汽車(chē)機(jī)械基礎(chǔ) 課件 1.3平面力系及平衡

汽車(chē)機(jī)械基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)平臺(tái)學(xué)銀在線/detail/241541013中國(guó)大學(xué)MOOC/course/WXIC-10023760031.11.21.31.4靜力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)力矩與力偶平面力系及平衡靜力學(xué)基本概念和公理、約束和約束反力、受力分析與受力圖平面匯交力系合成與平衡的幾何法、解析法平面平行力系和平面力偶系合成與平衡的幾何法、解析法力的平移定理、平面任意力系的簡(jiǎn)化方法力矩、力偶及其性質(zhì)、合力矩定理項(xiàng)目一汽車(chē)構(gòu)件力學(xué)分析材料力學(xué)基礎(chǔ)知識(shí)拉壓、剪切、彎曲、扭轉(zhuǎn)1.2平面匯交力系能力目標(biāo)：能夠列出平面匯交力系平衡方程并求解未知量汽車(chē)制動(dòng)機(jī)構(gòu)受力大小求解汽車(chē)制動(dòng)機(jī)構(gòu),如圖所示，若已知司機(jī)踩在制動(dòng)蹬上的力P，如何求解下面拉桿所受的力。任務(wù)導(dǎo)入P

246ACBOED要研究汽車(chē)機(jī)械的受力問(wèn)題，建立汽車(chē)機(jī)械在力的作用下的平衡問(wèn)題，首先要對(duì)汽車(chē)機(jī)械進(jìn)行受力分析，再建立平衡方程進(jìn)行求解。任務(wù)分析汽車(chē)制動(dòng)機(jī)構(gòu)受力大小求解P

246ACBOED匯交力系——各力的作用線匯交于一點(diǎn)的力系。平面力系—各力的作用線處在同一平面內(nèi)的力系。

空間力系—各力的作用線不處在同一平面內(nèi)的力系。

任意力系——各力的作用線不相交且不平行的力系。平行力系——各力的作用線相互平行的力系。力系的分類(lèi)1.力的三角形法則：添加標(biāo)題一平面匯交力系合成與平衡的幾何法力的三角形法則實(shí)質(zhì)上是力的平行四邊形法則的另一種表達(dá)方式2.力的多邊形法則：添加標(biāo)題一平面匯交力系合成與平衡的幾何法AF2F1F4F3RF1BF2CF3DF4EA表達(dá)式：F1、F2、F3、F4為平面匯交力系把各力首尾相接，形成一條有向折線段（力鏈）。加上一封閉邊，就得到一個(gè)多邊形，稱(chēng)為力多邊形。3.平面匯交力系的平衡

該力系的力多邊形自行閉合，即力系中各力的矢量和等于零。

在平衡情況下，合力為零。力多邊形中最后一個(gè)力的終點(diǎn)與第一個(gè)力的起點(diǎn)重合。匯交力系平衡的充要幾何條件：表達(dá)式：一平面匯交力系合成與平衡的幾何法JNDKSBPI

(c)A60oPB30oaaC(a)NB(b)BNADAC60o30oPEPNBNA60o30oHK(c)解：(1)取梁AB作為研究對(duì)象。(2)畫(huà)出受力圖。(3)應(yīng)用平衡條件畫(huà)出P、NA和NB的閉合力三角形。選定力的比例尺1cm=10KN，作力P的平行線EH，根據(jù)比例尺，EH長(zhǎng)度等于2cm，過(guò)H點(diǎn)作NA的平行線HK,過(guò)E點(diǎn)作NB的平行線EK，兩線相較于K點(diǎn)。得到封閉的力的三角形。根據(jù)力多邊形法則，各力矢量首尾相連接，可確定NA和NB的指向。測(cè)量出HK和EK的長(zhǎng)度，經(jīng)比例尺換算可以得出NA=17.3kN，NB=10kN

例題1

水平梁AB中點(diǎn)C作用著力P，其大小等于20kN，方向與梁的軸線成60o角，支承情況如圖(a)所示，試求固定鉸鏈支座A和活動(dòng)鉸鏈支座B的反力。梁的自重不計(jì)。

一平面匯交力系合成與平衡的幾何法一平面匯交力系合成與平衡的幾何法O

PASBBNDD

(b)JNDKSBPI

(c)解：(1)取制動(dòng)蹬ABD作為研究對(duì)象。(2)畫(huà)出受力圖。P

246ACBOED(a)(3)應(yīng)用平衡條件畫(huà)出P、SB和ND的閉和力三角形。例題2圖示是汽車(chē)制動(dòng)機(jī)構(gòu)的一部分。司機(jī)踩到制動(dòng)蹬上的力P=212N，方向與水平面成

=45

角。當(dāng)平衡時(shí)，BC水平，AD鉛直，試求拉桿所受的力。已知EA=24cm，DE=6cm點(diǎn)E在鉛直線DA上，又B、C、D都是光滑鉸鏈，機(jī)構(gòu)的自重不計(jì)。（5）代入數(shù)據(jù)求得：

FB=750N。（4）由幾何關(guān)系得：

由力三角形可得：O

PASBBNDD

(b)JNDKSBPI

(c)一平面匯交力系合成與平衡的幾何法二平面匯交力系合成與平衡的解析法1.力的分解及投影：力的分解把一個(gè)力沿兩個(gè)已知方向分解，求這兩個(gè)分力大小

力在直角坐標(biāo)軸上的投影力的投影方程式二平面匯交力系合成與平衡的解析法力系中所有各力在各個(gè)坐標(biāo)軸中每一軸上的投影的代數(shù)和分別等于零。平面匯交力系的平衡方程:2.匯交力系平衡的充要解析條件解：(1)取節(jié)點(diǎn)B作為研究對(duì)象。(2)畫(huà)出受力圖（b）。例題3圖示是一個(gè)簡(jiǎn)易的起重機(jī)。利用鉸車(chē)?yán)@過(guò)定滑輪B的繩子吊起一重G=20kN的貨物，滑輪由兩端鉸鏈的水平杠桿AB和斜杠桿BC支持于點(diǎn)B(圖(a))。不計(jì)鉸車(chē)的自重，不計(jì)滑輪B的大小，試求桿AB和BC所受的力。二平面匯交力系合成與平衡的解析法30°30°BPACaFBCFABxy30°bB30°GT二平面匯交力系合成與平衡的解析法(3)列出平衡方程：(4)聯(lián)立求解，得

FBCFABxy30°bB30°GT約束反力FAB為負(fù)值，說(shuō)明該力實(shí)際指向與圖上假定指向相反。即桿AB實(shí)際上受拉力。約束反力FBC為正值，說(shuō)明