汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析課件

汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析1

第一章構(gòu)件靜力分析

研究對象：平衡狀態(tài)的剛體或剛體系統(tǒng)研究內(nèi)容：①物體的受力分析；②力系的簡化；③物體在力系作用下處于平衡的條件及其在工程實踐中的應(yīng)用。

第一章構(gòu)件靜力分析研究對象：2教學(xué)目標(biāo):1）了解靜力分析的基礎(chǔ)知識，掌握基本概念和定理。2）掌握構(gòu)件（物體）的受力分析方法，并能正確地畫出構(gòu)件或物系的受力圖。3）認(rèn)識構(gòu)件（物體）的平衡規(guī)律，掌握應(yīng)用平衡條件求解工程力學(xué)問題的方法。教學(xué)目標(biāo):1）了解靜力分析的基礎(chǔ)知識，掌握基本概念和定理。3力的作用例子力的概念是人類在長期的生產(chǎn)生活中逐漸建立的；力與日常生活和生產(chǎn)勞動密不可分；力作用的例子：萬有引力、汽車動力、打球、人們的推、拉、投、走路、跑步等；第一節(jié)靜力分析的基本概念與定理力的作用例子第一節(jié)靜力分析的基本概念與定理4一、力Force的概念1、定義：力是物體間的相互作用。其效果是使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變或使物體發(fā)生變形靜力學(xué)說明2.力的效應(yīng)：

①運動效應(yīng)(外效應(yīng))

②變形效應(yīng)(內(nèi)效應(yīng))。外效應(yīng)：使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變（速度的大小或方向改變）；內(nèi)效應(yīng)：使物體的形狀發(fā)生改變（變形）一、力Force的概念1、定義：力是物體間的相互作用。其效果5*

運動效應(yīng)或外效應(yīng)*變形效應(yīng)或內(nèi)效應(yīng)力的作用效應(yīng)：返回*運動效應(yīng)或外效應(yīng)*變形效應(yīng)或內(nèi)效應(yīng)力的作用效應(yīng)：返回6力對物體的作用效果取決于力的大小、方向與作用點我們稱之為力的三要素4、力的三要素觀察試驗：手推粉筆盒ABC三要素之一發(fā)生改變，力的作用效應(yīng)隨之改變力對物體的作用效果取決于力的大小、方向與作用點我們稱之為力的7一.力的概念（力F用有向線段表示）靜力分析基本概念集中力5、力是矢量，既有大小又有方向（書寫和作圖都須注意）分布力一.力的概念（力F用有向線段表示）靜力分析基本概念集中力58F印刷體中的矢量書寫手寫體中的矢量書寫AF特別提示：力的單位：國際單位：牛頓（N）或千牛（KN）F印刷體中的矢量書寫手寫體中的矢量書寫AF特別提示：力的單位9二、剛體變形體二、剛體變形體10剛體：在力的作用下，其物體內(nèi)部任意兩點之間的距離始終保持不變二、剛體就是在力的作用下，大小和形狀都不變的物體。ABCDFQWG剛體是靜力學(xué)中理想化的力學(xué)模型實踐證明：將物體抽象為剛體可使力學(xué)分析大大簡化且結(jié)果足夠精確，既是工程分析允許的,也是認(rèn)識力學(xué)規(guī)律所必需的。但剛體這一模型的使用是有條件和范圍的,即在靜力學(xué)范圍內(nèi)構(gòu)件可看作剛體.剛體：在力的作用下，其物體內(nèi)部任意兩點之間的距離始終保持不變11剛體是一種理想化的力學(xué)模型。實際物體在力的作用下都會產(chǎn)生程度不同的變形。靜力學(xué)中提出剛體概念的意義ACBBAlCl’l’＜l微小的變形對研究物體的平衡問題影響很小，可以略去，使問題的分析大為簡化。剛體是一種理想化的力學(xué)模型。實際物體在力的作用下都會產(chǎn)生程度12定義：物體相對于慣性參考系處于靜止或勻速直線運動狀態(tài)。平衡是相對的，是運動的特例，平衡的規(guī)律遠(yuǎn)比一般規(guī)律簡單。工程上有很多平衡問題。建立在地球上，并相對于地球不動的參考系稱為慣性參考系。平衡力系：一個物體受某力系作用而處于平衡，則此力系稱為平衡力系。力系使物體平衡而需要滿足的條件稱為力系平衡條件。三、平衡定義：三、平衡13四、幾個與力相關(guān)概念F1F2F3FnP1P2Pm力系:

