汽车机械基础--汽车常用构件力学分析
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浅析《汽车机械基础》中力学分析的一种工学结合教学模式
其次 ， 教师要用 赞赏 的眼光看待学生 ， 保 护 好 学 生 的 学 习 兴趣 和积 极 性 。 根 据 马 斯 洛 的需 要 理 论 ， 人 人 都 希 望 受 到 别 人 和社 会 的尊 重 、 赏识 和认 可 。 教 师 要 善 于捕 捉学 生 思 维 的 火 花， 激励学生探索 、 进步 、 发展 ， 满 足 不 同发 展 层 次 的学 生 的 成 功 需 要 和个 性 张扬 。 如在教学中 ， 教 师 可 多采 用 ” 试 试 看 ’ 我 相信你… ’ 你 能 行 ！… ’ 你 太 棒 了” 这 样 的语 言 鼓 励 学 生 ， 激 发 学 生参与的欲望 ， 从 而 获 得更 高 的成 就 。 再次 ， 教 师 一定 要 吃 透 教 材 ， 把握全局 ． 对 书 本 上 的 知 识 点 和 考 点要 有选 择 的进 行 探 究 ， 不 能 一概 而论 ， 不 分 主 次 。 教 材 中 并 不 是 所有 的 问题 都 要 用 探 究 的形 式 来 学 习 ，那 样 一 来 教 学 时 间 不 允许 ， 更 为 重 要 的使 得 教 学 重难 点 不分 ， 教 学 效 果 无法保证 。 所 以在 教 学 中渗 透 探 究 性 教学 ， 实 际 上 从新 型教 学 与 传 统 教 学 之 间 找 到 契合 点 。力 求 实 现 教 师 教 学 效 果 与 学 生 能 力 以及 学 科 成 绩 的 双赢 或 者 多 赢 。 最后 ， 探 究 的 方 式 可 以是 多 样 化 的 ， 课堂探究性试验 、 课 后 的相 关 资 料 收 集 乃 至社 会 调 查 报 告 等 等 ．可 以渗 透 在 化 学 教 学 当中 ， 如 此 学 生 才 能 感 觉 到 化 学 的魅 力 ， 才能更加深刻 的 认识到” 化 学 原来 就在 你 我 的身 边 ” 。
汽车机械基础-3 工程构件受力分析
FR＝F1+ F2+…+ Fn＝∑Fi =0
（3-2）
2）平面汇交力系平衡的几何条件:力系中各力组成的力多边形自行封闭
机械工业出版社机械
3.1 静力学基本概念及其公理
3.力的概念 力的概念：力是物体间的相互机械作用。 力对物体的作用会产生两种效应： （1）外效应：指力使物体的运动状态发生改变。 （2）内效应：指力使物体使产生变形。
小车的运动
吊车梁的变形
机械工业出版社机械
3.1 静力学基本概念及其公理
4.力的三要素及表示方法 （1）力的三要素：力的大小、方向和作用点。力是矢量 （2）力的表示方法
3.4.1 平面汇交力系 平面汇交力系：在平面力系中,各力作用线均汇交于一点的力系。
平面汇交力系的工程实例
3.4 平面力系
想一想 练一练 • 前面多次练习的工件夹紧机构，根据先前的受力分析，你能判断个构件
承受汇交力系作用吗？
3.4 平面力系
1. 平面汇交力系合成的几何法 FR＝F1+ F2+…+ Fn＝∑Fi
☆ 想一想 练一练 如图所示的工件的夹紧机构，请判断哪个构件接触点处属于光滑面
约束？如工件处于夹紧状态，你能否画出该构件的受力图？
机械工业出版社机械
3.2 工程中常见约束
3.光滑铰链约束 （1）实例观察：门窗所用的活页、铡刀与刀架的联接特点。 （2）概 念：采用光滑圆柱定位销将两个构件相联接而形成的约束。
3.2 工程中常见约束
【案例导入】曲柄冲床是钣金生产行业中常用的生产设备，如图3-9,曲柄作为 主动件带动冲头实现作业过程。
a ) 曲柄压力机外观结构图
b ) 曲柄压力机机构运动
示意图
《汽车机械基础》课件 《汽车机械基础》课件 项目3 任务三
汽车发动机依靠曲轴输出扭矩， 请根据表3-3-1所示的某款发动机 性能参数表，计算该发动机以最大 功率工作时曲轴输出的扭矩，以及 曲轴输出最大扭矩时的功率分别为
多少。
表3-3-1
某款发动机性能参数表
圆轴发生扭转变形时，横截面上将有内力——扭矩产生。与杆件拉压内力的求法类似，扭矩的求 法同样采用截面法。如图（a）所示，圆轴在其两端垂直轴线的平面内，受一对大小相等、转向相反的 力偶M作用而处于平衡状态。为求任意截面上的内力，假想沿横截面m—m将轴切开为Ⅰ，Ⅱ两部分， 两部分截面上的扭矩分别用T和T'表示。取Ⅰ部分为研究对象，其受力情况如图（b）所示，根据平衡 条件，列平衡方程∑Mx=0，即M-T=0，解得扭矩的大小T=M。同理，取Ⅱ部分为研究对象，其受力情 况如 图（c）所示，同样可求得扭矩的大小T'=M。
二、剪切和挤压
汽车机械或其他工程应用中常用铆钉连接、销钉连接、焊接及键连接等方式来连接不同的构件，如图 所示。这些零件虽然小，却在传递运动和载荷时起着重要作用。它们在工作时都会发生剪切或挤压变形。
剪切与挤压实例
1．剪切变形与剪切力
