《汽車機械基礎(chǔ)》課件【2020年3月修訂】-《汽車機械基礎(chǔ)》課件【2020年3月修訂】項目3-任務(wù)一

項目三汽車機械零件的力學(xué)分析知識目標能力目標掌握靜力學(xué)基礎(chǔ)知識和受力分析的方法。了解力矩、力偶的概念及其應(yīng)用。了解桿件的基本變形及受力特點。了解滑動摩擦和滾動摩擦的相關(guān)知識。了解剛體定軸轉(zhuǎn)動的相關(guān)知識。能對發(fā)動機活塞連桿組、汽車方向盤進行受力分析。能對連接螺栓、汽車底盤橫梁及傳動軸進行受力和變形分析。能拆裝汽車摩擦式離合器，熟悉其工作過程。能測定汽車發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速。項目三汽車機械零件的力學(xué)分析知識目標能力目標掌握靜力學(xué)基1任務(wù)一發(fā)動機活塞連桿組受力分析汽車夠高速行駛，主要依賴于發(fā)動機提供的動力。根據(jù)初中物理所學(xué)知識可知，活塞連桿機構(gòu)是往復(fù)式內(nèi)燃機中最重要的機構(gòu)之一，它通過四個沖程的循環(huán)將燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)換為機械能輸出。那么往復(fù)式內(nèi)燃機工作時活塞連桿組受到哪些力的作用呢？讓我們一起來學(xué)習(xí)靜力學(xué)的基礎(chǔ)知識吧！任務(wù)一發(fā)動機活塞連桿組受力分析汽車夠高速行駛，2進氣沖程壓縮沖程做功沖程