作用在物體上的一群力等效力系:

對同一剛體產(chǎn)生相同作用效果的力系四、幾個與力相關(guān)概念F1F2F3FnP1P2Pm力14力系的分類：平面力系：力的作用線均在同一個平面內(nèi)匯交力系：力的作用線匯交于一點；平行力系：力的作用線相互平行；一般力系：力的作用線既不完全匯交，又不完全平行；空間力系匯交力系平行力系一般力系空間任意力系空間平行力系空間匯交力系力系的分類：空間任意力系空間平行力系空間匯交力系15合力和分力合力：若一個力和一個力系等效，則這個力就稱為該力系的合力；力系中的每個力就稱為力系的分力；將一個復(fù)雜力系簡化為一個簡單力系或一個力的過程，稱為力系的簡化。合力和分力合力：16靜力學(xué)公理公理:人們在長期生活和生產(chǎn)實踐中長期積累的經(jīng)驗總結(jié)，符合客觀實際的最普遍，最一般的規(guī)律。無須證明而為人們所公認(rèn)的結(jié)論。靜力學(xué)公理概括了力的各種性質(zhì)，是靜力分析的理論基礎(chǔ)靜力學(xué)公理公理:人們在長期生活和生產(chǎn)實踐中長期積累的經(jīng)驗總結(jié)17一、公理一：二力平衡公理作用于剛體上的兩個力使剛體平衡的必要和充分條件是：這兩個力的大小相等、方向相反、作用線重合。簡稱“等值、反向、共線”。矢量式：F1=－F2；F1F2一、公理一：二力平衡公理F1F218例如：二力構(gòu)件僅受兩個力作用而處于平衡的物體BACDDABCCDFCFD例如：二力構(gòu)件僅受兩個力作用而處于平衡的物體BACDDABC19二力構(gòu)件的受力特點：二力構(gòu)件平衡時其所受的兩個力作用線必然沿著兩個作用點的連線且大小相等，方向相反明確二力構(gòu)件的受力特點，可以在進(jìn)行物體的受力分析時判斷未知力的方向。(c)BACDCDFDFC二力桿：形狀為桿件的二力構(gòu)件，簡稱為二力桿。二力構(gòu)件的受力特點：二力構(gòu)件平衡時其所受的兩個力作用線必然沿20

