零部件受力分析共65页文档
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零件的受力分析和计算.ppt
A NAx
B NBx
31
P1
P2
C
N Ay
NBy
A NAx
B NBx
注意：系统内各部分间的相互作用力为内力。
对系统进行受力分析时，内力不考虑。
正确进行受力分析的要点：
熟知各种约束的性质及其约束力方向； 正确运用作用力与反作用力的关系； 会判断二力构件及三力构件； 应画出所受的全部外力，不能遗漏。
和形状发生改变。
力的外效应（力使物体运动状态发生改变的效应） 力的内效应（力使物体形状发生改变的效应）
力的三要素：大小、方向、作用点 力的作用点：表示力对物体的作用位置，可以是一个点，
也可以是物体的某一部分面积或体积。
7
力的表示：
F
力的分类：
集中力：力集中作用在物体的一个点 分布力：力作用在物体的某一部分面积或体积上
18
工程上常见的约束类型及其特点
1） 柔性约束（柔索） 只能承受拉力
F
约束力特点：作用在接触点上，沿着柔索中心线背离物体。
19
工程上钢丝绳、皮带、链条等都可以看作柔索。
20
2）光滑（接触）面 (接触面之间的摩擦力忽略不计)
法线 N
N
F
切线
约束力特点：作用在接触点上，沿接触点的
公法线指向被约束物。
F2 F3
Fn
F1 O
Fn R
O
Ｒ
力的可传性
三角形法则
平面汇交 力系
平面共点 力系
合力R
n
R F1 F2 ... Fn Fi i 1 37
平面汇交力系的平衡条件：力系的合力为零。
即Ｒ＝0或力多边形自行封闭。
三、平面汇交力系合成的解析法和平衡条件
1-5机械零部件的受力分析
§1-5 机械零部件的受力分析课时计划：讲授3学时教学目标：1.通过本节课的学习使学生能从简单的物体系统中正确地选取研究对象，熟练准确地画出受力图；2.培养学生能初步将工程实际问题抽象为力学模型的能力。
教材分析:1.画受力图是静力学问题的定性分析，是解决静力学问题一个重要的环节；2.单个物体和简单的物体系统（三个以下物体组成的系统）的受力分析和受力图。
教学设计：本节课的主要内容是机械零部件的受力分析，应该给学生介绍受力分析的具体步骤以及在受力分析的过程中需要注意的问题。
通过教材例题分析物体的受力，学会画受力图，并结合工程实例使学生进一步理解整个受力分析过程。
教学过程：第1学时教学内容：本次课主要内容是机械零部件的受力分析的过程，即画机械零部件的轮廓外形，并在其上画出全部的受力，包括主动力和约束力，得到零部件的受力图。
其具体步骤如下：1.画隔离体安装在机器中的零部件，受到周围其他零部件的作用力，为了明确表示某零部件所受的力，必须把所研究的构件从机器中分离出来，只画出它的轮廓形状，不画周围其他的零件，这就是隔离体。
如图1-47a所示的齿轮，要分析其中一个齿轮的受力时，必须先画出该齿轮的隔离体（图1-47c），并在啮合点处画上啮合力F n，再根据约束类型画约束力。
即不但要画主动力，还要解除约束，代之以相应的约束力。
2.分析隔离体的受力隔离体的受力包括主动力和约束力。
通常主动力是物体的已知受力（例如物体的自重）；约束力则需要根据具体的约束类型进行分析（例如柔索约束的约束力是沿着绳索中心线的方向，使物体受拉）。
如果要分析图1-48a所示曲杆AB的受力时，图1-48b 所示的受力图由于没有根据约束类型画约束力，故该画法错误。
应为1-48c所示的受力图。
例题1-7三根直杆用铰链连接成图1-49a所示的梯子，主动力F作用在AB杆上，各杆件的重量不计。
试画出整个梯子、AB杆和AC杆的受力图。
解：（1）画整个梯子的受力图（图1-49b）画主动力F。
螺栓组的受力分析
5）导程S——同一条螺旋线相邻两牙的轴向距离；
单线：S=t
d2
双线：S=2t
多线：S=nt
n——头数；
右旋
6）升角：螺旋线与水平线夹角；
S t
tg S d2
7）牙型角 牙型斜角
8）牙的工作高度h
S
d2
二、各种螺纹的特点、应用
自锁条件：升角<v（摩擦角）； 牙型斜角越小越不容易加工。
b只受预紧力214dqp???31116dt???紧螺栓联接装配时螺母需要拧紧在拧紧力矩作用下螺栓除受预紧力qp的拉伸而产生拉伸应力外还受螺纹摩擦力矩t1的扭转而产生扭转剪应力使螺栓处于拉伸与扭转的复合应力状态下