排氣沖程往復(fù)式內(nèi)燃機的工作過程示意圖進氣沖程壓縮沖程3任務(wù)描述任務(wù)目標內(nèi)燃機工作時，曲軸旋轉(zhuǎn)時通過連桿帶動活塞作往復(fù)直線運動。觀察曲柄連桿機構(gòu)的運動，對工作狀態(tài)下（即做功沖程）的活塞連桿組進行受力分析，并繪制其受力圖，以了解靜力學(xué)的相關(guān)知識。了解靜力學(xué)的基本概念。掌握靜力學(xué)的基本公理及其推論。掌握約束的類型與約束反力。掌握受力分析的一般方法，能繪制機構(gòu)的受力圖。任務(wù)描述任務(wù)目標內(nèi)燃機工作時，曲軸旋轉(zhuǎn)時通過連桿帶動4一、靜力學(xué)的基本概念人們在日常生活中進行推、拉動作時，由于肌肉緊張收縮而感受到對物體施加了推力和拉力，而物體的運動狀態(tài)也發(fā)生了改變。通過大量實踐和總結(jié)，人們逐步形成了許多力學(xué)的基本概念。1．力的概念生活中關(guān)于力的例子隨處可見，如人用手推車，吊鉤吊起重物，手拉彈簧等。這些實例表明力是物體與物體之間的相互機械作用。力的作用使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化（推車時車由靜止變?yōu)檫\動）或使物體的形狀發(fā)生變化（汽車鋼板彈簧受壓變形）。其中，力使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，稱為力的外效應(yīng)；力使物體的形狀發(fā)生變化，稱為力的內(nèi)效應(yīng)。一、靜力學(xué)的基本概念人們在日常生活中進行推、拉動作時，由于肌5人手推汽車汽車鋼板彈簧受壓變形人手推汽車汽車鋼板彈簧受壓變形62．力的三要素及表示實踐表明，力對物體的作用效應(yīng)取決于力的三要素：力的大小、方向（包括指向和方位）和作用點。例如，人在推車時，如圖（a）所示，推力的大小為200N，作用點在車廂尾部，方向水平向左。改變?nèi)刂械娜魏我粋€，力的作用效應(yīng)都將隨之改變。力既有大小又有方向，故力是一個矢量。矢量一般由帶有箭頭的有向線段來表示，如圖（b）中的線段AB。其中，線段AB的長度表示力的大小，線段的箭頭表示力的方向，線段的起點或終點表示力的作用點（圖中B點）。常用黑斜體字母F表示力矢量。2．力的三要素及表示實踐表明，力對物體的作用效應(yīng)取決于力的三7人推汽車時的推力為了表示力的大小，國際單位制（SI）中規(guī)定力的基本單位為牛頓，簡稱牛，用符號N表示。力也可用千牛作為單位，符號為kN。人推汽車時的推力為了表示力的大小，國際單位制（83．平衡的概念物體相對于參照物保持靜止或勻速直線運動的狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。例如，汽車停放在車庫，或在公路上作勻速直線運動時，都是處于平衡狀態(tài)。4．力系的概念作用于物體上的多個力稱為力系。按照力系中各力的作用線是否在同一個平面內(nèi)，可將力系分為平面力系和空間力系。作用在物體上的力系中，若各力的作用線均處于同一平面內(nèi)，則該力系稱為平面力系。力系平面力系若物體在力系的作用下處于平衡狀態(tài)，則這個力系稱為平衡力系。力系平衡所滿足的條件稱為平衡條件。平衡力系若兩個力系對同一物體的作用效應(yīng)完全相同，則這兩個力系互為等效力系。等效力系3．平衡的概念物體相對于參照物保持靜止或勻速直線運動的狀態(tài)稱9Notice兩個力系等效只表示對物體作用的外效應(yīng)不變，而內(nèi)效應(yīng)則必然會隨著力的作用點的不同而不同。5．剛體的概念受外力作用而不發(fā)生變形的物體稱為剛體。由力的內(nèi)效應(yīng)可知，實際上并不存在剛體。但是在工程實際中，許多機械工程零件和結(jié)構(gòu)件正常工作時，產(chǎn)生的變形量非常小，為了簡化問題，可忽略其變形，而將其視為剛體。例如，人在推車時，車身發(fā)生的變形量很微小，忽略它不會影響對汽車運動的研究，故可把汽車視為剛體。Notice兩個力系等效只表示對物體作用的外效106．合力與分力若一個力與一個力系的作用效應(yīng)完全相同，則這個力稱為該力系的合力；而該力系中的各個力稱為該合力的分力。已知力系中各個力來求合力的過程，稱為力的合成；反之，已知一個力求等效力系的過程，稱為力的分解。6．合力與分力若一個力與一個力系的作用效應(yīng)完全相同，則這個力11二、靜力學(xué)公理及其推論1．二力平衡公理剛體在兩個力的作用下處于平衡狀態(tài)的充分必要條件是：這兩個力大小相等、方向相反，且作用在同一直線上。若剛體在兩個力F1和F2的作用下處于平衡狀態(tài)，則與大小必定相等，方向必定相反，作用線必定重合，即等值、反向、共線，用矢量式表示為F1=-F2。需要注意的是：二力平衡公理僅適用于剛體，對于變形體則不適用。二力平衡繩子受二力作用二、靜力學(xué)公理及其推論1．二力平衡公理剛體在兩個力的作用下處12通常將只受二力作用而處于平衡的構(gòu)件稱為二力構(gòu)件。由于工程實際中大部分二力構(gòu)件都是桿件，故又稱二力桿。二力桿的受力特點是：所受的兩個力必定在二力作用點的連線上，且等值、反向。汽車梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)示意圖二力桿不一定是直桿，形狀彎曲的構(gòu)件，只要符合二力桿的受力特點，都可稱為二力桿。通常將只受二力作用而處于平衡的構(gòu)件稱為二力構(gòu)件。由于工程實際132．加減平衡力系公理在受已知力系作用的剛體上，加上或減去任意一個平衡力系，不會改變原力系對剛體的作用效應(yīng)。加減平衡力系公理顯而易見是正確的，因為平衡力系是不會改變物體原有運動狀態(tài)的。這一公理常用來簡化某已知力系，根據(jù)該公理，可得出一個重要推論——力的可傳性:作用于剛體上的力可沿其作用線移動到剛體內(nèi)的任意一點，而不會改變該力對剛體的作用效應(yīng)。水平推汽車和拉汽車2．加減平衡力系公理在受已知力系作用的剛體上，加上或減去任意143．力的平行四邊形法則作用于剛體上某點的兩個力可以合成為一個合力，合力的作用點仍在該點，合力的大小和方向可用這兩個力所構(gòu)成的平行四邊形的對角線來表示如圖（a）。矢量表達式為:在實際作圖時，可直接將F1平移到F2的末端，通過△ABD可求得合力FR，如圖（b）所示。這種求二力匯交時合力的方法稱為三角形法則。力的平行四邊形法則和三角形法則3．力的平行四邊形法則作用于剛體上某點的兩個力可以合成為一個15二力平衡公理不僅適用于兩個力的合成，還可推廣到多個共點力的合成。三力平衡匯交定理:若剛體受到同平面內(nèi)三個互不平行力的作用而處于平衡狀態(tài)，則這三個力的作用線必然匯交于一點。三力平衡匯交二力平衡公理不僅適用于兩個力的合成，還可推廣到多個共點力的合164．作用力和反作用力定律一個物體對另一個物體有一作用力時，另一物體對此物體必有一反作用力，這兩個力大小相等，方向相反，沿同一直線分別作用在兩個物體上。作用力與反作用力定律概括了物體之間相互作用的關(guān)系，表明作用力和反作用力總是成對出現(xiàn)。通常用加“撇”的方法來表示一對作用力和反作用力。Notice作用力與反作用是作用在兩個不同物體上的，因此，不能認為這兩個力是一對平衡力。這是一對作用力和反作用力與一對平衡力之間的本質(zhì)區(qū)別。4．作用力和反作用力定律一個物體對另一個物體有一作用力時，另17三、約束與約束反力1．約束及約束反力的概念在生活和工程實踐中，運動的物體可分為兩類：一類是可以沿空間任意方向運動的物體，稱為自由體，如空中的飛機、水中的魚等；另一類由于受周圍物體的限制而只能沿特定方向運動的物體，稱為非自由體，如圖所示，活塞受缸體限制只能沿缸體移動，方向盤受轉(zhuǎn)軸限制只能繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，列車受導(dǎo)軌限制只能沿導(dǎo)軌運動，它們都是非自由體?；钊?/p>