二力平衡公理揭示了作用于物體上最簡單的力系平衡時所應(yīng)滿足的條件。

使剛體平衡的必要與充分條件是： 這兩個力大小相等

|F1

|=|F2

|

方向相反

F1

=–F2

作用線共線，

最簡單的平衡力系二力平衡公理揭示了作用于物體上最簡單的力系平衡時所應(yīng)滿足的21AB二力構(gòu)件的實例

在進(jìn)行構(gòu)件受力分析時，能正確判斷其是否為二力構(gòu)件，可使問題順利解決。這點很重要！

F1F2F2F1CDAB二力構(gòu)件的實例在進(jìn)行構(gòu)件受力分析時，能正確判斷其是否為22

在作用于剛體的給定力系上，加上或減去一個平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用效果。若則二、公理二（加減平衡力系公理）P1P2P3P1P2P3F1F2這一公理是研究力系等效變換的理論基礎(chǔ)在作用于剛體的給定力系上，加上或減去一個平衡23ABFFAB推論：力的可傳性原理作用在剛體上某點的力，可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)的任意一點，并不改變該力對剛體的作用效應(yīng)。FFFAB加減ABFFAB推論：力的可傳性原理作用在剛體上某點的力，可以沿24推論：力的可傳性原理作用在剛體上某點的力，可以沿著它的作用線移動到剛體內(nèi)的任意一點，并不改變該力對剛體的作用效應(yīng)。應(yīng)用:加減平衡力系原理及其推論是力系簡化的重要依據(jù)之一。推論：力的可傳性原理作用在剛體上某點的力，可以沿著它的作用線25三、公理三（力的平行四邊形法則）

力的平行四邊形法則力是矢量，應(yīng)按矢量的運算法則進(jìn)行運算。作用在物體上同一點的兩個力可以合成為一個合力，合力的作用點仍作用在這一點，合力的大小和方向由這兩個力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對角線確定。矢量表示法：FR=F1+F2三、公理三（力的平行四邊形法則）力的平行四邊形法則力是26AF1F2FRAF1F2FRAF1F2FR力三角形法則AF1F2FRAF1F2FRAF1F2FR力三角形法則27合力的大小和方向的計算圖中,如已知F1、F2夾角α，則可用余弦定理求合力大小和方向。三、公理三（力的平行四邊形法則）

合力的大小和方向的計算三、公理三（力的平行四邊形法則）28F3FA=A3F1F2F3A3AA2A1推論(三力匯交定理)

當(dāng)剛體在三個力作用下平衡時，設(shè)其中兩力的作用線相交于某點，則第三力的作用線必定也通過這個點。證明：F3FA=A3F1F2F3A3AA2A1推論(三力匯交定理)29三力平衡匯交定理應(yīng)用實例三力平衡匯交定理應(yīng)用實例30應(yīng)用：三力平衡匯交定理

當(dāng)剛體受到三個互不平行的共面力作用時，可用此推論確定未知力的方向。

ABDPFTFDFA應(yīng)用：三力平衡匯交定理當(dāng)剛體受到三個互不平31三力平衡匯交定理思考：剛體上三個力匯交于同一點時,一定平衡嗎?舉例說明。注意：當(dāng)三個力中有二力相交時,該三個力匯交于一點是三個力平衡的必要條件而非充分條件,因為任意三個力作用在同一平面內(nèi)且相交于一點的力,顯然不一定是平衡的。三力平衡匯交定理注意：當(dāng)三個力中有二力相交時,該三個力匯交于32

兩個物體間的相互作用力，總是大小相等、方向相反且作用于同一條直線上，但分別作用在兩個物體上。四、公理四（作用力于反作用力公理）PPF二力平衡作用與反作用兩個物體間的相互作用力，總是大小相等、方向相反且作用于33公理四：作用力與反作用力公理任何兩個物體間相互的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，沿著同一條直線，分別作用在這兩個物體上。實例：G1G2靜力學(xué)公理G1G2FN1FN1′公理四：作用力與反作用力公理G1G2靜力學(xué)公理G1G2FN134靜力學(xué)公理4作用力和反作用力定律等值、反向、共線、異體、且同時存在。[例]

吊燈靜力學(xué)公理4作用力和反作用力定律等值、反向、共線、異體、35作用力與反作用力公理實例FN1′G2G1G1FN1G2FN成對出現(xiàn)，有作用力就必然有反作用力。分別作用于不同物體上，故不能互相抵消。？？與二力平衡公理中的“一對平衡力”是不同的，不能相互混淆。作用力與反作用力公理實例FN1′G2G1G1FN1G2FN成36三、力矩和力偶力矩力偶和力偶矩力偶的性質(zhì)及力偶等效變換力的平移定理三、力矩和力偶力矩37力對點的矩：簡稱力矩，是力使物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效應(yīng)的度量，是代數(shù)量。力矩的表示：正負(fù)號規(guī)定：力使物體繞矩心逆時針轉(zhuǎn)動時力矩為正，反之為負(fù)。矩心力臂單位：牛頓?米(N?m)或千牛?米(kN?m)力對點之矩（力矩）力對物體可以產(chǎn)生移動效應(yīng)--取決于力的大小、方向

