《汽车机械基础》第一章物体的受力分析与受力图
分析与简单计算构件平面受力
１. 平面汇交力系与平衡分析
4）平面汇交力系平衡方程及应用 平面汇交力系平衡的充分必要条件是力系的合力等于零: 要使∑FR＝0,必须使:∑Fx ＝0，∑Fy ＝0
13 知 识 准 备
二 平面力系
2. 力矩，力偶，平面力偶系与平衡分析 1）力矩的概念与计算
用扳手拧螺力Ｆ能使扳手和螺母绕螺母中心Ｏ转动，这种转动效应与力Ｆ的大小有关，还与转动中心Ｏ 点到力Ｆ作用线的垂直距离 有关，将它们的乘积用来度量平面力Ｆ对点Ｏ之矩，简称力矩，记作：
ＦＲ ＝ Ｆ１ ＋ Ｆ２ ＋ Ｆ３ ＋ Ｆ４ 推广:有 ｎ 个力组成的平面汇交力系，合力可写成 ＦＲ ＝ Ｆ１ ＋ Ｆ２ ＋……＋ Ｆｎ ＝ ∑Ｆ
13 知 识 准 备
二 平面力系
１. 平面汇交力系与平衡分析 2）平面汇交力系平衡的几何条件
平面汇交力系若平衡，则力形成封闭的多边形，平面汇交力系的合力等于零。
13 知 识 准 备
二 平面力系
５. 摩擦时的平衡问题简介 当相互接触的两个物体产生相对滑动或有相对滑动趋势时，接触面间有阻碍滑动的力存在，这种力称
为滑动摩擦力，简称摩擦力。 １)静滑动摩擦力
阻止物体滑动的力Ff称为静滑动摩擦力，简称静摩擦力，它的方向与两物体间相对滑动趋势的方向相 反，大小可根据平衡方程求得：F=Ff
学习目标
学习目标
目标
1
能进行汽车上主要构件的受力分析和简单受力计算。
2
能描述汽车维修典型实例中构件的变形类型和变形原因。
3
能提出改善构件强度和刚度的简单措施。的汽车零部件。
4
能计算汽车车轮、飞轮、带轮等零部件的转速、线速度、角速度和转矩。
学习任务1 分析与简单计算构件平面受力
物体受力分析和受力图教案
《物体受力分析和受力图》教案涉县职教中心 王飞 ⊥光滑面、物体受力图的概念T F Ay Ax F F Ay AxF F N F1、取所要研究物体为研究对象（分离体）画出其简图2、画出所有主动力3、按约束性质画出所有约束（被动）力例1-1碾子重为 ，拉力为 ，A 、B 处光滑接触，画出碾子的受力图。
解：1、画出简图 2、画出主动力 3、画出约束力例1-2水平均质梁AB 重为 ，电动机重为 ，不计杆CD 的自重，画出杆CD 和梁 AB 的受力图。
如图(a)。
解：取 CD 杆，其为二力构件，简称二力杆，其受力图如图(b)P F 1P 2P取AB梁，其受力图如图(c)CD杆的受力图能否画为图（d）所示？若这样画，梁AB的受力图又如何改动?例1-3不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、右拱AC，CB的受力图与系统整体受力图。
解：右拱CB为二力构件，其受力图如图（b）所示取左拱AC ,其受力图如图（c）所示系统整体受力图如图（d）所示考虑到左拱AC在三个力作用下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出左拱AC的受力图，如图（e）所示此时整体受力图如图（f）所示三、练习不计自重的梯子放在光滑水平地面上，画出梯子、梯子左右两部分与整个系统受力图。
图(a)解：绳子受力图如图（b）所示梯子左边部分受力图如图（c）所示梯子右边部分受力图如图（d）所示整体受力图如图（e）所示四、提问思考：在梯子的左右部分的受力图中，A处所受力的方向能否确定？如何画？绳子对左右两部分梯子均有力作用，为什么在整体受力图没有画出？。
汽车机械基础教学大纲
汽车机械基础教学大纲（版本：高等教育出版社、崔振民主编）一、课程的任务通过本课程的学习，掌握常用机构和通用机械零件的基本知识、基本理论和基本应用；熟悉液压与液力传动的基本知识和常用典型液压元件的结构、工作原理、应用特点；了解一定的理论力学和材料力学的基础知识。