方向盤

列車

非自由體三、約束與約束反力1．約束及約束反力的概念在生活和工程實踐中18約束對物體的限制是通過力來實現(xiàn)的。約束中限制物體運動的力稱為約束反力，簡稱反力。約束總是阻礙物體的運動，因此約束反力屬于被動力。一般約束反力的作用點在被約束物體與約束的接觸點處，其方向與該約束所能限制的運動或運動趨勢的方向相反。促進物體運動或產(chǎn)生運動趨勢的力稱為主動力，如重力、推力、拉力等。通常，主動力的大小和方向是已知的，而約束反力的大小未知，二者共同組成平衡力系，可根據(jù)平衡條件來計算約束反力。約束對物體的限制是通過力來實現(xiàn)的。約束中限制物體運動的力稱為192．工程中常見的約束表3-1-1常見約束的類型及約束反力的特點2．工程中常見的約束表3-1-1常見約束的類型及約束反力20表3-1-1（續(xù)）表3-1-1（續(xù)）21(a）鉸鏈的組成

（b）鉸鏈約束實例

鉸鏈約束鉸鏈又稱合頁，它用來連接兩個構(gòu)件并允許二者相互轉(zhuǎn)動。例如，在圖（a）中，圓銷插入構(gòu)件1和構(gòu)件2的圓孔中構(gòu)成一個鉸鏈。鉸鏈對兩個構(gòu)件產(chǎn)生鉸鏈約束，使兩者間只能作相對轉(zhuǎn)動，而不能作相對移動。鉸鏈約束具有廣泛的應(yīng)用，內(nèi)燃機中曲柄與連桿、連桿與活塞運動時都存在鉸鏈約束，如圖（b）所示。(a）鉸鏈的組成22四、受力分析與受力圖受力分析就是弄清構(gòu)件受到哪些力的作用，以及這些力的作用位置和方向。因此，要先將受力物體從周圍與它有聯(lián)系的物體中分離出來，單獨畫出它的簡圖，然后再畫出全部主動力和約束反力。由此得到的表示物體受力情況的簡明圖形稱為受力圖。要求解的構(gòu)件稱為研究對象。畫受力圖是解決力學(xué)問題的第一步，其一般步驟如下：①明確研究對象，解除約束，畫出分離體簡圖。②根據(jù)已知條件分析主動力，在分離體簡圖上畫出全部主動力。③根據(jù)研究對象的約束類型，在分離體簡圖上畫出全部約束反力。四、受力分析與受力圖受力分析就是弄清構(gòu)件受到哪些力的作用，以23例1

