汽車機(jī)械基礎(chǔ) 第3版 課件 第1、2章 汽車機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)介、運(yùn)動(dòng)構(gòu)件受力分析

《汽車機(jī)械基礎(chǔ)》

第一章汽車機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)介【本章內(nèi)容】1.1燃油車的總體構(gòu)造1.2純電動(dòng)汽車的機(jī)械系統(tǒng)1.熟悉燃油車及純電動(dòng)汽車的總體構(gòu)造；2.熟悉燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤的機(jī)械系統(tǒng)組成、作用；3.了解純電動(dòng)汽車的傳動(dòng)裝置、行駛裝置、轉(zhuǎn)向裝置及制動(dòng)裝置的組成及作用；4.理解汽車動(dòng)力的傳動(dòng)路線。1.能識(shí)別汽車主要總成：發(fā)動(dòng)機(jī)總成、轉(zhuǎn)向器總成、變速器總成、前后橋、車架等；2.能正確描述燃油車各組成部分的作用；3.能正確描述純電動(dòng)車的組成及各機(jī)械裝置的作用。培養(yǎng)學(xué)生的專業(yè)興趣，提高學(xué)生的終身學(xué)習(xí)意識(shí)。知識(shí)目標(biāo)能力目標(biāo)素質(zhì)目標(biāo)一、典型轎車的組成燃油車一般由發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身及電氣設(shè)備組成。

1.1燃油車的總體構(gòu)造二、典型轎車的總體結(jié)構(gòu)1-發(fā)動(dòng)機(jī)罩2-發(fā)動(dòng)機(jī)3-發(fā)電機(jī)4-前大燈5-前輪6-變速箱7-座椅8-傳動(dòng)軸9-后輪10-制動(dòng)器

11-后轉(zhuǎn)向燈

12-驅(qū)動(dòng)橋

13-行李廂

14-車頂縱梁

15-車窗

16-車門

17-轉(zhuǎn)向系統(tǒng)

18-前懸架

三、發(fā)動(dòng)機(jī)典型轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車中所處的位置發(fā)動(dòng)機(jī)能夠把化學(xué)能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)械能，也稱為引擎。目前，大多數(shù)燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī)都采用往復(fù)活塞式內(nèi)燃機(jī)，其主要由兩大機(jī)構(gòu)和五大系統(tǒng)組成：曲柄連桿機(jī)構(gòu)、配氣機(jī)構(gòu)、燃油供給系統(tǒng)、點(diǎn)火系統(tǒng)、潤滑系統(tǒng)、冷卻系統(tǒng)和啟動(dòng)系統(tǒng)。柴油發(fā)動(dòng)機(jī)與汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的區(qū)別是沒有點(diǎn)火系統(tǒng)。汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)1-機(jī)油加注口2-氣門搖臂3-凸輪軸4-排氣門5-張緊輪6-正時(shí)帶7-機(jī)油濾清器8-曲軸帶輪9-油底殼10-汽車發(fā)電機(jī)11-連桿12-活塞13-進(jìn)氣門14-飛輪15-進(jìn)氣歧管16-進(jìn)氣歧管

曲柄連桿機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)一般由機(jī)體組、活塞連桿組和曲軸飛輪組等組成。曲柄連桿機(jī)構(gòu)是發(fā)動(dòng)機(jī)完成能量轉(zhuǎn)換的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。當(dāng)可燃混合氣在氣缸中燃燒時(shí)，活塞承受燃?xì)鈮毫υ谄變?nèi)作直線運(yùn)動(dòng)，通過連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過曲軸向外輸出動(dòng)力。1-活塞2-活塞環(huán)3-活塞銷4-連桿5-連桿螺栓6-連桿蓋7-連桿軸瓦8-連桿螺母9-飛輪10-曲軸

