第七章 受力分析課件

1、受力分析與受力圖受力分析與受力圖從運(yùn)動(dòng)角度，對以上的的物體進(jìn)行分類？自由體能夠在空間沿任何方向完全自由的運(yùn)動(dòng)的物體。（位移不受限制的物體）非自由體運(yùn)動(dòng)在某些方向上受到了限制而不能完全自由的運(yùn)動(dòng)的物體。（位移受限制的物體）為什么物體運(yùn)動(dòng)會受到限制？受到了什么的限制？限制非自由體運(yùn)動(dòng)的物體，稱為約束。我們把約束對物體產(chǎn)生的反作用力稱為約束約束反力反力或者約束力約束力。約束反力與物體運(yùn)動(dòng)的方向相反，使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或者運(yùn)動(dòng)趨勢的力叫主動(dòng)力主動(dòng)力。約束要限制物體運(yùn)動(dòng)要承受物體對它的作用力它對物體必然要產(chǎn)生反作用力p主動(dòng)力與約束力的區(qū)別 在物體上，除約束反力以外的力，即能主動(dòng)引起物體運(yùn)動(dòng)或使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)趨

2、勢的力，稱為主動(dòng)力。例如，重力、風(fēng)力、水壓力、土壓力、推力、拉力等都是主動(dòng)力。它們都是促使物體運(yùn)動(dòng)或有運(yùn)動(dòng)趨勢的力。主動(dòng)力在工程中也稱為荷載。 大小常常是未知的；方向總是與約束限制的物體的位移方向相反；作用點(diǎn)在物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。約束反力特點(diǎn)：約束反力特點(diǎn)：GGN1N2約束的分類約束的分類柔性約束：繩子、鋼絲繩、 皮帶、鏈條等剛性約束光滑接觸約束：如齒輪、凸輪接觸光滑鉸鏈約束：分中間鉸、固定鉸和活動(dòng)鉸固定端約束：如外伸梁軸承約束：向心軸承、推力軸承常見約束類型及約束反力確定FT1、柔性約束 由柔軟而不計(jì)自重的繩索、鏈條、傳動(dòng)帶等形成的由柔軟而不計(jì)自重的繩索、鏈條、傳動(dòng)帶等形成的約束稱為柔

3、體約束。約束稱為柔體約束。 第一章汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析柔性約束柔性約束第一章汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析柔性約束柔性約束只能限制物體沿柔體伸長方向的運(yùn)動(dòng),只能受拉，不能受壓。柔性約束反力確定:作用于觸點(diǎn),沿柔體中心,背離被約束物體約束反力符號：本書柔性約束反力用 FT表示柔性約束的特點(diǎn)：柔性約束直桿的受力柔性約束實(shí)例繩子繩子G桿F1F2FT1FT2約束特點(diǎn): 只能限制沿接觸點(diǎn)的法線方向趨向支承面的運(yùn)動(dòng)約束反力的確定： 通過接觸點(diǎn)，沿著接觸面公法線方向，指向被約束的物體，即物體受壓。 光滑接觸的約束反力通常用N 表示。剛性約束2 2、光滑接觸面約束、光滑接觸面約束 兩個(gè)相互接觸的物體，如果接觸面上的摩擦

4、力很小而略去不計(jì)，那么由這種接觸面所構(gòu)成的約束，稱為光滑接觸面約束。（接觸面摩擦力很小可忽略不計(jì)時(shí)）（接觸面摩擦力很小可忽略不計(jì)時(shí)）第一章汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析剛性約束剛性約束第一章汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析剛性約束剛性約束第一章汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析光滑接觸約束實(shí)例光滑接觸約束實(shí)例3 3剛性約束剛性約束第一章汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析光滑接觸約束實(shí)例剛性約束剛性約束組成及特點(diǎn)： 兩物體分別鉆有直徑相同的圓柱形孔，用一圓柱形銷釘連接起來，在不計(jì)摩擦?xí)r，即構(gòu)成光滑圓柱形鉸鏈約束，簡稱鉸鏈約束。3.光滑鉸鏈約束（簡稱鉸鏈約束）圖圖1-27 1-27 光滑鉸鏈光滑鉸鏈第一章汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析剛性約束剛性約束第一章