学会运用这些知识去分析、解决生产实际中的问题。
二、课程的基本要求1．了解静力学的有关基本概念(如力、刚体、平衡、约束、约束反作用力等)以及基本性质。
2．掌握物体受力分析方法及其应用。
3．了解构件在载荷作用下变形和破坏的规律，为构件选材、确定形状及尺寸提供有关的基本知识和简单计算方法。
4．掌握常用机构的工作原理、运动特点和应用。
5．掌握机械传动常见形式的工作原理、应用特点，并能进行简单计算。
6．掌握轴系零件的工作原理、结构特点和应用。
7．掌握液压传动的基本原理、基本概念以及有关知识，了解液力传动的基本知识。
8．掌握典型液压元件的构造、工作原理、图形符号及应用特点。
9．掌握液压典型回路的构成及简单液压系统的分析方法。
10．掌握液力变矩器的基本构造和性能特点。
11．了解液压传动技术在汽车和维修机具中的应用。
三、课时分配表四、课程的要求与内容第一篇工程力学静力学基础教学要求1．明确力、平衡、刚体等概念。
2．掌握力的基本性质。
3．熟知常见约束的类型、特性及约束反力方向。
4．掌握物体的受力分析方法，能正确绘出一些简单的物体受力分析图。
教学内容一：静力学基本概念1.力的概念2.平衡的概念3.刚体的概念二：静力学公理1.力的平行四边形公理（公理1）2.二力平衡公理（公理2）3.作用与反作用公理（公理3）4.加减平衡力系公理（公理4）三：约束与约束反作用力1.约束的概念2.常见的几种约束类型与确定约束力的方法四：物体的受力分析与受力图1.物体受力图的概念2.画受力图的步骤3.画受力图的注意事项平面力系及平衡教学要求1．了解三力平衡汇交定理，明确力矩、力偶的概念和力偶的基本性质。
机械基础教材第一章力系与平衡知识ppt课件
§1.1 力的概念与基本性质
5.力矢量:力是具有大小和方向的量，所以力是矢量，且作用于物体上的 力是定位矢量。
6.力的图示: 力的三要素可以用有向线段表示。线 段的长度按一定比例表示力的大小，线段的方位和 箭头的指向表示力的方向，线段的起点或终点表示 力的作用点。过力的作用点，沿力矢量的方位画出 的直线，称为力的作用线。
受力分析的步骤： 确定研究对象：需要研究的物体(物体系统)。 取分离体：设想把研究对象从周围的约束中分离出来，单独画其简图，称为 取分离体。 受力分析：分析分离体受几个外力作用，每个力的作用位置和方向。 画受力图：在分离体上将物体所受的全部外力（包括主动力和约束力）画在 相应力的作用点上。
50
§1.3 约束、约束力、力系和受力图的应用 画受力图时必须清楚：
48
§1.3 约束、约束力、力系和受力图的应用 二、受力图 受力图：将研究对象从周围物体中分离出来，将周围物体对它的作用以相应
的主动力和约束力代替，这种表示物体受力情况的简明图形称 为受力图。
49
§1.3 约束、约束力、力系和受力图的应用 受力分析的方法: 解除约束定理：受约束的物体受到某些主动力的作用时，若将其全部 （或部分） 约束除去，代之以相应的约束力，则物体的运动状态不受影 响。 解除约束后的物体称为分离体或隔离体（自由体）。
“＋” —— 使物体逆时针旋转的力矩为正值； “－” —— 使物体顺时针旋转的力矩为负值。
【注意】由力矩的定义可知：
（1）当力的大小等于零或力的作用线通过矩心（力臂d=0）时，力对
点之矩等于零； （2）当力沿其作用线移动时，力对点之矩不变。
14
二、力偶 力偶实例
§1.2 力矩、力偶与力的平移
F1 F2
机械设计基础-第一章受力分析
力的合成与分解
力的合成和分解是将一个力分解为多个互相垂直的力的过程，或者将多个力 合成为一个力的过程。这个概念在受力分析中非常重要，让我们能够更好地 理解力的作用。
刚体的平衡
当一个物体内部的所有粒子受到的合力和合力矩都为零时，物体处于平衡状 态。我们将学习如何应用平衡条件，分析刚体受力的平衡情况。