配氣機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序和工作過程，定時(shí)開啟和關(guān)閉進(jìn)氣門和排氣門，使可燃混合氣或空氣進(jìn)入汽缸，并使廢氣從汽缸內(nèi)排出，實(shí)現(xiàn)換氣過程。曲軸通過正時(shí)帶輪和正時(shí)皮帶驅(qū)動(dòng)凸輪軸轉(zhuǎn)動(dòng)，由凸輪的旋轉(zhuǎn)控制氣門定時(shí)開啟和關(guān)閉。1-凸輪軸正時(shí)皮帶2-凸輪軸正時(shí)帶輪3-張緊輪4-曲軸正時(shí)帶輪5-凸輪軸6-氣門7-氣門彈簧8-氣門彈簧座燃油供給系統(tǒng)汽油機(jī)燃油供給系統(tǒng)的功用是根據(jù)發(fā)動(dòng)機(jī)的要求，配制出一定數(shù)量和濃度的混合氣，供入汽缸，并將燃燒后的廢氣從汽缸內(nèi)排出到大氣中；柴油機(jī)燃油供給系的功用是把柴油和空氣分別供入汽缸，在燃燒室內(nèi)形成混合氣并燃燒，最后將燃燒后的廢氣排出。

1-燃油箱2-燃油泵3-燃油濾清器4-燃油壓力調(diào)節(jié)器5-噴油器6-進(jìn)氣管7-節(jié)氣門8-進(jìn)氣門9-排氣門10-活塞11-排氣管點(diǎn)火系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)的功用是按照發(fā)動(dòng)機(jī)的工作順序定時(shí)產(chǎn)生足夠強(qiáng)度的電火花把混合氣點(diǎn)燃。1-電源2-點(diǎn)火開關(guān)3-點(diǎn)火線圈4-點(diǎn)火控制器5-點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器6-分電器7-火花塞潤滑系統(tǒng)潤滑系統(tǒng)的功用就是向作相對(duì)運(yùn)動(dòng)的零件表面輸送定量的清潔潤滑油，以實(shí)現(xiàn)液體摩擦，減小摩擦阻力，減輕機(jī)件的磨損，同時(shí)還能對(duì)零件表面進(jìn)行清洗和冷卻。1-機(jī)油泵2-油底殼3-機(jī)油濾清器4-安全閥5-潤滑油道討論：汽車為什么需要潤滑系統(tǒng)？冷卻系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)的功用是將發(fā)動(dòng)機(jī)受熱零部件吸收的多余熱量及時(shí)散發(fā)出去，保證發(fā)動(dòng)機(jī)在最適宜的溫度狀態(tài)下工作。發(fā)動(dòng)機(jī)采用兩種冷卻方式，即風(fēng)冷與水冷。1-風(fēng)扇2-散熱器3-冷卻水管4-膨脹水箱5-發(fā)動(dòng)機(jī)水套排氣管6-節(jié)溫器7-水泵8-氣缸體水套討論：汽車為什么需要冷卻系統(tǒng)？啟動(dòng)系統(tǒng)曲軸在外力作用下從開始轉(zhuǎn)動(dòng)到發(fā)動(dòng)機(jī)開始自行運(yùn)轉(zhuǎn)的全過程，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。啟動(dòng)系統(tǒng)主要由蓄電池、點(diǎn)火開關(guān)、起動(dòng)機(jī)等組成，在點(diǎn)火開關(guān)和啟動(dòng)繼電器的控制下，蓄電池提供電能，起動(dòng)機(jī)將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能，帶動(dòng)發(fā)動(dòng)機(jī)的飛輪齒圈和曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而使發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)入自行運(yùn)轉(zhuǎn)狀態(tài)。1-蓄電池2-點(diǎn)火開關(guān)3-起動(dòng)機(jī)4-飛輪5-啟動(dòng)繼電器