轉(zhuǎn)動效應(yīng)--取決于力矩的大小、方向＋－力對點的矩：簡稱力矩，是力使物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動效應(yīng)的度量，是代數(shù)量38Fh’Fh

在古代，人們沒有大型的起重工具，只能依靠人力和畜力。在建造宏偉的建筑物時，為了將巨大的石柱豎立起來，可能采用了右圖所示的方法。其中起關(guān)鍵作用的是用木材作成的A字形支架。試從力學(xué)角度說明采用此項措施的必要性。Fh’Fh 在古代，人們沒有大型的起重工具，只能依靠人力和畜39汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析課件40合力矩定理定理：平面匯交力系的合力對平面內(nèi)任一點的矩 等于力系中各分力對同一點的矩的代數(shù)和。即：若作用在剛體上則：合力矩定理定理：平面匯交力系的合力對平面內(nèi)任一點的矩 等于力411.力矩例1-1:力矩的計算MO（FP）=-Ｆpa=-193.7×0.38=-73.61

Ｎ·ｍ

MO（F）=Ｆbsinα=1700×0.05×sin60o=73.61Ｎ·ｍ

1.力矩例1-1:力矩的計算42已知：兩齒輪齒面之間的嚙合力為P，其作用線與齒輪節(jié)圓切線方向的夾角為

（壓力角），節(jié)圓直徑為d。求：嚙合力對輪心O點之矩。將嚙合力P沿齒輪節(jié)圓的切線和法線分解為Pt,Pn。利用合力矩定理dOPnP

P解：已知：兩齒輪齒面之間的嚙合力為P，其作用線與齒輪節(jié)圓切線43一.力偶和力偶矩力偶的定義：由大小相等，方向相反且不共線的兩個平行力所組成的力系，稱為力偶。記之為：力偶理論1、何為力偶？hh——力偶臂一.力偶和力偶矩力偶的定義：由大小相等，方向相反且不共線的兩44力偶系是一種基本力系，同時也是一種特殊力系，是研究一般力系的基礎(chǔ)。F1F2力偶實例:力偶系是一種基本力系，同時也是一種特殊力系，是研究一般力系的45FF'd力偶中兩力所在平面稱為力偶作用面。力偶兩力之間的垂直距離稱為力偶臂。2.力偶作用面和力偶臂力偶的作用面力偶臂FF'd力偶中兩力所在平面稱為力偶作用面。力偶兩力之間的垂直46力與力偶的作用效果比較：力既可以使剛體移動，還可以使之轉(zhuǎn)動；而力偶對剛體只有唯一的作用效果——使之發(fā)生轉(zhuǎn)動。

力偶的作用效果是使剛體發(fā)生轉(zhuǎn)動，不能與一個力等效——沒有合力，也不能用一個力與之平衡——只有一個反轉(zhuǎn)向的力偶才能與之平衡。力偶與力同屬機(jī)械作用的范疇——兩個基本的機(jī)械作用量。力與力偶的作用效果比較：力既可以使剛體移動，還可以使之轉(zhuǎn)動；47問題：力偶能否與一個力平衡力偶是否存在合力MWMWO問題：力偶能否與一個力平衡MWMWO48二、力偶矩問：如何度量力偶的轉(zhuǎn)動效應(yīng)？hOa平面內(nèi)力偶的力偶矩： （代數(shù)量）＋－力偶矩單位：牛米[N.m]或千牛米[kN.m]二、力偶矩問：如何度量力偶的轉(zhuǎn)動效應(yīng)？hOa平面內(nèi)力偶的力偶49力偶的基本性質(zhì)

1)力偶是無法再簡化的簡單力系力偶是力的特殊組合，力偶不能簡化為合力力偶不能與力平衡，力偶只能與力偶相平衡2)力偶中兩個力對其作用面P內(nèi)任意一點之矩的代數(shù)和，等于該力偶的力偶矩：

Mo（F）+Mo（F′）=M=±Ｆd3)力偶對剛體的轉(zhuǎn)動效應(yīng)只與力偶矩的大小和力偶的轉(zhuǎn)向有關(guān).