力矩的概念与计算
力矩是衡量力在刚体上产生转动效应的物理量。了解力矩的概念和计算方法， 可帮助我们更好地理解刚体受力状况，并应用于实际的设计问题中。
应用实例与练习题解析
通过一些实际的应用实例和练习题，我们将学习如何应用受力分析的知识来 解决实际问题。这将帮助我们将理论知识与实践相结合，增强我们的设计能 力。
机械设计基础-第一章受 力分析
受力分析是机械设计中的关键步骤，帮助我们理解物体受到的力和力的作用 方式。本章将介绍受力分析的基本概念和方法。
静力学与动力学
静力学关注物体处于静止状态时的受力分析，动力学则研究物体在运动中受到的力的影响。了解这两个 概念有助于我们全面理解受力分析的原理和应用。
Байду номын сангаас
平衡条件与受力分析方法
汽车机械基础课件
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第一节 力学基拙知识
一、力的概念
(1)力是物体间相互的机械作用，力能使物体的机械运动状 态发生变化。
(2)力是一物体对另一物体的机械作用。在研究物体受力时， 必须分清哪个是受力物体，哪个是施力物体。
(3)力的作用方式，可以是物体间的直接作用，也可以是 “场”与物体的作用(例如地球的重力场对物体的作用)。
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
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第一节 力学基拙知识
如图3-9在实际工程中，经常会遇到一种不计自重的双端铰 链连接的刚杆。三脚架中的杆BC,当不计自重时，它是只受 两个力作用的平衡物体。由二力平衡条件可知，杆BC所受的 力必定沿两个铰链中心的连线，所以杆BC对杆AB的反力， 也一定沿此连线。 注意:杆AB因受到载荷F的作用，两端铰链的反力，就不再 沿铰链A和B的连线，也就是说，AB杆不是二力杆。 顺口溜:绳子链条，力沿中线。二力平衡，力过两点，光滑接 触，力沿法线。轴承铰链，力分两边。
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第二节 平面汇交力系
2.力投影的方向
一般规定力的起端到末端的投影方向与坐标轴的正向相同时， 投影为正;反之为负。如图3-14(a) ,(b)所示。
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第二节 平面汇交力系
3.力在坐标轴上的投影的代数量 当力与坐标轴垂直时，力在该轴上的投影为零;当力与坐标轴 平行时，则力的投影的绝对值等于力本身的大小。 4.合力投影定理 指合力在某一轴上的投影.等于力系中各力在同一轴上的投影 的代数和。 例3-4在三脚架ABC的销B上悬挂一重G=1 000 N的物体， 如不计杆AB,BC的自重，已知α=45° ,β= 30°，试求杆 AB和BC所受的力。 解:为了求出三脚架中杆AB和BC所受的力，可取销B为研究 的对象。销B受到三个汇交力的作用，如图3-15所示。
机械设计基础 物体的受力分析与平衡讲解
T2
T1
A
W
1 3
2
T1 A
T2 W
1.3 力对点之矩、力偶
1.3.1 力对点之矩
1、力矩 力矩（力×力臂）：力使物体绕O点转动的效应 m0 (F) F d
力矩（力×力臂）
m0 (F) F d
⑴力矩的大小力F和O点的位置有关 d=0→M=0 F=0→M=0 ⑵力沿作用线移动力矩不变
汇交力系可以合成一个力， 力偶系可以合成一个合力偶
平面力系向一点简化
y F1
F4
o
F2 F3
A
x
F5
汇交力系(合力)
平面力系
