《汽車工程力學》課件-第一章 靜力學基本概念及受力分析

第一章靜力學基本概念及受力分析力學在工程上的應用案例

14人受傷思考兩個問題1、力學原因2、力學的重要性緒論

主要內(nèi)容：１、靜力學—研究物體在力系作用下處于平衡的規(guī)律力系的簡化和剛體的平衡條件。例:一、工程力學研究的內(nèi)容與對象Keywords:力

平衡運動力學—研究質點和剛體的運動及物體的運動與力之間的關系例:Keywords:運動力

材料力學—研究構件在外力作用下的變形、受力及破壞的規(guī)律例:構件的強度、剛度及穩(wěn)定性。Keywords:變形二、工程力學在工程技術中的地位1、技術、基礎學科2、給后續(xù)課程打基礎三、學習工程力學的基本要求及方法章節(jié)目錄§1-1基本概念§1-2靜力學公理§1-4受力圖和受力分析§1-3約束與約束力靜力學：主要研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律。一、基本概念——力物體間的相互機械作用。1.力的定義：2.力的效應：①外效應

②內(nèi)效應§1-1基本概念力使物體運動狀態(tài)的改變力使物體形狀尺寸的改變3.力的三要素：大小、方向、作用點我們可以用如圖所示的矢量F表示力。力的單位：N，kNAF力在坐標軸上的投影力系：一群力。等效力系：若兩個力系對物體的作用效應相同，則這兩個力系互為等效力系。合力：若一個力與一個力系等效，則這個力為

該力系的合力。二、基本概念——平衡就是在力的作用下，大小和形狀都不變的物體。三、基本概念——剛體物體相對慣性參考系（如地面）靜止或作勻速直線運動。公理3：力的平行四邊形法則公理1：二力平衡公理公理2：加減平衡力系公理公理4：作用與反作用定律公理5：剛化原理推理1：力的可傳性定理推理2：三力平衡匯交定理§1-2靜力學公理公理1：二力平衡公理作用于同一個剛體上的兩個力，使剛體平衡的必要與充分條件是：這兩個力大小相等（等值）|F1

|=|F2

|

方向相反

（反向）F1

=–F2

沿同一直線（共線）

在已知力系上加上或減去任意一個平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用。（這個公理常用于力系的簡化）公理2：加減平衡力系公理作用在剛體上的力，可沿其作用線移到同一剛體內(nèi)的任一點，而不改變該力對剛體的效應。BAFABABFF2=F=-F1推論1：力的可傳性公理3：力的平行四邊形法則

作用于物體上同一點的兩個力可合成一個合力，此合力也作用于該點，合力的大小和方向由以原兩力矢為鄰邊所構成的平行四邊形對角線來表示。

F1F2FR三角形法則：F1F2FRF1F2FR（此公理是力系合成和力的分解的基礎）推論2：三力平衡匯交定理

剛體受三力作用而平衡，若其中兩力作用線匯交于一點，則另一力的作用線必匯交于同一點，且三力的作用線共面。（必共面，在特殊情況下，力在無窮遠處匯交——平行力系。）此推理的作用：當知道剛體只作用三個力時，可根據(jù)已知的兩個力，確定第三個力的方向。力的可傳性平行四邊形公理二力平衡推論2證明公理4：作用與反作用定律當甲物體對乙物體有作用力時，甲物體也受到來自乙物體的反作用力。所以作用力與反作用力作用于兩個物體上，且這兩個力大小相等（等值）方向相反

（反向）

沿同一直線（共線）

思考公理4和公理1的區(qū)別是什么？F1F2F1’F1作用力與反作用力平衡力公理5：剛化原理

變形體在某一力系作用下處于平衡，如將此變形體變成剛體（剛化為剛體），則平衡狀態(tài)保持不變。 （1）變形體處于平衡狀態(tài)時，一定滿足剛體的平衡條件（2）但滿足剛體的平衡條件，變形體不一定處于平衡狀態(tài)。公理5告訴我們：F1F2§1-3約束與約束力一、基本概念自由體:位移不受限制的物體。非自由體（被約束體）:位移受到限制的物體。約束反力：約束作用于被約束體上的作用力。約束：對非自由體的某些位移預先施加的限制條件稱為約束。列車是非自由體鐵軌是約束體鐵軌作用在車輪上的力為約束力二、約束類型和確定約束反力方向的方法：1.由柔軟的繩索、鏈條或皮帶構成的約束特點：繩索類只能受拉，所以它們的約束反力是作用在接觸點，方向沿繩索背離物體。2.光滑接觸面的約束(指不計摩擦)特點：約束反力作用在接觸點處，方向沿公法線，指向受力物體。PNNPNANB（若為尖點和面的接觸，則沿該面的法線方向）3.光滑圓柱鉸鏈約束①圓柱鉸鏈銷釘銷釘孔O約束反力：在垂直于銷釘軸線的平面內(nèi)并通過圓心，但方位和指向不能確定。一般畫受力圖有如圖兩種方式。FxFyF②固定鉸支座約束特點：與圓柱鉸鏈類似約束反力：如圖所示（Fx和Fx’,Fy和Fy’是作用力與反作用力關系）Fx’Fy’FyFx③活動鉸支座約束特點：與光滑接觸面類似約束反力：垂直于支承面，在單面約束的條件下，指向被約束體F固定鉸支座活動鉸支座§1-4受力圖和受力分析一、基本概念受力圖：表示研究物體上所受全部力的圖形。受力分析：分析研究對象的受力情況的過程。①選研究對象；②取分離體；③畫上主動力；④畫出約束反力。畫受力圖的主要步驟為：二、實例[例1]ABOFPOFPABFBFA已知壓路機的碾子，受石塊A阻擋而靜止不動，拉力F，碾子重P，不計摩擦。畫出碾子的受力圖。A、B兩處均為光滑接觸，故A、B兩處約束力均沿A、B兩接觸處公法線方向。[例3]不計自重的梯子放在光滑水平地面上，A處為光滑鉸鏈，D、E兩點用水平繩連接。H點作用一鉛直力F。畫出左右兩部分與整個系統(tǒng)受力圖。整體受力圖：[例3][例4]三、畫受力圖總結①選研究對象；（研究對象可以是單個物體，或幾

個物體構成的子系統(tǒng)，或整體）②取分離體；③畫上主動力；④畫出約束反力。（約束反力要畫在被約束體和約

束的接觸處，方向與所阻礙的位移方向相反）畫受力圖的主要步驟：內(nèi)力：研