当杆件受到一对大小相等、方向相反而且作用线相距很近的外力作用时，截面处发生相对错动的 变形，这种变形称为剪切变形。在图（a）所示的铆钉连接中，铆钉的右上侧面和左下侧面受到压力作 用，如图（b）所示，铆钉的上、下两部分将会在压力作用下沿两力之间的截面n—n发生相对错动，如 图（c）所示。当外力足够大时，铆钉将被剪断，剪断的截面称为剪切面。
1．圆轴扭转的概念
如图所示，扭转杆件的受力特点为：杆件两端受到一对大小相等、转向相反、作用面垂直于轴线 的外力偶作用；变形特点为：在这对外力偶的作用下，杆件的横截面形状保持不变，但各截面都绕轴 线发生相对转动。这种变形称为扭转变形，通常将以扭转变形为主的杆件称为轴。在工程实际中，轴 的横截面多为圆形或圆环形，故又称圆轴。
汽车机械基础-教案(项目三 汽车构件静力学分析)
2.本节课主要以视频播放、小组讨论为主，对学生总结分析能力有较强要求。
3.本次课程要求学生有认真、细心的学习态度，灵活的思维能力。
学情分析
1.学生对于平面力系的复杂性和抽象性可能还缺乏足够的认识和准备。
2.部分学生对理论推导和计算感到枯燥乏味，缺乏学习兴趣。
3.网络搜索资料能力强，但是逻辑分析能力较弱。
内容
教师活动
学生活动
思政元素
发布问卷调查[课程结束后1天内]
发布五道问题，对学生本节课的学习效果进行主观评价
通过问卷星发布问卷调查
及时、认真完成问卷调查
职教云作业[课程结束后2天内]
学习静力学基础在汽车上案例应用。
督促学生按时提交作业并及时批改反馈给学生及时改正。
按时完成书本作业及时上交，针对成绩反馈的知识点掌握不足及时查漏补缺。
观看视频，并聆听教师总结
培养学生的动手操作能力。
课堂评价[10分钟]
总结此次课程知识点，展示学生课堂过程得分，并发布课后作业。
总结课程知识点，职教云上传知识总结图片，展示职教云上本节课学生得分，鼓励得分低的同学，并下发课后作业
认真观看板书，课后查看职教云课程总结图片，并及时完成课后作业。
课后活动
环节
2.通过该课程的学习，学生能够理解并掌握平面力系的合成与分解、平衡条件、平衡方程等基本理论，以及运用这些理论解决实际工程问题的能力。
内容分析
1.通过对平面力系系统的学习和实践，包括平面一般力系的合成与简化、平衡条件及平衡方程的建立与求解等，学生将能够全面掌握平面力系的相关知识，提高分析问题和解决问题的能力，同时培养良好的科学态度和职业素养。。
1.了解平面力系的基本概念;
2.掌握平面力系的合成原理和方法;
3.本次课程要求学生有认真、细心的学习态度，灵活的思维能力。
学情分析
1.学生对于平面力系的复杂性和抽象性可能还缺乏足够的认识和准备。
2.部分学生对理论推导和计算感到枯燥乏味，缺乏学习兴趣。
3.网络搜索资料能力强，但是逻辑分析能力较弱。
内容
教师活动
学生活动
思政元素
发布问卷调查[课程结束后1天内]
发布五道问题，对学生本节课的学习效果进行主观评价
通过问卷星发布问卷调查
及时、认真完成问卷调查
职教云作业[课程结束后2天内]
学习静力学基础在汽车上案例应用。
督促学生按时提交作业并及时批改反馈给学生及时改正。
按时完成书本作业及时上交，针对成绩反馈的知识点掌握不足及时查漏补缺。
观看视频，并聆听教师总结
培养学生的动手操作能力。
课堂评价[10分钟]
总结此次课程知识点，展示学生课堂过程得分，并发布课后作业。
总结课程知识点，职教云上传知识总结图片，展示职教云上本节课学生得分，鼓励得分低的同学，并下发课后作业
认真观看板书，课后查看职教云课程总结图片，并及时完成课后作业。
课后活动
环节
2.通过该课程的学习，学生能够理解并掌握平面力系的合成与分解、平衡条件、平衡方程等基本理论，以及运用这些理论解决实际工程问题的能力。
内容分析
1.通过对平面力系系统的学习和实践，包括平面一般力系的合成与简化、平衡条件及平衡方程的建立与求解等，学生将能够全面掌握平面力系的相关知识，提高分析问题和解决问题的能力，同时培养良好的科学态度和职业素养。。
1.了解平面力系的基本概念;
2.掌握平面力系的合成原理和方法;
汽车常用构件力学分析3-4圆轴扭转
M A = 9550 PA/n =9550x36/300 =1146 N.m
M B =M C = 9550 PB/n = 350 N.m M D = 9550 PD/n = 446 N.m
汽车机械的扭矩，即为 BC,CA,AD段轴的扭矩。
M1+ MB= 0 M 1 = -M B =-350N.m M B + M C + M 2 =0 M 2 =-M B -M C =-700N.m M D -M 3 = 0 M 3 = M D = 446N.m
汽车机械基础第三章
P
P
T T
汽车机械基础第三章
第四节 圆轴扭转
主要内容:
1.圆轴扭转的概念 2.扭转内力:扭矩和扭矩图
3.扭转切应力分析与计算
4.圆轴扭转时的强度和刚度计算
汽车机械基础第三章
一.圆轴扭转的概念
1.工程中发生扭转变形的构件 2.扭转变形的特点： 受力特点：在垂直于杆件轴线的平面内， 作用 了一对大小相等，转向相反，作用平 面平行 的外力偶矩.