力偶的基本性質(zhì)1)力偶是無法再簡化的簡單力系50力偶的等效變換

同平面內(nèi)的力偶等效變換1、只要保持力偶矩大小和力偶的轉(zhuǎn)向不變，作用于剛體上的力偶可在其作用面內(nèi)任意移動而它對剛體的效應(yīng)不變。FF′FF′=力矩力偶概念定理力偶的等效變換

同平面內(nèi)的力偶等效變換FF′FF′=力矩51力偶的等效變換

同平面內(nèi)力偶的等效條件2、只要保持力偶矩大小和力偶的轉(zhuǎn)向不變，作用于剛體上的力偶可在其作用面內(nèi)任意轉(zhuǎn)動，而它對剛體的效應(yīng)不變。FF′FF′=力偶的等效變換

同平面內(nèi)力偶的等效條件FF′FF′=52力偶的等效變換

3、只要保持力偶矩大小和力偶的轉(zhuǎn)向不變，作用于剛體上的力偶可同時改變力和力偶臂的大小而它對剛體的效應(yīng)不變。FF′F/2F′/2=力偶的等效變換

3、只要保持力偶矩大小和力偶的轉(zhuǎn)向不變，作用53平行的平面內(nèi)力偶的等效變換力偶在同一剛體上可以搬移到與其作用面相平行的平面內(nèi)，而不改變其對剛體的效應(yīng)。=MM平行的平面內(nèi)力偶的等效變換力偶在同一剛體上可以搬移到與其作用541力偶可在其作用面內(nèi)任意移動（或移到另一平行平面)和轉(zhuǎn)動,而不改變對剛體的作用效應(yīng)2只要保持力偶的轉(zhuǎn)向和力偶矩的大小不變（F、h 可變），則力偶對剛體的作用效應(yīng)就不變50N0.2m50N25N0.4m25NM=10Nm1力偶可在其作用面內(nèi)任意移動（或移到另一平行平面)和轉(zhuǎn)動,55力偶的等效變換

剛體上力偶等效的條件：

①力偶矩大小相等；

②力偶作用面平行；

③力偶轉(zhuǎn)向相同。即力偶的三要素相同

力偶的等效變換

剛體上力偶等效的條件：56F2FnF1A1A2AnoAoF剛體上的力，可沿作用線移動力的平移定理觀察試驗：手推粉筆盒ABF2FnF1A1A2AnoAoF剛體上的力，可沿作用線移動力57FAB

FABABFF’F”

AB力的平移定理F’MB力的平移定理FABFABABFF’F”AB力的平F’MB58可以把作用在剛體上點A的力F平行移動到任意一點B,但必須同時附加一個力偶。這個附加力偶的矩等于原來的力F對于新作用點B的矩。力的平移定理可以把作用在剛體上點A的力F平行移動到任意一點B59實例：踢足球

力的平移及效應(yīng)O實例：踢足球

力的平移及效應(yīng)O60靜力學(xué)打乒乓球、攻絲旋球AFoFM靜力學(xué)打乒乓球、攻絲旋球AFoFM61為什么有時滑輪不給尺寸為什么有時滑輪不給尺寸62作業(yè)思考題1-2什么是二力桿？其有何特點？靜力學(xué)中有那些公理？內(nèi)容如何？1-7力偶、二力平衡和作用力與反作用力中兩個力均等值、反向，它們有何不同？作業(yè)思考題63第二節(jié)約束與約束反力第二節(jié)約束與約束反力64一、約束與約束反力的概念自由體FreeBody