如圖所示，桿AB和桿BC通過鉸鏈連接，二者在F的作用下處于平衡狀態(tài)，各桿件自重忽略不計。試畫出桿AB和桿BC的受力圖。例1如圖所示，桿AB和桿BC通過鉸鏈連接，二者在F的作用24解：（1）畫桿BC的受力圖①選取研究對象：選桿BC為研究對象。②解除約束：桿BC僅在B，C兩處受鉸鏈約束而處于平衡狀態(tài)，故桿BC為二力桿。桿BC在C端受到固定鉸鏈約束反力FC

的作用，其方向由C指向B，根據(jù)二力桿的受力特點可知，桿BC在B端受到的約束反力為FB，方向由B指向C。③畫受力圖：桿BC的受力圖如圖所示。解：（1）畫桿BC的受力圖25（2）畫桿AB的受力圖①選取研究對象：選桿AB為研究對象。②解除約束：桿AB受到外力F作用，且在B端受到桿BC對它的約束反力FB'，在A端受到固定鉸鏈的約束反力FA的作用（方向未知）。由于FB'與FB為一對作用力與反作用力，根據(jù)作用力與反作用力定律可知，F(xiàn)B'與FB等值、反向。③畫受力圖：作外力F與反作用力FB'的延長線，它們相交于O點，根據(jù)三力匯交定理即可確定桿AB在A端受到的固定鉸鏈約束反力FA的方向。桿AB的受力圖如圖所示。（2）畫桿AB的受力圖26Notice在畫受力圖時，應(yīng)注意以下問題：必須明確受力對象；不要多畫力，也不要少畫力；約束在受力圖上不能畫出，而是用約束反力代替；注意作用力與反作用力的關(guān)系，不要畫錯力的方向。Notice在畫受力圖時，應(yīng)注意以下問題：27知識拓展在平面力系中，若各力的作用線全部匯交于一點，則該力系稱為平面匯交力系。平面匯交力系是最簡單的平面力系之一。下面介紹平面匯交力系的合成與簡化。一、平面匯交力系合成的幾何法前面已經(jīng)介紹過力的平行四邊形法則，它可以用來合成兩個匯交力。對于由多個力組成的平面匯交力系，可以連續(xù)應(yīng)用力的三角形法則進行力系的合成。知識拓展在平面力系中，若各力的作用線全部匯交于一點，則該力系28設(shè)剛體受平面匯交力系F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)n作用，各力匯交于O點。根據(jù)力的可傳性，可將各力沿其作用線移動到O點，從而得到一個平面共點力系，如圖（b）所示。因此，平面匯交力系可簡化為平面共點力系。對平面共點力系連續(xù)地應(yīng)用力的平行四邊形法則，則可將其合成為一個力。例如，在圖（b）中，先將F1與F2合成為FR1（圖中未畫出），即FR1=F1+F2；然后將FR1與F3合成為FR2，即FR1=F1+F2；依次類推，最后得到FR=F1+F2+…+Fn=∑Fi。設(shè)剛體受平面匯交力系F1，F(xiàn)2，…，F(xiàn)n作用，各力29(a）平面匯交力系