力偶系(合力偶)
平面任 (合力) 意力系 (合力偶)
简化
1.4 .1、力的平移定理
作用在刚体上的力向刚体上任一点平移后需附加一力偶， 此力偶的矩等于原力对该点的矩
等效
力的平移（螺栓组联接受力分析） F M
竖直平面V：作用力Fr、 Fa
k
支反力 RA′ 、 RB′ 水平面H： 作用力Ft
j A
Fr
支反力 RA″ 、 RB″
若齿轮对称布置（中点），半径为r， 求支反力RA 、 RB 解：先分别求得分力，再合成
⑴∑Fy=0 RA′ + RB′ =Fr
∑MA=0 2aRB′ =aFr+rFa
∑Fx =0 RB =Fa
G+Pδ
M=6H
Pcosα
T2
Psinα
T= 100T2
各杆为二力杆
T2 sin45°=Q T2 =Rcos30° Q：R=sin45°cos30°1
=0.61 4
1.4 . 2 平面力系向一点简化 平移 + 合成
汽车构件力学分析课件
汽车机械基础
力使物体产生转动效应取决于三个因素：
1.力 F 的大小。 2.力 F 到转动中心 O 的距离。 3.力 F 使物体绕 O 点转动的方向。
力矩： MO (F) = Fd
式中，O点--矩心，d--力臂，Fd表示力使物体绕点O转动效 果的大小，正负号则表明：Mo（F）是一个代数量，可以用它来 描述物体的转动方向。
问题本身的要ห้องสมุดไป่ตู้有关。
汽车机械基础
3.平衡 平衡是物体机械运动的特殊形式，是指物体相对地球处
于静止或匀速直线运动状态。 平衡是相对的，平衡是机械运动的一种特殊形式。平衡
的规律远比一般规律简单。
平衡力系：能使物体维持平衡的力系。 平衡条件：使物体平衡的力系所应满足的条件。
汽车机械基础
（二）静力学公理
汽车机械基础
一、汽车构件静力分析基础知识
（一）静力分析的基本概念 1.力
力是物体间相互的机械作用。（受力体、施力体） （1）力的作用效应：
外效应－－改变物体运动状态的效应； 内效应－－改变物体形状的效应。
（2）力的三要素： 大小 方向 作用点
F 确定力的必要因素
汽车机械基础
（3）力的表示法： 力是一矢量，用数学上的矢量记号来表示。
作用线：沿柔性体
FT
FT
方 向：离开非自由体
（拉力）
汽车机械基础
（2）光滑接触约束
作用线：沿约束面的公法线 方向：指向非自由体（压力）
汽车机械基础
（3）光滑铰链约束
① 中间铰链约束 将具有相同圆孔的两构件用圆柱形销钉连接。
铰链
汽车机械基础一体化教程 模块一 汽车构件力学分析
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
汽车机械基础课件1.理论力学基础
1.1 静力分析基础
四、受力图
(2)以重物为研究对象。解除H处约束，画出其分离体图。画出主动力重力W 。在H还有绳索的拉力FTH＇，它与FTH是作用与反作用的关系。其受力图如 图所示。
1.1 静力分析基础
一、基本概念 2、刚体的概念 所谓刚体是指在受力状态下保持其几何形状和尺寸不变的物体。
3、平衡的概念 如果一个刚体受到几个力的作用而处于静止或匀速直线运动状态，那么 称这个物体处于平衡状态 。
一般来说，静止或平衡总是相对地球而言的。
1.1 静力分析基础
二、静力学公理
1、二力平衡公理 刚体受两力作用而保持平衡状态的必要和充分条件是：
1.2平面汇交力系
二、平面汇交力系合成与平衡的解析法
2．解析法 （1） ．确定整个制动装置（包括踏板和拉杆）为研究对象。受力分析如 下：整个制动装置受到三个力的作用，即踩踏板的主动力F，拉杆拉力Q和 支座反力RB的作用而处于平衡状态。其中，F和Q方向为已知，RB方向待定。 根据三力平衡汇交定理可得RB的作用线必通过F和Q的作用线的交点O。画 受力图如图 1-2-9a所示。 （2） ．选取坐标轴，如图所示，计算诸力在坐标轴x、y上的投影。 （3） ．列平衡方程，求解未知力。