汽车机械基础第三章
例1 .传动轴如图所示，转速 n = 500转/分钟，主动 轮B输入功率PB= 10KW，A、C为从动轮，输出功率为 PA= 4KW ， PC= 6KW，试计算该轴的扭矩。
解：
1、计算外力偶矩
TA
A
TB B
TC
C x
PC 6 TC 9550 9550 114.6 N m n 500
输入功率：P(kW) T 转速：n (转/分) T
1分钟输入功： W
60 P 1000 60000 P
P T 9550 n
1分钟T 作功：W T
T 2n 1 2nT
汽车机械基础试题库及答案
《汽车机械基础》试题库模块一汽车机械基础简介项目一机械及其相关概念的识别复习要点：1、机器、机构、构件、零件的基本概念；2、区分构件和零件；3、汽车的结构。
一、填空题（每空1分）1、构件是机器的_______ 元体；零件是机器的 ________ 元体，分为_________ 件和 _________ 件2、一部完整的机器，就其功能而言，可分为__________ 、_______ 、 _______ 和。
3、运动构件分为______ 和_______ 。
4、汽车的基本结构都由_________ 、 ______ 、_______ 、______ 四大部分组成。
答案：1、运动、制造、专用、通用2、动力部分、传动部分、执行部分、控制部分3、主动件、从动件4、发动机、底盘、车身、电器部分二、判断题（每题1分）1、所有构件一定都是由两个以上零件组成的。
（）2、汽车的发动机是驱动整个汽车完成预定功能的动力源。
（）3、构件就是零件。
（）答案：1、32、“ 3 3三、选择题（每题2分）1、在如图所示的齿轮一凸轮轴系中，键2称为（）A、零件B、机构C、构件D、部件2、我们把各部分之间具有确定的相对运动构件的组合称为（）A、机器B、机构C、机械D、机床3、汽车的转向系属于一下哪部分（）A、发动机B、车身C、底盘D、电器设备答案：1、A、2、B3、C项目二平面机构的自由度计算复习要点：1、能够判断平面机构是否具有确定运动。
一、填空题（每空1分）1、运动副是使两构件________ 同时又具有________ 勺一种联接。
平面运动副可分为_______ 和_______ 。
2、平面运动副的最大约束数为。
3、机构具有确定相对运动的条件是机构的自由度数目主动件数目。
4、房门的开关运动, 是副在接触处所允许的相对转动。
5、抽屉的拉岀或推进运动，是副在接触处所允许的相对移动。
6、火车车轮在铁轨上的滚动，属于畐9。
答案：1、直接接触、相对运动、低副、高副2、23、等于4、转动5、移动6、齿轮二、判断题侮题1分）1、机器是构件之间具有确定的相对运动，并能完成有用的机械功或实现能量转换的构件的组合。
汽车机械基础课件
书名：汽车机械基础第2版 ISBN： 978-7-111-10493-3 作者：卢晓春 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件
汽车机械基础第2版
高职高专 ppt 课件
第一篇
汽车常用构件 力学分析
汽车机械基础第2版 高职高专 ppt 课件
第一章
汽车机械基础第2版
高职高专 ppt 课件
第三节 平面力系的简化与合成
合力的投影与各分力投影的关系
FR F
2 Rx
F
2 Ry
FRx cos FR
Fx ; cos
FR 2
Fx
2
Fy
2
FRY FR
Fy
FR
通常：
第一章汽车常用构件力学分析
平面汇交力系合成的解析法
力系合成的解析法——通过力矢量在直角坐标轴 上的投影来表示合力与分力之间的关系方法。
第一章汽车常用构件力学分析
汽车机械基础第2版 高职高专 ppt 课件
（一）平面汇交力系合成的几何法
两个汇交力的合成 平行四边形法则：矢量式为FR=F1+F2
F1
FR
O
F2
第一章汽车常用构件力学分析
汽车机械基础第2版 高职高专 ppt 课件
两个汇交力的合成
力三角形法则： 平边四边形法则可以简化，用一个力三角 形表示： 画力三角形方法： 先作力F1，在F1的末端接画力F2，即将分力按 其方向及大小首尾相连，再连接由F1 始端指 向F2 末端的矢量，即为合力FR 。由F1 、F2 、FR 组成的三角形称为力三角形。 （P19）。
第一章汽车常用构件力学分析
平面力偶系的合成
而且将它们移到（Ｆ1，Ｆ1′）所在的位置上， 再分别将两边的力合成得：ＦR=ＦR′=Ｆ1+Ｐ2-Ｐ3 由此形成一个新力偶（ＦR，ＦR′），即为原力 偶系的合力偶，其矩为： Ｍ=ＦRd1=（Ｆ1+Ｐ2-Ｐ3）d1=Ｍ1+Ｍ2+Ｍ3=∑Ｍ
汽车机械基础第2版
高职高专 ppt 课件
第一篇
汽车常用构件 力学分析
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第一章
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第三节 平面力系的简化与合成
合力的投影与各分力投影的关系
FR F
2 Rx
F
2 Ry
FRx cos FR
Fx ; cos
FR 2
Fx
2
Fy
2
FRY FR
Fy
FR
通常：
第一章汽车常用构件力学分析
平面汇交力系合成的解析法
力系合成的解析法——通过力矢量在直角坐标轴 上的投影来表示合力与分力之间的关系方法。
第一章汽车常用构件力学分析
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（一）平面汇交力系合成的几何法
两个汇交力的合成 平行四边形法则：矢量式为FR=F1+F2
F1
FR
O
F2
第一章汽车常用构件力学分析
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两个汇交力的合成