（b）平面共點力系平面匯交力系的轉(zhuǎn)化平面匯交力系的合成結(jié)果是一個合力，合力的作用線通過匯交點，其大小和方向由力系中各力的矢量和確定。(a）平面匯交力系30二、平面匯交力系合成的解析法1．力在坐標軸上的投影如圖所示，坐標系xOy中有力F，過F分別向x軸和y軸作垂線，垂足分別為a，b，c，d，則線段ab和cd分別為力F在x軸和y軸上投影的大小，其正負號規(guī)定為：從a到b（或從c到d）的指向與坐標軸正向相同時為正，反之則為負。F在x軸和y軸上的投影分別記為Fx，F(xiàn)y，則由F的大小及其與x軸所夾銳角a可得:二、平面匯交力系合成的解析法1．力在坐標軸上的投影如圖所示，31顯然，當將F沿坐標軸方向分解時，所得分力Fx，F(xiàn)y的大小與在同軸上的投影Fx，F(xiàn)y相等。當然，若已知Fx和Fy的值，則可求出F的大小和方向，即:Notice力在坐標軸上的投影是代數(shù)量，而力沿坐標軸方向的分力為矢量，在理解時不能混淆。顯然，當將F沿坐標軸方向分解時，所得分力Fx，F(xiàn)y的大小與在322．合矢量的投影定理設(shè)剛體受平面匯交力，系F1

，F(xiàn)2，…，F(xiàn)n的作用，則有:將上式兩邊分別向x軸和y軸投影，則有:2．合矢量的投影定理設(shè)剛體受平面匯交力，系F1，F(xiàn)2，33上式稱為合矢量投影定理：力系的合力在某軸上的投影，等于力系中各力在同一軸上投影的代數(shù)和。若通過進一步運算，即可求得合力的大小及方向：上式稱為合矢量投影定理：力系的合力在某軸上的投影，等于力系中34謝謝觀賞謝謝觀賞35項目三汽車機械零件的力學(xué)分析知識目標能力目標掌握靜力學(xué)基礎(chǔ)知識和受力分析的方法。了解力矩、力偶的概念及其應(yīng)用。了解桿件的基本變形及受力特點。了解滑動摩擦和滾動摩擦的相關(guān)知識。了解剛體定軸轉(zhuǎn)動的相關(guān)知識。能對發(fā)動機活塞連桿組、汽車方向盤進行受力分析。能對連接螺栓、汽車底盤橫梁及傳動軸進行受力和變形分析。能拆裝汽車摩擦式離合器，熟悉其工作過程。能測定汽車發(fā)動機曲軸轉(zhuǎn)速。項目三汽車機械零件的力學(xué)分析知識目標能力目標掌握靜力學(xué)基36任務(wù)一發(fā)動機活塞連桿組受力分析汽車夠高速行駛，主要依賴于發(fā)動機提供的動力。根據(jù)初中物理所學(xué)知識可知，活塞連桿機構(gòu)是往復(fù)式內(nèi)燃機中最重要的機構(gòu)之一，它通過四個沖程的循環(huán)將燃料燃燒的熱能轉(zhuǎn)換為機械能輸出。那么往復(fù)式內(nèi)燃機工作時活塞連桿組受到哪些力的作用呢？讓我們一起來學(xué)習(xí)靜力學(xué)的基礎(chǔ)知識吧！任務(wù)一發(fā)動機活塞連桿組受力分析汽車夠高速行駛，37進氣沖程壓縮沖程做功沖程