第四章 螺纹零件
一、概述
1、作用
联接：起联接作用的螺纹; 传动：起传动作用的螺纹;
2、螺纹的形成 刀具——做直线运动； 工件——做旋转运动； 螺纹线：转动与直线运动；
rz
ks T
z
f ri
i 1
式中：f——结合面的摩擦系数；
ri——第i个螺栓的轴线到螺栓组 对称中心O的距离；
z——螺栓数目；
ks——防滑系数，同前。
机架 地基
T
r4 r1
rr32
Qpf
Qpf
松配
T
r4 r1
rr23
Qpf
Qpf
紧配
b)紧配 当采用紧配螺栓时，在转矩T的作用下，各螺栓受到剪切和挤压
习题： 一、选择题
第四章 螺纹零件
1、在常用的螺旋传动中，传动效率最高的螺纹是 4 。
（1）三角形螺纹；（2）梯形螺纹；（3）锯齿形螺纹；（4）矩 形螺纹；
2、在常用的螺纹联接中，自锁性最好的螺纹是 1 。
汽车构造曲柄连杆机构讲课文档
第四十六页，共65页。
连杆大头的连接形式
平切式
第四十七页，共65页。
斜切式
连杆轴瓦
第四十八页，共65页。
V型发动机连杆的布置形式
并列式
主副式
第四十九页，共65页。
叉型式
§3.4 曲轴飞轮组
飞轮
一、曲轴飞轮组的组成
正时齿轮
皮带轮
扭转减振器
起动爪
曲轴
主轴瓦
第五十页，共65页。
二、曲轴
1、功用：把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。还用
后端轴：安装飞轮
前后端轴都设有防漏装置：
挡油盘、回油螺纹、油封等。
曲轴后端
第五十五页，共65页。
回油螺纹
三、曲拐的布置(气缸数、气缸排列方式、发动机的工作
顺序）
（1）一般规律
1） 各缸的作功间隔要尽量均衡，以使发动机运转 平稳。点火间隔角：720/i
2） 连续作功的两缸相隔尽量远些，以减轻主轴承的载荷 ，同时避免可能发生的进气重叠现象。 比如：四缸
（2）在安装活塞销时，使活塞销偏机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的，
向作功行程中受主侧压力的一方偏移了1～2mm。
第三十二页，共65页。
（二）活塞环（密封、传热）
是具有弹性的开口环，分为气环和油环。
第三十三页，共65页。
（1）气环
1、气缸盖
功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧室。 材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金。 工作条件：由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负荷很大及机械载荷
。
第十四页，共65页。
2、气缸盖罩和气缸垫
气缸盖罩
气缸盖
衬垫
安装火花塞
连杆大头的连接形式
平切式
第四十七页，共65页。
斜切式
连杆轴瓦
第四十八页，共65页。
V型发动机连杆的布置形式
并列式
主副式
第四十九页，共65页。
叉型式
§3.4 曲轴飞轮组
飞轮
一、曲轴飞轮组的组成
正时齿轮
皮带轮
扭转减振器
起动爪
曲轴
主轴瓦
第五十页，共65页。
二、曲轴
1、功用：把活塞连杆组传来的气体压力转变为扭矩对外输出。还用
后端轴：安装飞轮
前后端轴都设有防漏装置：
挡油盘、回油螺纹、油封等。
曲轴后端
第五十五页，共65页。
回油螺纹
三、曲拐的布置(气缸数、气缸排列方式、发动机的工作
顺序）
（1）一般规律
1） 各缸的作功间隔要尽量均衡，以使发动机运转 平稳。点火间隔角：720/i
2） 连续作功的两缸相隔尽量远些，以减轻主轴承的载荷 ，同时避免可能发生的进气重叠现象。 比如：四缸
（2）在安装活塞销时，使活塞销偏机上，活塞销孔中心线是偏离活塞中心线平面的，
向作功行程中受主侧压力的一方偏移了1～2mm。
第三十二页，共65页。
（二）活塞环（密封、传热）
是具有弹性的开口环，分为气环和油环。
第三十三页，共65页。
（1）气环
1、气缸盖
功用：密封气缸的上部，与活塞、气缸等共同构成燃烧室。 材料：灰铸铁或合金铸铁，铝合金。 工作条件：由于接触温度很高的燃气，所以承受的热负荷很大及机械载荷
。
第十四页，共65页。
2、气缸盖罩和气缸垫
气缸盖罩
气缸盖
衬垫
安装火花塞
第1章 零部件受力分析
.21.