力三角形法则： 平边四边形法则可以简化，用一个力三角 形表示： 画力三角形方法： 先作力F1，在F1的末端接画力F2，即将分力按 其方向及大小首尾相连，再连接由F1 始端指 向F2 末端的矢量，即为合力FR 。由F1 、F2 、FR 组成的三角形称为力三角形。 （P19）。
第一章汽车常用构件力学分析
平面力偶系的合成
而且将它们移到（Ｆ1，Ｆ1′）所在的位置上， 再分别将两边的力合成得：ＦR=ＦR′=Ｆ1+Ｐ2-Ｐ3 由此形成一个新力偶（ＦR，ＦR′），即为原力 偶系的合力偶，其矩为： Ｍ=ＦRd1=（Ｆ1+Ｐ2-Ｐ3）d1=Ｍ1+Ｍ2+Ｍ3=∑Ｍ
《汽车机械基础》汽车构件静力分析
非自由体： 不可能产生某方向位移的物体。
汽车机械基础
约 束： 限制非自由体位移的周围物体。
约束反力： 约束对被约束体的反作用力，是被动力。 •列车是非自由体 •铁轨是约束 •铁轨作用在车轮上 的力为约束力
主 动 力： 约束力以外的力。重力、风力、推力等。
汽车机械基础
约束反力的分析和计算是力学中一个非常重要的基本问题。 确定约束反力三要素的原则： 作用点：总是在约束与被约束物体相互接触处； 方 向：必与约束所限制的运动方向相反； 大 小：根据平衡条件计算其大小。
汽车机械基础
例8-1 画出杆AB的受力图（不计杆重，假设接触面光滑）。
解：以AB杆为研究对象，画分离体，进行受力分析。
汽车机械基础
例8-2 试分别画出定滑轮结构中重物与滑轮的受力图。设滑轮 本身重力不计，滑轮与轴之间的摩擦忽略不计。
解：
汽车机械基础
画分离体与受力图应注意的问题:
①分析两物体间相互的机械作用时，应该注意运用作用力与反 作用力定理来判断和检查。
（2）合力投影定理 力系的合力在任一轴上的投影等于各分力在同一轴上投影的代数和。
FRy
F2
F3
F1
FRx
Fx F1x F2x Fnx Fy F1y F2y Fny
汽车机械基础
同理，对n个力组成的平面汇交力学，可得
FRx F1x F2x FRy F1y F2 y
即
Fbsin FPa 0
解得 FP 193.7N
方向如图所示。
汽车机械基础
（2）列平衡方程，支座O的约束反力。
Fx 0 即 FOx F sin 0
Fy 0
FOy Fcos FP 0
解得
FOx 1472.2N FOy 656.3N
汽车机械基础
约 束： 限制非自由体位移的周围物体。
约束反力： 约束对被约束体的反作用力，是被动力。 •列车是非自由体 •铁轨是约束 •铁轨作用在车轮上 的力为约束力
主 动 力： 约束力以外的力。重力、风力、推力等。
汽车机械基础
约束反力的分析和计算是力学中一个非常重要的基本问题。 确定约束反力三要素的原则： 作用点：总是在约束与被约束物体相互接触处； 方 向：必与约束所限制的运动方向相反； 大 小：根据平衡条件计算其大小。
汽车机械基础
例8-1 画出杆AB的受力图（不计杆重，假设接触面光滑）。
解：以AB杆为研究对象，画分离体，进行受力分析。
汽车机械基础
例8-2 试分别画出定滑轮结构中重物与滑轮的受力图。设滑轮 本身重力不计，滑轮与轴之间的摩擦忽略不计。
解：
汽车机械基础
画分离体与受力图应注意的问题:
①分析两物体间相互的机械作用时，应该注意运用作用力与反 作用力定理来判断和检查。
（2）合力投影定理 力系的合力在任一轴上的投影等于各分力在同一轴上投影的代数和。
FRy
F2
F3
F1
FRx
Fx F1x F2x Fnx Fy F1y F2y Fny
汽车机械基础
同理，对n个力组成的平面汇交力学，可得
FRx F1x F2x FRy F1y F2 y
即
Fbsin FPa 0
解得 FP 193.7N
方向如图所示。
汽车机械基础
（2）列平衡方程，支座O的约束反力。
Fx 0 即 FOx F sin 0
Fy 0
FOy Fcos FP 0
解得
FOx 1472.2N FOy 656.3N
汽车机械基础课件ppt
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
第一篇 汽车常用构件
力学分析
汽车机械基础第2版 高职高专 ppt 课件
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
任意个汇交力合成的矢量式：
结论：
FR= F1+ F2+…+ Fn=∑Ｆ
1、在一般情况下，平面汇交力系合成的结果是 一个合力
2、合力的作用线通过力系的汇交点
3、合力的大小和方向由力多边形的封闭边表示 ，等于力系中各力的矢量和。
第一章汽车常用构件力学分析
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
▪
cosα FRX
FRY
或
cosβ FRY
FR
第一章汽车常用构件力学分析
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
平面汇交力系合成的解析法
方法步骤： ▪ 建立适当的坐标系； ▪ 求出力系中各分力在两坐标轴上的投影FX1、FX2…
FR
F4
F2
F1
第一章汽车常用构件力学分析
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
任意个汇交力的合成:
上图中，中间合力FR12，FR123…可省略不画，只要 将力系中各力F1，F2，F3…Fn依次首尾相接形成一 条折线，则由第一个力的始端指向最后一个力未
第一篇 汽车常用构件
力学分析
汽车机械基础第2版 高职高专 ppt 课件
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
任意个汇交力合成的矢量式：
结论：