四、汽車底盤1-轉(zhuǎn)向系2-制動(dòng)系3-傳動(dòng)系4-行駛系底盤是用來支撐和安裝汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及其零部件的總成，形成汽車的整體造型，接受發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，使汽車能夠正常運(yùn)動(dòng)和行駛。底盤由四部分組成：傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系。傳動(dòng)系傳動(dòng)系統(tǒng)主要由離合器、變速器、萬向節(jié)、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋組成。對(duì)發(fā)動(dòng)機(jī)前置后輪驅(qū)動(dòng)的汽車，發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力通過離合器傳給變速器2，再通過傳動(dòng)軸3、萬向節(jié)4、主減速器和差速器5傳給驅(qū)動(dòng)半軸6，驅(qū)動(dòng)半軸將動(dòng)力傳給驅(qū)動(dòng)車輪，進(jìn)而使車輪轉(zhuǎn)動(dòng)。傳動(dòng)系統(tǒng)具有減速、變速、倒車、中斷發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力傳遞及左右車輪差速等功能。傳動(dòng)系與發(fā)動(dòng)機(jī)配合工作時(shí)，能保證汽車在各種工況下正常行駛。1-發(fā)動(dòng)機(jī)2-變速器3-傳動(dòng)軸4-萬向節(jié)5-主減速器和差速器6-半軸行駛系行駛系接受發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)傳來的轉(zhuǎn)矩，通過驅(qū)動(dòng)車輪與路面間的附著作用，產(chǎn)生汽車牽引力，保證汽車正常行駛，此外行駛系還能緩和不平路面對(duì)車身造成的沖擊和振動(dòng)，保證汽車行駛的平順性。行駛系主要由車架、車橋（也稱車軸）、懸架和車輪組成，圖示為載貨汽車的行駛系組成，現(xiàn)在的普通轎車一般已沒有車架，僅由懸架和車輪等部分組成。1-車架2-車橋3-懸架4-車輪轉(zhuǎn)向系轉(zhuǎn)向系的功用是改變或恢復(fù)汽車行駛方向。主要由轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)組成。轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)作用是將駕駛員作用在轉(zhuǎn)向盤上的力傳遞到轉(zhuǎn)向器。轉(zhuǎn)向器一般固定在汽車車架或車身上，轉(zhuǎn)向力一般通過轉(zhuǎn)向器后會(huì)改變傳遞方向。轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)將轉(zhuǎn)向器輸出的力和運(yùn)動(dòng)傳遞給車輪，使左右車輪按一定關(guān)系偏轉(zhuǎn)。1-方向盤2-轉(zhuǎn)向軸3-轉(zhuǎn)向器4-轉(zhuǎn)向橫拉桿5-轉(zhuǎn)向泵6-轉(zhuǎn)向臂制動(dòng)系汽車制動(dòng)系的作用是使行駛中的汽車減速甚至停止。制動(dòng)系統(tǒng)根據(jù)作用不同可分為行車制動(dòng)系統(tǒng)、駐車制動(dòng)系統(tǒng)、應(yīng)急制動(dòng)系統(tǒng)及輔助制動(dòng)系統(tǒng)。行車制動(dòng)系統(tǒng)和駐車制動(dòng)系統(tǒng)是每一輛汽車都必須具備的。使行駛中的汽車降低速度甚至停車的制動(dòng)系統(tǒng)稱為行車制動(dòng)系統(tǒng)；使已停駛的汽車駐留原地不動(dòng)的制動(dòng)系統(tǒng)稱為駐車制動(dòng)系統(tǒng)。1-制動(dòng)踏板2-真空助力器3-制動(dòng)器4-手剎5-制動(dòng)管路

五、汽車車身轎車車身結(jié)構(gòu)圖車身安裝在底盤車架上，供駕乘人員乘坐或裝載貨物。轎車和客車的車身一般為整體結(jié)構(gòu)，卡車的車身一般由駕駛室和貨箱兩部分組成。汽車車身結(jié)構(gòu)主要包括：車身外殼、車門、車窗、前面板、內(nèi)外飾件和車身附件、座椅、通風(fēng)、加熱、冷卻和空調(diào)裝置等。