活动铰支座（辊轴支座） 活动铰支座（辊轴支座）
第1章
零部件受力分析
.22.
E、固定端（插入端）约束 、固定端（插入端） 在工程中还有一种常见的基本约束类型，如图示， 在工程中还有一种常见的基本约束类型，如图示，这类约束 特点是：两物体间既不能转动，也不能移动。 特点是：两物体间既不能转动，也不能移动。
第1章
零部件受力分析
.28.
[例3] 尖点问题 例
应去掉约束
应去掉约束
第1章
零部件受力分析
.29.
[例4]： 画出下列各构件的受力图 4]：
第1章 零部件受力分析 五、画受力图应注意的问题 1、不要漏画力 、
.30.
除重力、电磁力外，物体之间只有通过接触 除重力、电磁力外， 才有相互机械作用力，要分清研究对象（受 才有相互机械作用力，要分清研究对象（ 力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触， 力体）都与周围哪些物体（施力体）相接触， 接触处必有力，力的方向由约束类型而定。 接触处必有力，力的方向由约束类型而定。
.13.
二、常见约束类型和确定约束反力方向的方法： 常见约束类型和确定约束反力方向的方法： A、由柔软的绳索、链条或皮带构成的柔索 、由柔软的绳索、链条或皮带构成的柔索(flexible cable)约束 柔索 约束 特点： ⑴.特点：理想化的柔绳十分柔软又不可伸长，它限制了被约 特点 理想化的柔绳十分柔软又不可伸长， 束体沿索向向外的运动。 束体沿索向向外的运动。 反力： 只能受拉， ⑵.反力：绳索类只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接 反力 绳索类只能受拉 所以它们的约束反力是作用在接 触点，方向沿绳索背离物体 沿绳索背离物体。 表示。 触点，方向沿绳索背离物体。用T表示。 表示 S1 S'1
零部件的受力分析
2)明确力、平衡、刚体和约束等基本概念，掌握静力学四个 公理所概括的力的基本性质，能熟练地计算力对点之矩。 3)能正确地运用平衡条件求解简单的静力学平衡问题。
[分析与探究]
3.1 静力学的基本概念及其公理
3.2 约束与约束力 3.3 受力图 3.4 力的投影、力矩及力偶 3.5 求解约束力
3.1 静力学的基本概念及其公理
FNA
FNB
图 3-19
3.2.2 光滑面约束
N
法线
N
F
切线
约束力特点：作用在接触点上，沿接触表面的公法线指向
被约束物体。
3.2.3 铰链约束
由铰链构成的约束称为铰链约束。 如图：零部件A和B相互限制了彼此的相对移动， 而只能绕圆柱销C的轴线自由转动。
图 3-20
3.2.3 铰链约束
铰链的应用： 门窗的铰链 曲柄连杆机构中曲柄与连杆用销连接（A处） 连杆与活塞的活塞销连接（B处）
公理4、作用与反作用公理
[练习六]
1)什么叫做物体的平衡状态?为什么说物体的平衡是相对的? 2)如何正确理解力的概念?如何用图来表示力?
3)二力平衡公理和作用与反作用公理有什么不同?