FR= F1+ F2+…+ Fn=∑Ｆ
1、在一般情况下，平面汇交力系合成的结果是 一个合力
2、合力的作用线通过力系的汇交点
3、合力的大小和方向由力多边形的封闭边表示 ，等于力系中各力的矢量和。
第一章汽车常用构件力学分析
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
▪
cosα FRX
FRY
或
cosβ FRY
FR
第一章汽车常用构件力学分析
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
平面汇交力系合成的解析法
方法步骤： ▪ 建立适当的坐标系； ▪ 求出力系中各分力在两坐标轴上的投影FX1、FX2…
FR
F4
F2
F1
第一章汽车常用构件力学分析
病原体侵 入机体 ，消弱 机体防 御机能 ，破坏 机体内 环境的 相对稳 定性， 且在一 定部位 生长繁 殖，引 起不同 程度的 病理生 理过程
任意个汇交力的合成:
上图中，中间合力FR12，FR123…可省略不画，只要 将力系中各力F1，F2，F3…Fn依次首尾相接形成一 条折线，则由第一个力的始端指向最后一个力未
汽车机械基础知识
在试样的应力超过屈服点后 卸载，然后再重新加载时，材料 的比例极限提高了，而断裂后的 塑性变形减少了，这表明材料的 塑性降低了，这一现象称为冷作 硬化。工程上常利用冷作硬化来 提高某些构件（如车身覆盖件的 加强筋）在弹性范围内的承载能 力。
汽车机械基础
3．脆性材料拉伸时的力学性能
? 灰口铸铁在拉伸时的 ? ?曲线
试验应该根据国家标准金属材料室温拉伸试验方法中的规定将材料制成标准试样q235a钢的应力应变曲线在第阶段弹性阶段试件的变形完全是弹性变形全部卸除荷载后试件将恢复其原长因此称这一阶段为弹性阶段
任务目标 重点难点 主要内容 本章小结
汽车机械基础
任务目标
了解材料的力学性能指标及其意义 熟悉材料的力学性能分析方法 掌握材料的强度、刚度、稳定性的计算 学会在汽车结构件设计、维修中对构件的 力 学性能进行分析，确保构件长期安全可 靠使用。理解货运方式选择的影响因素
细长杆的失稳
汽车机械基础
二、构件的主要变形
构件在载荷作用下，其变形的基本形式有四种：轴向拉伸和压 缩、剪切和挤压、扭转和弯曲，如表所示，其他复杂的变形形式， 都是上述两种或两种以上基本变形的组合，称为组合变形。
构件的不同变形形 式，对其进行材料力学 分析的视角是不同的， 故对构件的材料力学分 析，要先分析构件的受 力情况，确定其变形形 式，然后再进行材料力 学分析。
各类机械设备及工程结构均是有若干构件组成的系 统，所谓构件，即组成机械或结构的基本运动单元。由于 构件在工作时往往承受载荷作用，其必然产生形状和大小 的变化，即变形，轻微的变形是不可避免的，但严重的变 形甚至断裂则应竭力避免。
汽车机械基础
1．强度
构件抵抗断裂（或称破坏）的能力，称为强度。如 果构件的尺寸、材料的性能与载荷不相适应，比如电梯的 钢丝绳过细，汽车的传动轴直径太小，当承载大载荷时， 就可能因强度不够而发生断裂，使机器无法正常工作，甚 至造成灾难性事故。因而材料力学首先要解决构件的强度 问题，即如何使构件具有足够的强度，以保证在载荷作用 下不致破坏。
汽车机械基础
3．脆性材料拉伸时的力学性能
? 灰口铸铁在拉伸时的 ? ?曲线
试验应该根据国家标准金属材料室温拉伸试验方法中的规定将材料制成标准试样q235a钢的应力应变曲线在第阶段弹性阶段试件的变形完全是弹性变形全部卸除荷载后试件将恢复其原长因此称这一阶段为弹性阶段
任务目标 重点难点 主要内容 本章小结
汽车机械基础
任务目标
了解材料的力学性能指标及其意义 熟悉材料的力学性能分析方法 掌握材料的强度、刚度、稳定性的计算 学会在汽车结构件设计、维修中对构件的 力 学性能进行分析，确保构件长期安全可 靠使用。理解货运方式选择的影响因素
细长杆的失稳
汽车机械基础
二、构件的主要变形
构件在载荷作用下，其变形的基本形式有四种：轴向拉伸和压 缩、剪切和挤压、扭转和弯曲，如表所示，其他复杂的变形形式， 都是上述两种或两种以上基本变形的组合，称为组合变形。
构件的不同变形形 式，对其进行材料力学 分析的视角是不同的， 故对构件的材料力学分 析，要先分析构件的受 力情况，确定其变形形 式，然后再进行材料力 学分析。
各类机械设备及工程结构均是有若干构件组成的系 统，所谓构件，即组成机械或结构的基本运动单元。由于 构件在工作时往往承受载荷作用，其必然产生形状和大小 的变化，即变形，轻微的变形是不可避免的，但严重的变 形甚至断裂则应竭力避免。
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1．强度
构件抵抗断裂（或称破坏）的能力，称为强度。如 果构件的尺寸、材料的性能与载荷不相适应，比如电梯的 钢丝绳过细，汽车的传动轴直径太小，当承载大载荷时， 就可能因强度不够而发生断裂，使机器无法正常工作，甚 至造成灾难性事故。因而材料力学首先要解决构件的强度 问题，即如何使构件具有足够的强度，以保证在载荷作用 下不致破坏。
汽车机械基础课件第1章 运动构件受力分析
3.滚动摩擦 当一个物体在另一个物体表面上滚动（或有滚
动趋势）时，受到的接触面的阻碍作用称为滚 动摩擦。
滚动摩擦的形成
滚动摩擦的大小用力偶矩来量度，且与正压力 成正比。一般来说，在其他条件相同的情况下， 克服滚动摩擦力矩使物体运动需要的力比克服 滑动摩擦力所需要的力小得多。所以，汽车轮 胎充气不足时，行驶起来比较费力。
图示为螺旋千斤顶，在其举起重物后，要 求丝杆及重物不会自行下降，而可以在任意 位置都能保持平衡，即具有自锁功能。