5、汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析剛性約束剛性約束第一章汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析光滑鉸鏈約束實(shí)例光滑鉸鏈約束實(shí)例3 3剛性約束剛性約束鉸鏈約束反力用兩個(gè)鉸鏈約束反力用兩個(gè) X X、Y Y方向的正交分力方向的正交分力F FX X、F FY Y來表來表示示光滑鉸鏈約束剛性約束剛性約束鉸鏈約束分類鉸鏈約束分類光滑鉸鏈約束（簡稱鉸鏈約束）連接鉸鏈（中間鉸）固定鉸鏈支座活動(dòng)鉸鏈支座球型鉸鏈支座（空間約束）結(jié)構(gòu)特點(diǎn)：如圖示，用銷釘聯(lián)接兩有孔零件，兩被聯(lián)接件均可繞銷軸轉(zhuǎn)動(dòng)，例如發(fā)動(dòng)機(jī)中連桿與活塞、連桿與曲軸的聯(lián)接約束特點(diǎn)：兩零件均可相對轉(zhuǎn)動(dòng)又互相制約約束反力在確定：其約束反力用過銷軸中心的兩個(gè)正交的分力FX、和FY表示，如圖

6、下所示。1）連接鉸鏈（中間鉸）yx 曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)11活塞銷活塞銷 22氣缸氣缸 33活塞活塞 44軸軸承承 55曲軸曲軸 66連桿連桿約束特點(diǎn)約束特點(diǎn)：如果中間鉸鏈中的構(gòu)件之一與地基或機(jī)架相連，便構(gòu)成固定鉸鏈支座如圖1-19所示。約束反力的確定約束反力的確定：約束反力通過銷軸中心，方向隨主動(dòng)力方向而不同，用過銷軸中心的兩個(gè)正交的分力FX、FY表示。 2）固定鉸鏈支座x第一章汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析固定鉸鏈支座固定鉸鏈支座第一章汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析三種形式固定鉸鏈支座的計(jì)算簡圖FFq約束特點(diǎn)：約束特點(diǎn)：在鉸鏈支座的底部安裝一排滾輪，可使支座沿固定支承面移動(dòng)，只能限制構(gòu)件離開和趨向支承面的

7、運(yùn)動(dòng)。在工程結(jié)構(gòu)中經(jīng)常采用這種約束。目的是適應(yīng)構(gòu)件變形。計(jì)算簡圖如下：3）活動(dòng)鉸鏈支座q約束反力的確定約束反力的確定：其約束反力通過鉸鏈中心：其約束反力通過鉸鏈中心且必垂直于支承面。且必垂直于支承面。3）活動(dòng)鉸鏈支座y約束特點(diǎn)：約束特點(diǎn)： 限制了平面內(nèi)所有可能的運(yùn)動(dòng)（被約束構(gòu)件既不能移動(dòng)和也不能轉(zhuǎn)動(dòng)）。4、固定端約束固定端約束約束反力的確定：約束反力的確定： 固定端約束能限制物體沿任何方向的移動(dòng)，也能限制物體在約束處的轉(zhuǎn)動(dòng)。所以，固定端A處的約束反力可用兩個(gè)正交的分力FAX、FAY和力矩為M的力偶表示。xyFPFFA靜力分析要解決的兩個(gè)問題： 1）確定研究對象 2）確定研究對象上所受的力（受力

