物體的受力分析及受力變形(一)(二)課件

物體的受力分析及受力變形

了解：物體的受力分析；平面匯交力系的合成與平衡；摩擦的定義及其在汽車(chē)方面的運(yùn)用；與載荷有關(guān)的幾個(gè)基本概念；掌握：力的基本概念；力矩、力偶矩的簡(jiǎn)單計(jì)算與應(yīng)用物體受力變形中拉伸、壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)等這些概念的運(yùn)用。物體的受力分析及受力變形了解：物體的受力分析；112.1基本概念和物體的受力分析12.1.1基本概念1.力是物體間的相互作用；力的作用效應(yīng)三要素是：大小、方向、作用點(diǎn)。2.力系平面力系、空間力系、匯交力系、平行力系、任意力系、等效力系、平衡力系。12.1基本概念和物體的受力分析12.1.1基本概念23.力的性質(zhì)二力平衡公理力的平行四邊形法則力的可傳性作用力和反作用力3.力的性質(zhì)二力平衡公理力的平行四邊形法則力的可傳性作用力和312.1.2約束和約束反力

1．約束：限制物體運(yùn)動(dòng)的其他物體。2．約束反力：約束對(duì)該物體的作用力。（1）柔性體約束（繩子、鏈條、皮帶、鋼絲）（2）光滑面約束（3）光滑鉸鏈約束A、光滑圓柱形鉸鏈約束B(niǎo)、球形鉸鏈約束12.1.2約束和約束反力1．約束：限制物體運(yùn)動(dòng)的其他物4常用的約束類(lèi)型柔性體約束活動(dòng)鉸鏈約束光滑鉸鏈約束球形鉸鏈約束常用的約束類(lèi)型柔性體約束活動(dòng)鉸鏈約束光滑鉸鏈約束球形鉸鏈約束5受力分析如例12.1受力分析如例12.1612.2平面匯交力系1、平面匯交力系合成與平衡——幾何法幾何法利用力的多邊形法則幾何法的依據(jù)——平行四邊形法則（或三角形法則）F=F1+F2力的矢量和12.2平面匯交力系1、平面匯交力系合成與平衡——幾何法7例如：有四個(gè)力作用的匯交力系，求其合力將力矢量F1、F2、F3、F4

依次首尾相連，得折線(xiàn)abcde，由折線(xiàn)起點(diǎn)向折線(xiàn)終點(diǎn)作有向線(xiàn)段ae，封閉邊ae表示其力系合力的大小和方向，且合力的作用線(xiàn)匯交于O點(diǎn)，多邊形abcde稱(chēng)為力的多邊形，此法稱(chēng)為力的多邊形法則。平衡條件——力多邊形自行封閉例如：有四個(gè)力作用的匯交力系，求其合力將力矢量F1、812.1.2平面匯交力系合成與平衡--解析法力的投影與力的解析表達(dá)式12.1.2平面匯交力系合成與平衡--解析法力的投影與力的912.3平面力偶12.3.1力對(duì)點(diǎn)之矩的概念大?。毫與力臂的乘積方向：轉(zhuǎn)動(dòng)方向特殊情況：力的作用線(xiàn)通過(guò)矩心即力臂h=0，或F=0。當(dāng)力臂h為常量時(shí)，值為常數(shù)，即力F沿其作用線(xiàn)滑動(dòng)，對(duì)同一點(diǎn)的矩為常數(shù)。力矩作用面兩個(gè)要素12.3平面力偶12.3.1力對(duì)點(diǎn)之矩的概念大?。?012.3.2力偶及平面力偶系的合成與平衡1.力偶與力偶矩力偶的定義——由兩個(gè)等值、反向、不共線(xiàn)的（平行）力組成的力系稱(chēng)為力偶，記作12.3.2力偶及平面力偶系的合成與平衡1.力偶與力偶矩11即：力偶作用面——力偶中兩力所在平面。力偶臂——力偶兩力之間的垂直距離。力偶矩——等于力偶中力的大小與力偶臂的乘積，它是代數(shù)量。即：力偶作用面——力偶中兩力所在平面。力偶臂——力偶兩力之間122.平面力偶的性質(zhì)與力偶的等效定理

平面力偶的等效定理：在同一平面內(nèi)兩個(gè)力偶等效的必要與充分條件是兩個(gè)力偶矩相等。平面力偶的性質(zhì)：力偶可以在其作用面內(nèi)任意移動(dòng)，而不改變它對(duì)剛體的作用效應(yīng)；只要保持力偶矩不變，可以任意改變力偶中力的大小和相應(yīng)地改變力偶臂的長(zhǎng)短，而不影響它對(duì)剛體的作用效應(yīng)。2.平面力偶的性質(zhì)與力偶的等效定理平面力偶的等效定理：在同13力矩的符號(hào):只要保持力偶矩不變，力偶可在其作用面內(nèi)任意移轉(zhuǎn)，且可以同時(shí)改變力偶中力的大小與力臂的長(zhǎng)短，對(duì)剛體的作用效果不變。力偶沒(méi)有合力，力偶只能由力偶來(lái)平衡。力偶是自由矢量。力偶矩的表達(dá)：

逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為正順時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)的為負(fù)力矩的符號(hào):只要保持力偶矩不變，力偶可在其作用面內(nèi)任意移轉(zhuǎn)，14設(shè)任意力偶：任選一段距離d：3.平面力偶系的合成===設(shè)任意力偶：任選一段距離d：3.平面力偶系的合成===154.平面力偶系平衡的充要條件M=0即=F1d+F2d+…+Fnd4.平面力偶系平衡的充要條件M=0即=F1d+F2d+…1612.5.1考慮滑動(dòng)摩擦?xí)r的平衡問(wèn)題當(dāng)考慮有滑動(dòng)摩擦的平衡問(wèn)題時(shí)，其約束力應(yīng)增加靜滑動(dòng)摩擦力，所列的方程除了平衡方程外應(yīng)列最大靜滑動(dòng)摩擦力方程。即f——靜滑動(dòng)摩擦因數(shù)（簡(jiǎn)稱(chēng)靜摩擦因數(shù)），它與接觸面的大小無(wú)關(guān)，與接觸物體的材料和表面情況有關(guān)，摩擦因數(shù)的數(shù)據(jù)需由試驗(yàn)測(cè)定才能得到，通?？刹楣こ淌謨?cè)；FN——支撐面的法向約束力。注意：靜滑動(dòng)摩擦力F應(yīng)是一個(gè)范圍值，即0≤F≤Fmax，在考慮有摩擦的平衡問(wèn)題時(shí)，其解答也應(yīng)是一個(gè)范圍值。12.5.1考慮滑動(dòng)摩擦?xí)r的平衡問(wèn)題當(dāng)考慮有滑動(dòng)17當(dāng)兩物體具有相對(duì)滾動(dòng)（或相對(duì)滾動(dòng)趨勢(shì)）時(shí)，彼此將相到阻礙其滾動(dòng)，這種現(xiàn)象稱(chēng)為滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)力偶12.5.2考慮滾動(dòng)摩擦?xí)r的平衡問(wèn)題當(dāng)兩物體具有相對(duì)滾動(dòng)（或相對(duì)滾動(dòng)趨勢(shì)）時(shí)，彼此將相到阻礙其滾18回轉(zhuǎn)零件的平衡由于回轉(zhuǎn)零件結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)、材質(zhì)不均勻、制造和安裝誤差等原因，均會(huì)引起偏心（質(zhì)心偏離形心）。由于偏心將導(dǎo)致回轉(zhuǎn)零件運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)產(chǎn)生離心慣性力，從而使回轉(zhuǎn)零件處于不平衡狀態(tài)。在回轉(zhuǎn)零件上加、減配重，以改善回轉(zhuǎn)零件的質(zhì)量分布，從而保證回轉(zhuǎn)零件在運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)由于不平衡而引起的振動(dòng)或振動(dòng)力減小到允許范圍內(nèi)的措施稱(chēng)為回轉(zhuǎn)零件平衡。常見(jiàn)的回轉(zhuǎn)零件平衡有靜平衡和動(dòng)平衡?；剞D(zhuǎn)零件的平衡由于回轉(zhuǎn)零件結(jié)構(gòu)不對(duì)稱(chēng)、材質(zhì)不均勻、制造和安裝19靜平衡與動(dòng)平衡D/L>5時(shí)，構(gòu)件靜平衡D/L<5時(shí)，構(gòu)件動(dòng)平衡靜平衡與動(dòng)平衡D/L>5時(shí)，構(gòu)件靜平衡D/L<5時(shí)，構(gòu)件動(dòng)平20汽車(chē)上常見(jiàn)的回轉(zhuǎn)零件平衡曲軸的平衡車(chē)輪的平衡汽車(chē)上常見(jiàn)的回轉(zhuǎn)零件平衡曲軸的平衡車(chē)輪的平衡21構(gòu)件的受力變形及其應(yīng)力分析機(jī)械零件受力后，都會(huì)發(fā)生一定程度的變形。零件變形過(guò)大時(shí)，會(huì)喪失工作精度，產(chǎn)生噪聲，降低使用壽命，甚至發(fā)生破壞。所以為了保證機(jī)器安全可靠地工作，要求每一個(gè)零件在外力作用下，應(yīng)具有足夠抵抗變形的能力（剛度），抵抗破壞的能力（強(qiáng)度）和維持原有形態(tài)平衡的能力（穩(wěn)定性）。構(gòu)件的受力變形及其應(yīng)力分析機(jī)械零件受力后，都會(huì)發(fā)生一定程度的22基本概念變形的定義變形可分為彈性變形和塑性變形強(qiáng)度——構(gòu)件抵抗破壞的能力；剛度——構(gòu)件抵抗變形的能力；穩(wěn)定性——構(gòu)件保持原有平衡狀態(tài)的能力?；靖拍钭冃蔚亩x23變形的形式拉伸和壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲變形的形式拉伸和壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲24汽車(chē)上常見(jiàn)的各種受力變形的零件軸向拉伸和壓縮連桿轉(zhuǎn)向橫拉桿汽車(chē)上常見(jiàn)的各種受力變形的