分析：使丝杆及重物下滑的力为Gsinα， 阻止其下滑的最大阻力为最大静摩擦力 Ffm＝fs•Gcosα，当Gsinα≤fs•Gcosα时，即 α≤φm沿运动方向的分力小于或等于最大静摩 擦力时，丝杆（及重物）将不发生下滑。
力偶是一对方向相反、大小相同、不重合的力。 力偶是力系，能使物体产生纯转动效应。力偶形 成的转矩叫力偶矩。
角速度ω与转速n之间有如下关系： ω=2πn/60=πn/30
线速度与角速度的关系： v=rω
3.角加速度
刚体角速度变化的快慢和方向用角加速度表示， 用符号ε表示，单位为rad/s2（弧度/秒2）。
ε=⊿ω/⊿t 4. 匀速定轴转动刚体的惯性力及转动零件惯性 力的平衡
惯性力是由于外力的作用使物体的运动状 态改变时，因其惯性引起的运动物体对外界抵 抗的反作用力，其大小等于运动物体的质量与 加速度的乘积，方向与加速度相反，作用在施 力物体上。
静力学是从公元前三世纪开始发展的，奠
基者是阿基米德。静力学主要研究物体在力的
作用下处于平衡的规律。
运动是物质存在的
1.静力学基本概念
形式，平衡是相对 的、暂时的。
平衡：物体相对于地面保持静止或作匀速 直线运动的状态。
汽车机械基础课件 第07章 理论力学基础知识
• 再通过平衡方程求解未知力。
2024/9/2
汽车机械基础
7.5 平面力系的平衡方程
• 【例7-9】外伸梁的受载情形，如图(a)所示。设q=10 kN /m， m＝60 kN m，l=4m，试求梁的支座反力。
• 【解】作用在梁上的线均布荷载q，在计算支座反力时，可 用它的合力ql来代替，合力ql的作用点在线均布荷载的中部 。由于没有水平方向的外力作用，A支座的反力无水平分量
，作此外伸梁的受力图，如图（b）所示。
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7.5 平面力系的平衡方程
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7.6 空间力系
• 7.6.1 力在空间直角坐标系上的投影 • 7.6.2 力对轴之矩 • 7.6.3 合力矩定理 • 7.6.4 空间力系的平衡
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汽车机械基础
7.1 理论力学的几个基本概念
• 7.1.1 力 • 7.1.2 刚体的概念 • 7.1.3 力系与等效力系 • 7.1.4 平衡与平衡力系
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7.1 理论力学的几个基本概念
• 7.1.1 力
• 1. 力的作用与效应 物体与物体之间相互的机械作用称为力。 力是改变物体运动状态或使物体产生变形的原因，力的作用
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7.3 力系的简化
• 7.3.1 力在坐标轴上的投影
自力矢量的始端和末端分别向某一确定坐标轴作垂线，得 到两个交点，这两个交点之间的距离，称为力在该轴上的投影 。力的投影与分力不同，投影不是矢量，而是代数量，其正负 号由其指向而定：指向与轴正向一致者为正，反之为负。
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7.5 平面力系的平衡方程
• 【例7-9】外伸梁的受载情形，如图(a)所示。设q=10 kN /m， m＝60 kN m，l=4m，试求梁的支座反力。
• 【解】作用在梁上的线均布荷载q，在计算支座反力时，可 用它的合力ql来代替，合力ql的作用点在线均布荷载的中部 。由于没有水平方向的外力作用，A支座的反力无水平分量
，作此外伸梁的受力图，如图（b）所示。
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7.5 平面力系的平衡方程
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7.6 空间力系
• 7.6.1 力在空间直角坐标系上的投影 • 7.6.2 力对轴之矩 • 7.6.3 合力矩定理 • 7.6.4 空间力系的平衡
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7.1 理论力学的几个基本概念
• 7.1.1 力 • 7.1.2 刚体的概念 • 7.1.3 力系与等效力系 • 7.1.4 平衡与平衡力系
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7.1 理论力学的几个基本概念
• 7.1.1 力
• 1. 力的作用与效应 物体与物体之间相互的机械作用称为力。 力是改变物体运动状态或使物体产生变形的原因，力的作用
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7.3 力系的简化
• 7.3.1 力在坐标轴上的投影
自力矢量的始端和末端分别向某一确定坐标轴作垂线，得 到两个交点，这两个交点之间的距离，称为力在该轴上的投影 。力的投影与分力不同，投影不是矢量，而是代数量，其正负 号由其指向而定：指向与轴正向一致者为正，反之为负。
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汽车机械基础一体化教程 模块一 汽车构件力学分析
因此，对刚体来说，力的作用三要素为：大小、方向、作用线。
汽车构件的静力分析
公理三 作用力与反作用力公理 两物体之间相互作用的力总是同时存在，两者大小相等、方向相反、
沿同一条直线，分别作用在两个相互作用的物体上。