：位移不受限制的物體叫自由體。非自由體NonfreeBody

：位移受限制的物體叫非自由體。約束：限制物體運動的其他物體稱之為約束

我們研究物體的運動時，可能遇到兩種情況：

物體在空間的運動是不受限制的物體在空間的運動受到某些限制一、約束與約束反力的概念自由體FreeBody：非自由體65約束反力——當(dāng)非自由體沿約束所限制方向有運動趨勢時，約束與非自由體之間便產(chǎn)生相互的作用力，稱為約束反力。一、約束與約束反力的概念約束反力：約束給被約束物體的力叫約束反力，簡稱約束力。

例如:汽車地面是車輪的約束等,軸對輪施加約束反力,軸承對軸施加約束反力,地面對車輪的支承力也為約束反力。約束反力——當(dāng)非自由體沿約束所限制方向有運動趨勢時，約束與非66約束反力的特點:約束力大小——待定，利用平衡方程求解方向——總是與約束所能限制的物體的運動趨勢方向相反作用點——作用在約束與被約束物體的接觸點約束反力的特點:約束力大小——待定，利用平衡方程求解方向——67物體受力可分:主動力與約束反力主動力——凡是能主動引起物體運動或使物體有運動趨勢的力稱為主動力。一、約束與約束反力的概念主動力是物體的外力，通常大小、方向是已知的。如重力、風(fēng)力，彈簧力，水壓力，電磁力等。工程中常稱主動力為載荷。物體受力可分:主動力與約束反力主動力——凡是能主動引起物體運68關(guān)于約束反力約束反力是由主動力引起的，是一種被動力，也是未知力。靜力分析的重要任務(wù)之一就是要確定未知的約束反力大小、方向。約束反力的分析和計算是力學(xué)中一個非常重要的基本問題。要求掌握工程中常見的各種約束類型,重點掌握如何正確判斷約束反力的方向(約束力的大小由后面介紹的平衡方程求解).

非自由體的平衡可看作是作用于其上的主動力與約束反力的平衡。約束反力實際上反映了物體間的相互作用關(guān)于約束反力約束反力是由主動力引起的，是一種被動力，也是未知69二、工程中常見的約束由柔軟的繩索、鋼絲繩、傳動帶或鏈條等構(gòu)成的約束1、柔性約束柔索只能受拉力，又稱張力。用表示。二、工程中常見的約束由柔軟的繩索、鋼絲繩、傳動帶或鏈條等構(gòu)成70柔索對物體的約束力沿著柔索背向被約束物體。膠帶對輪的約束力沿輪緣的切線方向，為拉力。1、柔性約束柔索對物體的約束力沿著柔索背向被約束物體。膠帶對輪的約束力沿71AA72柔性約束的特點：只能限制物體沿柔體伸長方向的運動,只能受拉，不能受壓。柔性約束反力確定:作用于接觸點上,方向沿柔體中心線,且背離被約束物體約束反力符號：用FT表示柔性約束的特點：只能限制物體沿柔體伸長方向的運動,只能受拉，732、光滑接觸面約束具有光滑接觸面（線、點）的約束NP2、光滑接觸面約束具有光滑接觸面（線、點）的約束NP74約束特點:

只能限制沿接觸面的公法線而指向支承面的運動約束反力的確定：作用在接觸處；通過接觸點，沿著接觸面的公法線方向，指向被約束的物體，故稱為法向約束力。光滑接觸的約束反力通常用ＦN表示。2、光滑接觸面約束具有光滑接觸面（線、點）的約束2、光滑接觸面約束具有光滑接觸面（線、點）的約束75汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析課件76光滑接觸約束實例光滑接觸約束實例77光滑接觸約束實例光滑接觸約束實例78凸輪頂桿機(jī)構(gòu)凸輪頂桿機(jī)構(gòu)79FR'FR光滑面約束SmoothSurfaceConstraint

