汽車機械基礎 課件 1.3平面力系及平衡

汽車機械基礎課程學習平臺學銀在線/detail/241541013中國大學MOOC/course/WXIC-10023760031.11.21.31.4靜力學基礎知識力矩與力偶平面力系及平衡靜力學基本概念和公理、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、平面任意力系的簡化方法力矩、力偶及其性質、合力矩定理項目一汽車構件力學分析材料力學基礎知識拉壓、剪切、彎曲、扭轉1.2平面匯交力系能力目標：能夠列出平面匯交力系平衡方程并求解未知量汽車制動機構受力大小求解汽車制動機構,如圖所示，若已知司機踩在制動蹬上的力P，如何求解下面拉桿所受的力。任務導入P

246ACBOED要研究汽車機械的受力問題，建立汽車機械在力的作用下的平衡問題，首先要對汽車機械進行受力分析，再建立平衡方程進行求解。任務分析汽車制動機構受力大小求解P

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

空間力系—各力的作用線不處在同一平面內的力系。

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1.力的三角形法則：添加標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質上是力的平行四邊形法則的另一種表達方式2.力的多邊形法則：添加標題一平面匯交力系合成與平衡的幾何法AF2F1F4F3RF1BF2CF3DF4EA表達式：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，就得到一個多邊形，稱為力多邊形。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力的終點與第一個力的起點重合。匯交力系平衡的充要幾何條件：表達式：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作為研究對象。(2)畫出受力圖。(3)應用平衡條件畫出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，根據比例尺，EH長度等于2cm，過H點作NA的平行線HK,過E點作NB的平行線EK，兩線相較于K點。得到封閉的力的三角形。根據力多邊形法則，各力矢量首尾相連接，可確定NA和NB的指向。測量出HK和EK的長度，經比例尺換算可以得出NA=17.3kN，NB=10kN

例題1

水平梁AB中點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和活動鉸鏈支座B的反力。梁的自重不計。

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)取制動蹬ABD作為研究對象。(2)畫出受力圖。P

246ACBOED(a)(3)應用平衡條件畫出P、SB和ND的閉和力三角形。例題2圖示是汽車制動機構的一部分。司機踩到制動蹬上的力P=212N，方向與水平面成

=45

角。當平衡時，BC水平，AD鉛直，試求拉桿所受的力。已知EA=24cm，DE=6cm點E在鉛直線DA上，又B、C、D都是光滑鉸鏈，機構的自重不計。（5）代入數據求得：

FB=750N。（4）由幾何關系得：

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：力的分解把一個力沿兩個已知方向分解，求這兩個分力大小

力在直角坐標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坐標軸中每一軸上的投影的代數和分別等于零。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B作為研究對象。(2)畫出受力圖（b）。例題3圖示是一個簡易的起重機。利用鉸車繞過定滑輪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B(圖(a))。不計鉸車的自重，不計滑輪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)聯立求解，得

FBCFABxy30°bB30°GT約束反力FAB為負值，說明該力實際指向與圖上假定指向相反。即桿AB實際上受拉力。約束反力FBC為正值，說明