这个公理表明了力是成对出现的，等 值、反向、共线，但是作用在两个物体上 的作用力与反作用力是力学中普遍存在的 一对矛盾。它们相互对立，相互依存，同 时存在，同时消失。通过作用与反作用， 相互关联的物体的受力即可联系起来。
要特别注意作用力与反作用力公理中 的一对力和二力平衡公理中的一对力的区 别。作用力和反作用力分别作用在不同的 物体上，而二力平衡公理中的两个力则作 用在同一个物体上。
汽车构件的静力分析
公理四 力的平行四边形法则 作用在刚体上的两个汇交力可合成一个合力，合力的作用点在二力的
汇交点，合力的大小和方向由以此二力为邻边所构成的平行四边形的对角 线确定，矢量表示如图1-1-6 所示。
模块一
汽车构件力学分析
• 汽车构件的静力分析 • 汽车构件承载能力分析
汽车构件的静力分析
学习目标
1. 能叙述静力学的基本概念与公理。 2. 能正确应用静力学基本理论对汽车构件进行受力分析。 3. 能正确绘制汽车构件的受力图。 4. 能对汽车构件进行简单的平衡计算。
汽车构件的静力分析
一、基本概念与公理
ห้องสมุดไป่ตู้
汽车构件的静力分析
2. 光滑面约束 光滑面约束的特点是这种约束不能限制物体沿约束表面切线方向的移动，
约束反力的方向沿着接触面的公法线方向指向被约束物体，如图1-1-9 所示。
汽车构件的静力分析
3. 光滑铰链约束 光滑铰链约束是由销钉连接两带孔的构件组成，工程中常见的有中间铰链
汽车构件的静力分析
公理三 作用力与反作用力公理 两物体之间相互作用的力总是同时存在，两者大小相等、方向相反、
沿同一条直线，分别作用在两个相互作用的物体上。
这个公理表明了力是成对出现的，等 值、反向、共线，但是作用在两个物体上 的作用力与反作用力是力学中普遍存在的 一对矛盾。它们相互对立，相互依存，同 时存在，同时消失。通过作用与反作用， 相互关联的物体的受力即可联系起来。
要特别注意作用力与反作用力公理中 的一对力和二力平衡公理中的一对力的区 别。作用力和反作用力分别作用在不同的 物体上，而二力平衡公理中的两个力则作 用在同一个物体上。
汽车构件的静力分析
公理四 力的平行四边形法则 作用在刚体上的两个汇交力可合成一个合力，合力的作用点在二力的
汇交点，合力的大小和方向由以此二力为邻边所构成的平行四边形的对角 线确定，矢量表示如图1-1-6 所示。
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汽车构件力学分析
• 汽车构件的静力分析 • 汽车构件承载能力分析
汽车构件的静力分析
学习目标
1. 能叙述静力学的基本概念与公理。 2. 能正确应用静力学基本理论对汽车构件进行受力分析。 3. 能正确绘制汽车构件的受力图。 4. 能对汽车构件进行简单的平衡计算。
汽车构件的静力分析
一、基本概念与公理
ห้องสมุดไป่ตู้
汽车构件的静力分析
2. 光滑面约束 光滑面约束的特点是这种约束不能限制物体沿约束表面切线方向的移动，
约束反力的方向沿着接触面的公法线方向指向被约束物体，如图1-1-9 所示。
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3. 光滑铰链约束 光滑铰链约束是由销钉连接两带孔的构件组成，工程中常见的有中间铰链
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2、刚体的概念
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
矢量表示法：FR=F1+F2
编辑课件
26
力的平行四边形公理
合力的大小和方向的计算
图1-11中,如已知F1、F2夹角α，则可用
余弦定理求合力大小和方向。
FR F12F2221F F2coαs
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27
推论2:三力平衡汇交定理
刚体受三个力的作用而平衡，这三个力必 汇交于一点
F2
F2
FR
O
F3
力系使物体平衡而需要满足的条件称为力系平衡
条件。
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18
二、静力学公理
静力学公理概括了力的各种性质，是静力分 析的理论基础
公理一：二力平衡公理
作用于刚体上的两个力使刚体平衡的必要 和充分条件是：这两个力的大小相等、方 向相反、作用线重合。简称“等值、反向、 共线”。
矢量式：F1=－F2；
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；
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一.力的概念
静力分析基本概念
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；
内效应：使物体的形状发生改 变
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。
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14
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
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15
F3
F1
F1
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28
三力平衡汇交定理应用实例
编辑课件
29
应用：三力平衡汇交定理
当刚体受到三个互不平行的共面力作 用时，可用此推论确定未知力的方向。
P
FT