FR'FR光滑面約束SmoothSurfaceCon803.光滑鉸鏈約束（簡稱鉸鏈約束）組成及特點：

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）組成及特點：813、光滑鉸鏈約束（中間鉸鏈、固定鉸鏈支座、活動鉸鏈支座）約束特點：軸在軸承孔內(nèi)，軸為非自由體、軸承孔為約束。（1）徑向軸承3、光滑鉸鏈約束（中間鉸鏈、固定鉸鏈支座、活動鉸鏈支座）約82約束力：當(dāng)不計摩擦?xí)r，軸與孔在接觸為光滑接觸約束——法向約束力。約束力作用在接觸處，沿徑向指向軸心。當(dāng)外界載荷不同時，接觸點會變，則約束力的大小與方向均有改變?？捎枚€通過軸心的正交分力表示。3.光滑鉸鏈約束（簡稱鉸鏈約束）約束力：當(dāng)不計摩擦?xí)r，軸與孔在接觸為光滑接觸約束——法向約83汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析課件84汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析課件85光滑鉸鏈約束實例3剛性約束光滑鉸鏈約束實例3剛性約束86光滑鉸鏈約束鉸鏈約束反力用兩個

X、Y方向的正交分力FX、FY來表示光滑鉸鏈約束鉸鏈約束反力用兩個X、Y方向的正交分力FX、F87光滑鉸鏈約束（簡稱鉸鏈約束）鉸鏈約束分類連接鉸鏈（中間鉸）固定鉸鏈支座活動鉸鏈支座光滑鉸鏈約束（簡稱鉸鏈約束）鉸鏈約束分類連接鉸鏈（中間鉸）881）連接鉸鏈（中間鉸）結(jié)構(gòu)特點：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，例如圖1-18發(fā)動機(jī)中連桿與活塞、連桿與曲軸的聯(lián)接約束特點：兩零件均可相對轉(zhuǎn)動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正交的分力FX、和FY表示，如圖下所示。yx1）連接鉸鏈（中間鉸）結(jié)構(gòu)特點：如圖示，用銷釘聯(lián)接兩有孔零件89中間鉸鏈中間鉸鏈90圖1-28曲柄滑塊機(jī)構(gòu)1—活塞銷2—氣缸3—活塞4—軸承5—曲軸6—連桿圖1-28曲柄滑塊機(jī)構(gòu)912）固定鉸鏈支座

約束特點：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：約束反力通過銷軸中心，方向隨主動力方向而不同，用過銷軸中心的兩個正交的分力FX、FY表示。

x2）固定鉸鏈支座

約束特點：如果中間鉸鏈中的構(gòu)件之一與地基或92AA固定鉸鏈固定鉸鏈支座約束反力RA，過鉸鏈中心。大小和方向待定，用XA、YA表示。約束力方向與所能限制的物體運動方向相反。約束力可與固定鉸同樣表示。中間鉸：中間鉸CFCyFCxxyFAFAxFAyFAxFAyAA固定鉸鏈固定鉸鏈支座約束反力RA，過鉸鏈中心。約束力方向93汽車常用構(gòu)件力學(xué)分析課件94

3）活動鉸鏈支座約束特點：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，只能限制構(gòu)件離開和趨向支承面的運動。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。計算簡圖如下：

3）活動鉸鏈支座約束特點：在鉸鏈支座的底部安裝一排滾輪，可95活動鉸鏈支座約束反力作用線過鉸鏈中心且垂直于支承面約束力方向與所能限制的物體運動方向相反。

滾動(鉸)支承AAFA可動鉸BFBCFC滾動支座活動鉸鏈支座約束反力作用線過鉸鏈中心且垂直于支承面約束力方向964、固定端約束約束特點：

限制了平面內(nèi)所有可能的運動（被約束構(gòu)件既不能移動和也不能轉(zhuǎn)動）。4、固定端約束約束特點：97xy固定端約束約束反力的確定：

固定端約束能限制物體沿任何方向的移動，也能限制物體在約束處的轉(zhuǎn)動。所以，固定端A處的約束反力可用兩個正交的分力FAX、FAY和力矩為MＡ的力偶表示。FPFFAxy固定端約束約束反力的確定：FPFFA98物體的受力分析及受力圖物體的受力分析及受力圖99三、物體的受力分析和受力圖靜力分析要解決的兩個問題：