排氣沖程往復(fù)式內(nèi)燃機的工作過程示意圖進氣沖程壓縮沖程38任務(wù)描述任務(wù)目標內(nèi)燃機工作時，曲軸旋轉(zhuǎn)時通過連桿帶動活塞作往復(fù)直線運動。觀察曲柄連桿機構(gòu)的運動，對工作狀態(tài)下（即做功沖程）的活塞連桿組進行受力分析，并繪制其受力圖，以了解靜力學(xué)的相關(guān)知識。了解靜力學(xué)的基本概念。掌握靜力學(xué)的基本公理及其推論。掌握約束的類型與約束反力。掌握受力分析的一般方法，能繪制機構(gòu)的受力圖。任務(wù)描述任務(wù)目標內(nèi)燃機工作時，曲軸旋轉(zhuǎn)時通過連桿帶動39一、靜力學(xué)的基本概念人們在日常生活中進行推、拉動作時，由于肌肉緊張收縮而感受到對物體施加了推力和拉力，而物體的運動狀態(tài)也發(fā)生了改變。通過大量實踐和總結(jié)，人們逐步形成了許多力學(xué)的基本概念。1．力的概念生活中關(guān)于力的例子隨處可見，如人用手推車，吊鉤吊起重物，手拉彈簧等。這些實例表明力是物體與物體之間的相互機械作用。力的作用使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化（推車時車由靜止變?yōu)檫\動）或使物體的形狀發(fā)生變化（汽車鋼板彈簧受壓變形）。其中，力使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化，稱為力的外效應(yīng)；力使物體的形狀發(fā)生變化，稱為力的內(nèi)效應(yīng)。一、靜力學(xué)的基本概念人們在日常生活中進行推、拉動作時，由于肌40人手推汽車汽車鋼板彈簧受壓變形人手推汽車汽車鋼板彈簧受壓變形412．力的三要素及表示實踐表明，力對物體的作用效應(yīng)取決于力的三要素：力的大小、方向（包括指向和方位）和作用點。例如，人在推車時，如圖（a）所示，推力的大小為200N，作用點在車廂尾部，方向水平向左。改變?nèi)刂械娜魏我粋€，力的作用效應(yīng)都將隨之改變。力既有大小又有方向，故力是一個矢量。矢量一般由帶有箭頭的有向線段來表示，如圖（b）中的線段AB。其中，線段AB的長度表示力的大小，線段的箭頭表示力的方向，線段的起點或終點表示力的作用點（圖中B點）。常用黑斜體字母F表示力矢量。2．力的三要素及表示實踐表明，力對物體的作用效應(yīng)取決于力的三42人推汽車時的推力為了表示力的大小，國際單位制（SI）中規(guī)定力的基本單位為牛頓，簡稱牛，用符號N表示。力也可用千牛作為單位，符號為kN。人推汽車時的推力為了表示力的大小，國際單位制（433．平衡的概念物體相對于參照物保持靜止或勻速直線運動的狀態(tài)稱為平衡狀態(tài)。例如，汽車停放在車庫，或在公路上作勻速直線運動時，都是處于平衡狀態(tài)。4．力系的概念作用于物體上的多個力稱為力系。按照力系中各力的作用線是否在同一個平面內(nèi)，可將力系分為平面力系和空間力系。作用在物體上的力系中，若各力的作用線均處于同一平面內(nèi)，則該力系稱為平面力系。力系平面力系若物體在力系的作用下處于平衡狀態(tài)，則這個力系稱為平衡力系。力系平衡所滿足的條件稱為平衡條件。平衡力系若兩個力系對同一物體的作用效應(yīng)完全相同，則這兩個力系互為等效力系。等效力系3．平衡的概念物體相對于參照物保持靜止或勻速直線運動的狀態(tài)稱44Notice兩個力系等效只表示對物體作用的外效應(yīng)不變，而內(nèi)效應(yīng)則必然會隨著力的作用點的不同而不同。5．剛體的概念受外力作用而不發(fā)生變形的物體稱為剛體。由力的內(nèi)效應(yīng)可知，實際上并不存在剛體。但是在工程實際中，許多機械工程零件和結(jié)構(gòu)件正常工作時，產(chǎn)生的變形量非常小，為了簡化問題，可忽略其變形，而將其視為剛體。