8、分析） 研究對象往往為非自由體，為了清楚地表示物體的受力情況，需要把所研究的物體從與它周圍相聯(lián)系的物體中分離出來，單獨(dú)畫出該物體的輪廓簡圖，使之成為分離體。 分離體：解除約束后的自由物體。物體的受力分析和受力圖例 : 一重為G的球體A，用繩子BC系在光滑的鉛垂墻壁上，試畫出球體A的受力圖。GADBCGADBFTFN例 : 一重為G的球體A，用繩子BC系在光滑的鉛垂墻壁上，試畫出球體A的受力圖。GADBC受力圖：受力圖：在分離體上畫上它所受的全部主動(dòng)力和約束反力，就稱為該物體的受力圖。畫受力圖步驟畫受力圖步驟：畫受力圖是解平衡問題的關(guān)鍵，畫受力圖的一般步驟為：）根據(jù)題意確定研究對象，并畫出研究對

9、象的分離體簡圖。）在分離體上畫出全部已知的主動(dòng)力。）在分離體上解除約束的地方畫出相應(yīng)的約束反力。受力圖研究對象的選取既可以是單個(gè)物體也可以是幾個(gè)物體組成的系統(tǒng)（物系）內(nèi)力與外力 如果所取的分離體是由某幾個(gè)物體組成的物體系統(tǒng)時(shí)，要注意分清“內(nèi)力”和“外力”:外力系統(tǒng)以外物體對物體系統(tǒng)的作用力內(nèi)力系統(tǒng)內(nèi)物體間相互作用的力畫分離體的受力圖o 注意：取物體系統(tǒng)為研究對象畫受力圖時(shí)，只畫外力，而不畫內(nèi)力。 yqE A C (a) B D xqG題略題略例1FG題略題略例1FGGFFTFTFYFX例2ABDGO例2ABDABGODGOPFTFDFAFEFD重量為G的均質(zhì)桿AB，其B端靠在光滑鉛垂墻的頂角處

10、，A端放在光滑的水平面上，在點(diǎn)D處用一水平繩索拉住，試畫出桿AB的受力圖。例3FBFAFDG（略）畫（略）畫ABAB梁的受力圖。梁的受力圖。例 4（略）畫AB梁的受力圖。例 4FAyFAxFBG力是物體間相互的機(jī)械作用，物體所受每一個(gè)力均應(yīng)清楚哪個(gè)是施力物體，以免多畫或漏畫力應(yīng)嚴(yán)格區(qū)分約束反力類型注意運(yùn)用“作用力與反作用力”公理來判斷和檢查柔性約束的約束反力只能是拉力不會是壓力特別注意運(yùn)用“二力構(gòu)件”來進(jìn)行受力分析畫分離體的受力圖的注意事項(xiàng)物體系統(tǒng)中每個(gè)物體的受力分析方法和單個(gè)物體分析方法相同，但應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：物系受力分析時(shí)往往需要畫整體受力圖畫單個(gè)物體受力圖時(shí)，注意作用與反作用力的關(guān)系。注

11、意判斷二力構(gòu)件（二力桿）。二力構(gòu)件一般不作為單個(gè)物體畫獨(dú)立受力圖。物系受力圖折梯如圖所示，C處為光滑鉸鏈，D，E兩點(diǎn)用水平繩連接，地面光滑，K點(diǎn)作用一鉛直力F，自重為G，試分別畫出左，右兩部分受力圖。 例 5 解：1. 分別取左，右兩部分為研究對象，并將其單獨(dú)畫出；2. 畫出主動(dòng)力：F，G 3.畫約束反力：A，B處為光滑接觸，F(xiàn)A，F(xiàn)B鉛直向上；D，E處為繩約束，F(xiàn)TD，F(xiàn)TE 水平受拉；C處為光滑鉸鏈，用FC表示，或用兩正交分力FCX，F(xiàn)CY表示，如圖所示：例 5FAFTFT FCYFCXFCXFCY FBGGF例 6公法線公法線第一章汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析 yqE A C (a) B D xq課堂練習(xí):畫出下圖中各構(gòu)件的分離體受力圖G y E A C B D x FBFAYFTFAXG物系整體受力圖物系整體受力圖 yqE A C (a) B