1）確定研究對象

2）確定研究對象上所受的力（受力分析）分離體：解除約束后的自由物體。

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，單獨畫出該物體的輪廓簡圖，使之成為分離體。三、物體的受力分析和受力圖靜力分析要解決的兩個問題：100

將研究對象（物體或物體系統(tǒng)）從周圍物體的約束中分離出來，稱為取分離體。畫受力圖是對物體進(jìn)行受力分析的第一步，也是最重要的一步。受力圖受力分析的任務(wù)：構(gòu)件受了幾個力（包括所有的主動力和約束反力）？每個力的作用位置和作用方向如何？將研究對象（物體或物體系統(tǒng)）從周圍物體的約束中分離出101GADBFTFN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102受力圖：在分離體上畫上它所受的全部主動力和約束反力，就稱為該物體的受力圖。畫受力圖時必須清楚：研究對象是什么？將研究對象分離出來需要解除哪些約束？約束限制研究對象的什么運動？如何正確畫出所解除約束處的反力？受力圖：在分離體上畫上它所受的全部主動力和約束反力，就稱為該103受力圖：在分離體上畫上它所受的全部主動力和約束反力，就稱為該物體的受力圖。畫受力圖步驟：3、在分離體上解除約束的地方，按約束性質(zhì)畫出所有約束（被動）力（受力分析的關(guān)鍵）1、根據(jù)題意確定研究對象，并畫出研究對象的分離體簡圖。（有明確的受力分析對象）2、在分離體上畫出所有主動力（先從已知入手）受力圖：在分離體上畫上它所受的全部主動力和約束反力，就稱為該104畫分離體的受力圖研究對象的選取既可以是單個物體也可以是幾個物體組成的系統(tǒng)（物系）內(nèi)力與外力

如果所取的分離體是由某幾個物體組成的物體系統(tǒng)時，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注意：取物體系統(tǒng)為研究對象畫受力圖時，只畫外力，而不畫內(nèi)力。畫分離體的受力圖研究對象的選取既可以是單個物體也可以是幾個物105例1題略FGGFFTFT′FYFX例1題略FGGFFTFT′FYFX106例2ABDABGODGOPFTFD′FAFEFD例2ABDABGODGOPFTFD′FAFEFD107例3重量為G的均質(zhì)桿AB，其B端靠在光滑鉛垂墻的頂角處，A端放在光滑的水平面上，在點D處用一水平繩索拉住，試畫出桿AB的受力圖。FBFAFDG例3重量為G的均質(zhì)桿AB，其B端靠在光滑鉛垂墻的頂角處，A端108例4（略）畫AB梁的受力圖。FAyFAxFBG例4（略）畫AB梁的受力圖。FAyFAxFBG109畫分離體的受力圖的注意事項力是物體間相互的機(jī)械作用，物體所受每一個力均應(yīng)清楚哪個是施力物體，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力是物體間相互的機(jī)械作用，物體所受110物系受力圖物體系統(tǒng)中每個物體的受力分析方法和單個物體分析方法相同，但應(yīng)注意以下幾點：物系受力分析時往往需要畫整體受力圖畫單個物體受力圖時，注意作用與反作用力的關(guān)系。注意判斷二力構(gòu)件（二力桿）。二力構(gòu)件一般不作為單個物體畫獨立受力圖。物系受力圖物體系統(tǒng)中每個物體的受力分析方法和單個物體分析方法111例