如果已知力F的投影Fx和Fy，则力F的大小和它与x轴所夹的锐角α可按下式计算：
1.2平面汇交力系
二、平面汇交力系合成与平衡的解析法 如图所示，试分析a、b两种情况下，力F沿x、y轴方向的分力F1、F2与力F在 x 、y轴上的投影Fx、Fy是否相等？
1.2平面汇交力系
二、平面汇交力系合成与平衡的解析法 2、合力投影定理 合力F的投影与分力F1、F2的投影之间的一般关系： 合力在任一坐标轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和
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1
灌南中专
教 师 授 课 教 案
2018 /2019 学年 第 一 学期 课程 汽车机械基础
章节课题
第一章 静力学基础
第3节 物体的受力分析与受力图
授课方法 讲 授 所需教具 多媒体课件
授课时间 月 日 节 月 日 节 月 日 节 月 日 节
授课班级
目的要求
1.会进行物体的受力分析。
2.会画物体受力图。
旧知复习
1. 约束与约束反力的概念。
2.常见的约束类型。
重点难点
1.物体受力分析的方法。
2.画物体受力图的一般步骤。
教学过程
复习 5分钟
第3节 物体的受力分析与受力图 25分钟
课堂练习 10分钟
小结 5分钟
课后作业
教学后记
2
教学内容
旧知复习：
1. 约束与约束反力的概念。
2.常见的约束类型。
讲授新课： 第一章 静力学基础
第三节 物体的受力分析与受力图
在工程实际中，为了求出某个构件的未知受力，需要根据已知的力，
应用平衡条件来求解。因此，首先要确定构件受到几个力的作用，每个力
的作用位置和作用方向，这个分析的过程称为物体的受力分析。
为了清晰地反应物体的受力情况，必须将所研究的物体从周围物体中
分离出来，用相应的力代替周围物体的作用，单独画出它的简图，这个过
程称为取分离体或取研究对象。
在分离体上画出所有主动力和周围物体对它的约束力，得到分离体的
受力图，称为物体的受力图。
画受力图的一般步骤：
（1）画出分析对象的分离体简图；
（2）在简图上标出已知力；
（3）在简图上解除约束处画出约束反力。
例1-1 如图1-13所示，用绳索将圆球拴在光滑的斜面上，斜面的倾角
为，圆球的重力为G。试画出圆球的受力图。
解： （1）取圆球为研究对象。画出圆球的分离体简图。
（2）画出圆球上主动力G。G向下并作用于球心。
（3）画出圆球上约束力。画出B点的绳索约束反力FB、A点的斜面
约束反力FNA。
（4）检查。检查受力图上是否有多画、漏画、错画的力，注意检查约
束力的方位。
3
例1-2汽车内燃机的曲柄连杆机构受力图如图1-14所示，曲柄0A、连
杆BC不计自重，活塞B受力F，机构的系统平衡。试画出各构件及机构整
体的受力图。
解：分别取曲柄0A、连杆A B、活塞B为分离体，并画出其简图。
（1）连杆A B不计自重，为二力杆，其约束反力沿两铰链A 、B中心
连线，且FA=－FB，设为压力，如图1-14b所示。
（2）活塞B受到主动力F外，还受到气缸的光滑面对活塞的约束，假
设法向反力FNB向左；连杆对活塞的约束反力，按照作用力与反作用力定
律，有FB'=－FB。
（3）曲柄0A不计自重，不是二力杆，有主动力矩M，A处受连杆的
约束，按照作用力与反作用力定律，有FA'=－FA。铰链O处约束反力为
FOx、FOy。
（4）对于曲柄连杆机构整体，A、B铰链处所受的力均为内力，不需
要画出，只画出所受的外力，曲柄连杆机构整体的受力如图1-14a所示。
4
课堂练习
小结：
1.物体的受力分析的方法。
2.画物体受力图的一般步骤。