汽车机械基础课件：力学分析

2026/1/131汽车机械基础——力学分析一力学2026/1/132

汽车在高速行驶的过程中，车上的构件承受着复杂的作用力，同时存在多样的变形。力是物体间的机械作用，这种作用使物体的运动状态或形状发生变化。

例如，人推小车，人与小车之间产生相互作用，小车的运动状态改变；冲床与工件间有相互作用，工件产生变形。

1、什么是“力”？

什么是“力”的三要素？力对物体作用的效果取决于力的三要素，即力的大小、力的方向和力的作用点。力是矢量，通常用按一定的比例尺绘制的有向线段来表示。在绘图或书写时可用一个黑体字母或在字母上面加箭头表示。在国际单位制中，力的单位是牛顿(N)或千牛顿(kN)。静力学公理(1)二力平衡公理作用在刚体上两个力平衡的必要与充分条件是：两个力大小相等、方向相反并且作用在同一直线上。图2-1二力平衡(2)加减平衡力系公理在作用于构件上的力系中，加上或者减去任意平衡力系，不会改变原力系对刚体的效应。图2-2力的可传性(3)力的平行四边形法则

作用在构件上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个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定，如图2-3、2-4所示，其矢量表达式为图2-3力的平行四边形法则图2-4力的三角形法则自由体&非自由体自由体非自由体力的作用是相互的？主动力与约束力2026/1/139力的作用是相互的？主动力与约束力是因为鸡蛋受到的作用力更大吗？图2-5柔性约束由绳索、链条、传动带等非刚性体形成的约束称为柔性约束。1.柔性约束柔性约束的约束力的方向沿柔性中心线且背离物体指向，通常用FT表示。2.光滑面约束光滑面约束反作用力通过接触点，方向总是沿接触面公法线而指向受力物体，通常用符号N或FN表示。图2-6光滑面约束

两物体分别具有直径相同的圆柱孔，在不计摩擦的情况下，用一圆柱销钉联接起来，就可以构成转动副约束——铰链。1)固定铰链支座

用铰链连接的两构件之间固定的结构。约束力用两个正交的分力Fx和Fy表示。图2-8固定铰链支座3.铰链约束用铰链连接的两构件均不固定的结构。2)中间铰链

(2)转动副约束图2-9

中间铰链3)活动铰链支座。固定铰链支座中间铰链3)活动铰链支座观看动画图2-9活动铰链支座只能限制沿法线方向的移动约束力F垂直于支撑平面绘制受力分析图根据题意确定研究的对象，并将其作为分离体单独画出。分离绘制主动力绘制约束反力在分离体上画出全部的主动力。在分离体上逐一解除约束，并在相应的方向画出约束反力。例2-2重力为P的圆球放在板AC与墙壁AB之间，如图2-12所示。

设板AC重力不计，试作出板与球的受力图。图2-12圆球的受力图图2-13力的投影（1）力在直角坐标轴上的投影Fx=FcosαFy=Fsinα

2．平面汇交力系合成的解析法（2）合力投影定理图2-14合力投影定理或者

例2-3一固定于房顶的吊钩上有三个力F1、F2、F3，其数值与方向如图2-15所示。试求其合力的大小和方向。解建立直角坐标系Axy，根据合力投影定理和式（2-4），求出

FRx=F1x+F2x+F3x=732+0–2000×cos30°=-1000N

FRy=F1y

+F2y

+F3y=0–732–2000×sin30°=-1732N合力的大小和方向再按式（2-5）得

图2-17力对点的矩力不仅使物体产生移动，还能使物体产生转动。其转动效果不仅与作用力F的大小和方向有关，还与螺母转动中心到力F作用线的垂直距离d有关。二力矩1）力矩的概念及性质

它是力F使物体绕支点O转动效应的度量，记为M0(F)。M0(F)=±F·d

正：逆时针负：顺时针式中0——矩心；d——力臂；±——力矩的转动方向力矩的单位：N·m，kN·mO例2-5：如下图，已知F＝100N，d=10cm,求力F对O点之矩。解：2026/1/1325例2-6：如下图，AB杆可绕A点转动，绳BC的拉力为20N时，杆AB刚好水平，AB杆长1m，BC与AB的夹角为30°，则拉力的力矩是多少？解：(1)当力沿其作用线移动时，力矩不变。力矩的性质

(2)力的作用线如通过矩心，则力矩为零；反之，如果一个力其大小不为零，而它对某点之矩为零，则此力的作用线必通过该点.(3)互成平衡的两个力对同一点之矩的代数和为零。讨论请同学们想一想，还有哪些在生产生活中应用了力矩的原理？讨论：如图所示，怎样利用力矩的原理来提高转动效应？1、增加力的大小2、增加力臂的长度OF图2-20合力矩定理2)合力矩定理平面汇交力系的合力，对于平面上任一点之矩，等于力系中所有的力对同一点之矩的代数和（图2-10）。即补充：在直角三角形中图2-21汽车制动机构例2-7如图2-21所示为汽车刹车的操纵机构。在驾驶员的脚踏力F的作用下,脚踏板A左移,摇臂ABC绕点B转动,通过连杆推动活塞右移,实现液压油控制刹车。已知:脚踏力F=600N，与水平方向所夹的锐角α=30°，a=0.25m，b=0.05m，求：力F对点B的矩MB(F)。解：把力F分解为水平和铅直方向两分力Fx、Fy，那么这两个分力的力臂就是a和b，则由合力矩定理可得力偶物体受到一对大小相等、方向相反，但不在同一直线上的平行力作用，这对力被称为力偶。(F)力偶的三要素：力的大小、力偶臂的大小、力偶的转向§2-2力矩

1、力矩:力对点的矩

2、力矩公式：

M。(F)=±Fd

逆时针为正，顺时针为负

3、合力矩定理：

4、力矩性质：

（1）当力沿其作用线移动时，力矩不变。（2）力的作用线如通过矩心，则力矩为零；