[作业一]
FA
教材P48
5)试在图3-13所示曲杆上A、B
两点各加一个力使曲杆处于平衡 (杆自重不计)。
FB
图 3-13
[作业二]
6)在图3-14中，物体的A点作用有一已知力F，如果在A点
加一个力，能否使物体平衡?为什么？
F/
图 3-14
[作业三]
7)在图3-15中，小车上受F1、F2二力作用，
设F1=30N, F2=40N,α=60°。
求：F1和F2的合力FR。
柴油机基础知识(共65张PPT)精选全文
气缸总容积与燃烧室容积之比值，称几何压缩比或名义压缩比，用ε 表示。
ε＝Ｖa／Ｖc＝（Ｖc＋Ｖh）／Ｖc ＝1＋Ｖh／Ｖc
ε表示工质在缸内被压缩的程度，对运转可靠性和经济性有较大影响。 一般为ε＝12～22，机车用ε＝12～14.5。 （七）工作循环
（八）四冲程和二冲程
第15页，共65页。
二、柴油机的工作原理
（一）四冲程柴油机的工作原理 １、进气过程：
活塞从上止点移动到下止点，进气门开，排气门关。
进气过程开始时，活塞位于上止点位置，气缸内残留着上次循 环未排净的残余废气，它的压力稍高于大气压力，约为110～ 120KPa。
当曲轴旋转时，通过连杆带动活塞向下移动，同时进气门 打开，随着活塞下移，气缸内部容积增大，压力随之减少，当 压力低于大气压力时，外部新鲜空气开始被吸入气缸，直到活 塞移动到下止点位置，气缸内充满了新鲜空气。
第2页，共65页。
第一章 内燃机车柴油机的基本知识
第一节 柴油机的主要特点 第二节 柴油机的基本知识 第三节 柴油机的分类、型号及转向
第3页，共65页。
第4页，共65页。
返回
‹#3›
第5页，共65页。
船用中速柴油机
低速柴油机
第6页，共65页。
第一节 柴油机的主要特点
一、概述
发动机：将一种能量转变为机械能的机器。 根据能量转变方式不同，分为：风力机、水力机、热机等。
实现热能转化为机械能，工作行程。 Ｐz＝10000～14000KPa Ｔ＝1700～2100K
第19页，共65页。
４、排气过程
过程开始气缸内充满了燃料燃烧并膨胀作功的废气， 排气门打开后，废气随着活塞上移，被排出气缸之外。
排气门早开晚关。 排气提前角θe，排气滞后角θe′。
ε＝Ｖa／Ｖc＝（Ｖc＋Ｖh）／Ｖc ＝1＋Ｖh／Ｖc
ε表示工质在缸内被压缩的程度，对运转可靠性和经济性有较大影响。 一般为ε＝12～22，机车用ε＝12～14.5。 （七）工作循环
（八）四冲程和二冲程
第15页，共65页。
二、柴油机的工作原理
（一）四冲程柴油机的工作原理 １、进气过程：
活塞从上止点移动到下止点，进气门开，排气门关。
进气过程开始时，活塞位于上止点位置，气缸内残留着上次循 环未排净的残余废气，它的压力稍高于大气压力，约为110～ 120KPa。
当曲轴旋转时，通过连杆带动活塞向下移动，同时进气门 打开，随着活塞下移，气缸内部容积增大，压力随之减少，当 压力低于大气压力时，外部新鲜空气开始被吸入气缸，直到活 塞移动到下止点位置，气缸内充满了新鲜空气。
第2页，共65页。
第一章 内燃机车柴油机的基本知识
第一节 柴油机的主要特点 第二节 柴油机的基本知识 第三节 柴油机的分类、型号及转向
第3页，共65页。
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船用中速柴油机
低速柴油机
第6页，共65页。
第一节 柴油机的主要特点
一、概述
发动机：将一种能量转变为机械能的机器。 根据能量转变方式不同，分为：风力机、水力机、热机等。
实现热能转化为机械能，工作行程。 Ｐz＝10000～14000KPa Ｔ＝1700～2100K
第19页，共65页。
４、排气过程
过程开始气缸内充满了燃料燃烧并膨胀作功的废气， 排气门打开后，废气随着活塞上移，被排出气缸之外。
排气门早开晚关。 排气提前角θe，排气滞后角θe′。
零件的受力分析和计算
NC
A
NC
N
* C
B A
NA
NB
B
29
例3: 三铰拱结构B
注意受力分析的先后顺序： 一般先分析受力较少的物体， 后分析受力较多的物体。
P C A P
NA
B
C
NC
C
NC
NB
A
B
30
例4: 三铰拱结构C
P1 C P2
NAy
P1 NCy
C NCx
C
A NAx B P1
NAy
A C
P2
NBy
F2
平行力系：各力作用线相互平行；
一般力系：各力作用线既不相交于一点，也不平行。
Fn
F3
9
等效力系：若作用在物体上的一个力系与另一个力系的
F1 O
作用效果相同，称这两个力系为～。 F
F2
合力：若一个力与一个力系对物体的作用效果相同，则称
该力为力系的～。
平衡力系：若物体在某个力系下处于平衡，称这个力系
与所限制的物体运动或运动趋势的方向相反。
18
工程上常见的约束类型及其特点 1） 柔性约束（柔索） 只能承受拉力
F
约束力特点：作用在接触点上，沿着柔索中心线背离物体。
19
工程上钢丝绳、皮带、链条等都可以看作柔索。
20
2）光滑（接触）面
(接触面之间的摩擦力忽略不计)
N
法线
N
切线
F
约束力特点：作用在接触点上，沿接触点的
解平衡方程时，先用文字符号表示求解结果，再代入数据
求出数值解。
48
作业：
P186 习题 7－4，7－5