例如，人在推車時，車身發(fā)生的變形量很微小，忽略它不會影響對汽車運動的研究，故可把汽車視為剛體。Notice兩個力系等效只表示對物體作用的外效456．合力與分力若一個力與一個力系的作用效應(yīng)完全相同，則這個力稱為該力系的合力；而該力系中的各個力稱為該合力的分力。已知力系中各個力來求合力的過程，稱為力的合成；反之，已知一個力求等效力系的過程，稱為力的分解。6．合力與分力若一個力與一個力系的作用效應(yīng)完全相同，則這個力46二、靜力學(xué)公理及其推論1．二力平衡公理剛體在兩個力的作用下處于平衡狀態(tài)的充分必要條件是：這兩個力大小相等、方向相反，且作用在同一直線上。若剛體在兩個力F1和F2的作用下處于平衡狀態(tài)，則與大小必定相等，方向必定相反，作用線必定重合，即等值、反向、共線，用矢量式表示為F1=-F2。需要注意的是：二力平衡公理僅適用于剛體，對于變形體則不適用。二力平衡繩子受二力作用二、靜力學(xué)公理及其推論1．二力平衡公理剛體在兩個力的作用下處47通常將只受二力作用而處于平衡的構(gòu)件稱為二力構(gòu)件。由于工程實際中大部分二力構(gòu)件都是桿件，故又稱二力桿。二力桿的受力特點是：所受的兩個力必定在二力作用點的連線上，且等值、反向。汽車梯形轉(zhuǎn)向系統(tǒng)示意圖二力桿不一定是直桿，形狀彎曲的構(gòu)件，只要符合二力桿的受力特點，都可稱為二力桿。通常將只受二力作用而處于平衡的構(gòu)件稱為二力構(gòu)件。由于工程實際482．加減平衡力系公理在受已知力系作用的剛體上，加上或減去任意一個平衡力系，不會改變原力系對剛體的作用效應(yīng)。加減平衡力系公理顯而易見是正確的，因為平衡力系是不會改變物體原有運動狀態(tài)的。這一公理常用來簡化某已知力系，根據(jù)該公理，可得出一個重要推論——力的可傳性:作用于剛體上的力可沿其作用線移動到剛體內(nèi)的任意一點，而不會改變該力對剛體的作用效應(yīng)。水平推汽車和拉汽車2．加減平衡力系公理在受已知力系作用的剛體上，加上或減去任意493．力的平行四邊形法則作用于剛體上某點的兩個力可以合成為一個合力，合力的作用點仍在該點，合力的大小和方向可用這兩個力所構(gòu)成的平行四邊形的對角線來表示如圖（a）。矢量表達式為:在實際作圖時，可直接將F1平移到F2的末端，通過△ABD可求得合力FR，如圖（b）所示。這種求二力匯交時合力的方法稱為三角形法則。力的平行四邊形法則和三角形法則3．力的平行四邊形法則作用于剛體上某點的兩個力可以合成為一個50二力平衡公理不僅適用于兩個力的合成，還可推廣到多個共點力的合成。三力平衡匯交定理:若剛體受到同平面內(nèi)三個互不平行力的作用而處于平衡狀態(tài)，則這三個力的作用線必然匯交于一點。三力平衡匯交二力平衡公理不僅適用于兩個力的合成，還可推廣到多個共點力的合514．作用力和反作用力定律一個物體對另一個物體有一作用力時，另一物體對此物體必有一反作用力，這兩個力大小相等，方向相反，沿同一直線分別作用在兩個物體上。作用力與反作用力定律概括了物體之間相互作用的關(guān)系，表明作用力和反作用力總是成對出現(xiàn)。通常用加“撇”的方法來表示一對作用力和反作用力。Notice作用力與反作用是作用在兩個不同物體上的，因此，不能認為這兩個力是一對平衡力。這是一對作用力和反作用力與一對平衡力之間的本質(zhì)區(qū)別。4．作用力和反作用力定律一個物體對另一個物體有一作用力時，另52三、約束與約束反力1．約束及約束反力的概念在生活和工程實踐中，運動的物體可分為兩類：一類是可以沿空間任意方向運動的物體，稱為自由體，如空中的飛機、水中的魚等；另一類由于受周圍物體的限制而只能沿特定方向運動的物體，稱為非自由體，如圖所示，活塞受缸體限制只能沿缸體移動，方向盤受轉(zhuǎn)軸限制只能繞轉(zhuǎn)軸轉(zhuǎn)動，列車受導(dǎo)軌限制只能沿導(dǎo)軌運動，它們都是非自由體。活塞

