铁、混凝土、木材、陶瓷等常用的构件材料均有足够的抵抗变形的能力，这些构件在受力后产生的变形是极其微小的。构件的这些微小变形对研究物体的平衡问题来说可以忽略不计。如汽车发动机中的齿轮轴轴承，在其运转过程中齿轮轴的微小弯曲对两端轴承受力的影响极小。在研究齿轮轴的受力时忽略轴的变形因素，使问题得以简化，从而将齿轮轴视做不变形的“刚体”。3.平衡的概念

物体的平衡状态是物体相对于地面处于静止或作匀速直线运动的状态，它是一个相对的概念。平衡是物体机械运动中的一种特殊情况。4.力的性质

公理2:作用与反作用公理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、沿着同一直线(简称等值、反向、共线)分别作用在这两个物体上。这个公理概括了自然界物体间相互作用的关系,表明一切力都是成对出现的。

这里应当注意，不要将“作用力与反作用力”与二力平衡公理中的“一对平衡力”相互混淆。作用力和反作用力虽等值、反向、共线，但分别作用于不同的物体上，不能互相平衡，也不能互相抵消。二、构件的受力分析与受力图

1.约束与约束力

约束是指用以限制物体某一方向运动的装置。

约束力是指当非自由体有沿约束所限制方向运动趋势时，约束与被约束体之间产生相互的作用力。如图9-1-7所示，在路上行驶的汽车受到地面的支持力就是约束力。2.约束类型与约束力的确定3.受力分析与受力图课题二平面问题的受力分析一、平面力系二、平面汇交力系的简化与合成三、力矩与平面力偶系的合成四、平面任意力系的简化五、平面任意力系的平衡方程及其应用六、汽车制动装置的受力分析一、平面力系

作用在物体上的力系可按其作用线是否共面分为平面力系和空间力系。平面力系是指力系中各个力的作用线均在同一平面内。若各个力的作用线不在同一平面内则称为空间力系。

平面汇交力系是指各个力的作用线均汇交于一点的平面力系。平面平行力系是指各力的作用线均相互平行的平面力系。平面力偶系是指由力偶组成的平面力系。平面任意力系是指各力既不完全平行也不汇交于一点的平面力系。二、平面汇交力系的简化与合成1.汇交二力合成的三角形法

2.多个汇交力合成的力多边形法

在一些实际问题中,汇交于一点的力往往不是两个,而是多个,现讨论汇交于一点的多个力的合成问题。

由力多边形法则求合力F时,只要将各分力首尾相接,连成折线,则起点到终点的连线便是合力。合力大小和方向与各力相加次序无关。3.力在直角坐标轴上的投影

4.力的分解5.合力投影定理6.平面汇交力系合成的解析法三、力矩与平面力偶系的合成1.力矩

2.合力矩定理

合力矩定理就是平面汇交力系的合力对平面内任一点的矩,等于力系中各分力对于同一点力矩的代数和。3.力偶的概念

作用在一物体上大小相等、方向相反、作用线平行但不在一条直线上的两个力称为力偶。4.力偶矩

5.力偶的三要素和特性

力偶对物体的作用效果，由以下三个要素决定：(1)力偶矩的大小；(2)力偶在作用平面内的转向；(3)力偶的作用面。

力偶的特性是：(1)力偶没有合力，因此力偶不能与一个力平衡，它必须用力偶来平衡。(2)力偶对物体的转动效果可用力偶矩来度量。(3)凡是三要素相同的力偶都是等效力偶，它们可以互相代替。6.平面力偶系的合成

四、平面任意力系的简化1.力的平移定理

作用于刚体上的力可以平移到刚体内的任一点，但为了保持原力对刚体的作用效应不变，必须附加一力偶，该附加力偶的力偶矩等于原力F

对新作用点O

之矩。这一结论称为力的平移定理。力的平移定理是平面任意力系简化的理论基础。

平面任意力系向任一点简化，其一般结果为作用在简化中心的一个力和一个力偶，这个力等于该力系的主矢，作用于简化中心O，这个力偶的矩等于该力系对于点O的主矩。

显然,平面任意力系的主矢或主矩都不能代替原力系对物体的作用。只有主矢和主矩的共同作用才能与原平面力系的作用等效。五、平面任意力系的平衡方程及其应用1.平面任意力系的平衡方程