B FD FA
D
A
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30
三力平衡汇交定理
注意：当三个力中有二力相交时,该三个 力汇交于一点是三个力平衡的必要条件而 非充分条件,因为任意三个力作用在同一 平面内且相交于一点的力,显然不一定是 平衡的。
第一篇
汽车常用构件 力学分析
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1
引子
工程力学应用 汽车工程中力学问题
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2
编辑课件
3
编辑课件
长江三峡工程
4
编辑课件
5
第一篇
汽车常用构 件力学分析
本篇的学习目标：
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。
F1
F2
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19
二力构件
二力平衡公理揭示了作用于物体上最简单的 力系平衡时所应满足的条件。
工程上受两个力作用而平衡的刚体称为“二 力构件”或“二力体”。二力构件平衡时其 所受的两个力必沿着两个力作用点的连线， 而且两力大小相等，方向相反。
如课本图1-5所示，当该支架中杆AC、BC自重 不计时，即属二力构件，受力如图所示。
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。
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9
教学目标:
1）了解静力分析的基础知识，掌握基本 概念和定理。 2）掌握构件（物体）的受力分析方法， 并能正确地画出构件或物系的受力图。 3）认识构件（物体）的平衡规律，掌握 应用平衡条件求解工程力学问题的方法。
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10
第一节 静力分析的基本概念与定理
教学目标： 1、熟悉静力分析的研究对象、内容，
2、掌握刚体、平衡、力的概念
3、掌握五个公理
4、力矩 力偶的基本概念、定理
教学内容:
静力分析的基本概念 力、刚体及平衡的概念
静力学公理 力矩 力偶的基本概念、定理
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11
一、静力分析基本概念
力的作用例子
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16
刚体示例
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17
3、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。
思考：刚体上三个力汇交于同一点时,一 定平衡吗? 举例说明。
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31
静力学公理
公理四：作用力与反作用力公理
B A
B
=A
B
=A
这一公理是研究力系等效变换的理论基础
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推论1：力的可传性原理
➢ 作用于刚体的力可以沿其作用线滑移至刚体 的任意点，不改变原力对该刚体的作用效应
应用:加减平衡力系原 理及其推论是力系简化 的重要依据之一。
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公理三：力的平行四边形公理
静力学公理
作用在物体上同一点的两个力可以合成为 一个力，合力的作用点仍作用在这一点， 合力的大小和方向由这两个力为邻边所构 成的平行四边形的对角线确定。
3）掌握基本的力学分析和运算技能。
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第一篇
第一章 构件的静力分析 第二章 构件的运动分析和动力分析 第三章 构件的承载能力分析
成绩评定：平时考勤、作业、单元测 验各占20%，期末考试占40% 。
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7
第一章
编辑课件
8
第一章 构件静力分析
研究对象：
平衡状态的刚体或刚体系统
研究内容：
图1-6中杆CD也是二力构件
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20
二力构件的实例1
编辑ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ件
21
二力构件的实例2
在进行构件受力分析时，能正确判断其 是否为二力构件，可使问题顺利解决。 这点很重要！
F1
A
F1 C
B F2
编辑课件
D
F2
22
编辑课件
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公理二：加减平衡力系公理
静力学公理
在一个刚体上加上或减去一个平衡力系，不改 变刚体的原状态。
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） 分布力和集中力
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13
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；