方向盤

列車

非自由體三、約束與約束反力1．約束及約束反力的概念在生活和工程實踐中53約束對物體的限制是通過力來實現(xiàn)的。約束中限制物體運動的力稱為約束反力，簡稱反力。約束總是阻礙物體的運動，因此約束反力屬于被動力。一般約束反力的作用點在被約束物體與約束的接觸點處，其方向與該約束所能限制的運動或運動趨勢的方向相反。促進物體運動或產(chǎn)生運動趨勢的力稱為主動力，如重力、推力、拉力等。通常，主動力的大小和方向是已知的，而約束反力的大小未知，二者共同組成平衡力系，可根據(jù)平衡條件來計算約束反力。約束對物體的限制是通過力來實現(xiàn)的。約束中限制物體運動的力稱為542．工程中常見的約束表3-1-1常見約束的類型及約束反力的特點2．工程中常見的約束表3-1-1常見約束的類型及約束反力55表3-1-1（續(xù)）表3-1-1（續(xù)）56(a）鉸鏈的組成

（b）鉸鏈約束實例

鉸鏈約束鉸鏈又稱合頁，它用來連接兩個構(gòu)件并允許二者相互轉(zhuǎn)動。例如，在圖（a）中，圓銷插入構(gòu)件1和構(gòu)件2的圓孔中構(gòu)成一個鉸鏈。鉸鏈對兩個構(gòu)件產(chǎn)生鉸鏈約束，使兩者間只能作相對轉(zhuǎn)動，而不能作相對移動。鉸鏈約束具有廣泛的應(yīng)用，內(nèi)燃機中曲柄與連桿、連桿與活塞運動時都存在鉸鏈約束，如圖（b）所示。(a）鉸鏈的組成57四、受力分析與受力圖受力分析就是弄清構(gòu)件受到哪些力的作用，以及這些力的作用位置和方向。因此，要先將受力物體從周圍與它有聯(lián)系的物體中分離出來，單獨畫出它的簡圖，然后再畫出全部主動力和約束反力。由此得到的表示物體受力情況的簡明圖形稱為受力圖。要求解的構(gòu)件稱為研究對象。畫受力圖是解決力學(xué)問題的第一步，其一般步驟如下：①明確研究對象，解除約束，畫出分離體簡圖。②根據(jù)已知條件分析主動力，在分離體簡圖上畫出全部主動力。③根據(jù)研究對象的約束類型，在分離體簡圖上畫出全部約束反力。四、受力分析與受力圖受力分析就是弄清構(gòu)件受到哪些力的作用，以58例1

如圖所示，桿AB和桿BC通過鉸鏈連接，二者在F的作用下處于平衡狀態(tài)，各桿件自重忽略不計。試畫出桿AB和桿BC的受力圖。例1如圖所示，桿AB和桿BC通過鉸鏈連接，二者在F的作用59解：（1）畫桿BC的受力圖①選取研究對象：選桿BC為研究對象。②解除約束：桿BC僅在B，C兩處受鉸鏈約束而處于平衡狀態(tài)，故桿BC為二力桿。桿BC在C端受到固定鉸鏈約束反力FC

的作用，其方向由C指向B，根據(jù)二力桿的受力特點可知，桿BC在B端受到的約束反力為FB，方向由B指向C。③畫受力圖：桿BC的受力圖如圖所示。解：（1）畫桿BC的受力圖60（2）畫桿AB的受力圖①選取研究對象：選桿AB為研究對象。②解除約束：桿AB受到外力F作用，且在B端受到桿BC對它的約束反力FB'，在A端受到固定鉸鏈的約束反力FA的作用（方向未知）。由于FB'與FB為一對作用力與反作用力，根據(jù)作用力與反作用力定律可知，F(xiàn)B'與FB等值、反向。③畫受力圖：作外力F與反作用力FB'的延長線，它們相交于O點，根據(jù)三力匯交定理即可確定桿AB在A端受到的固定鉸鏈約束反力FA的方向。桿AB的受力圖如圖所示。（2）畫桿AB的受力圖61Notice在畫受力圖時，應(yīng)注意以下問題：必須明確受力對象；不要多畫力，也不要少畫力；約束在受力圖上不能畫出，而是用約束反力代替；注意作用力與反作用力的關(guān)系，不要畫錯力的方向。Notice在畫受力圖時，應(yīng)注意以下問題：62知識拓展在平