六、電氣設(shè)備電氣系統(tǒng)是汽車的重要組成部分之一，主要包括電子系統(tǒng)和電氣系統(tǒng)。電氣設(shè)備由電源系、發(fā)動(dòng)機(jī)啟動(dòng)系和點(diǎn)火系、汽車照明和信號(hào)裝置等組成。此外，在現(xiàn)代汽車上愈來愈多地裝用各種電子設(shè)備：微處理機(jī)、中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及各種人工智能裝置等，顯著地提高了汽車的性能。1.2純電動(dòng)汽車的機(jī)械系統(tǒng)新能源汽車是指使用新型能源代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃油的汽車，主要包括電動(dòng)汽車、混合動(dòng)力汽車和燃料電池汽車。純電動(dòng)汽車以電力作為動(dòng)力源，用電機(jī)驅(qū)動(dòng)車輪行駛。沿用傳統(tǒng)的汽車構(gòu)造結(jié)構(gòu)劃分，新能源電動(dòng)汽車可分為電動(dòng)機(jī)、底盤、車身和電氣設(shè)備四部分，或者劃分為電力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)、電源系統(tǒng)和輔助系統(tǒng)三部分。1-電動(dòng)機(jī)2-底盤3-電氣設(shè)備4-車身純電動(dòng)汽車底盤新能源電動(dòng)汽車的機(jī)械系統(tǒng)主要包括傳動(dòng)裝置、行駛裝置、轉(zhuǎn)向裝置及制動(dòng)裝置，工業(yè)用的電動(dòng)汽車還設(shè)有為完成作業(yè)要求而設(shè)置的工作裝置。

一、傳動(dòng)裝置傳動(dòng)裝置指的是驅(qū)動(dòng)電機(jī)轉(zhuǎn)軸和車輪之間的機(jī)械連接部分，由于電動(dòng)機(jī)具有良好的牽引特性，因此純電動(dòng)汽車不需要離合器和變速箱。純電動(dòng)汽車的傳動(dòng)裝置主要包括減速器、傳動(dòng)軸、差速器等。（a）固定速比減速器（b）兩檔減速器

二、行駛裝置行駛裝置的作用是將電動(dòng)機(jī)的驅(qū)動(dòng)力矩通過車輪變成對(duì)地面的作用力，驅(qū)動(dòng)車輪行走。其結(jié)構(gòu)與燃油車類似，主要由車架、車橋、車輪和懸架等部件組成。

三、轉(zhuǎn)向裝置

四、制動(dòng)裝置電動(dòng)汽車轉(zhuǎn)向裝置的作用是保持或改變行駛方向，其組成與燃油車類似，主要包括轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)等部件。新能源電動(dòng)汽車的制動(dòng)裝置也是為汽車減速或停車而設(shè)置的，包括行車制動(dòng)和駐車制動(dòng)兩套裝置。制動(dòng)裝置組成與燃油車類似，通常由制動(dòng)器和制動(dòng)傳動(dòng)裝置組成。在電動(dòng)汽車上，一般還有電磁制動(dòng)裝置，它可以利用驅(qū)動(dòng)電動(dòng)機(jī)的控制電路實(shí)現(xiàn)電動(dòng)機(jī)的發(fā)電運(yùn)行，使減速制動(dòng)時(shí)的能量轉(zhuǎn)換成對(duì)蓄電池充電的電流，從而得到再生利用。小結(jié)1.傳統(tǒng)汽車的組成2.純電動(dòng)汽車機(jī)械系統(tǒng)組成《汽車機(jī)械基礎(chǔ)》

第2章運(yùn)動(dòng)構(gòu)件受力分析【本章內(nèi)容】2.1靜力學(xué)基礎(chǔ)2.2平面匯交力系2.3力矩與力偶2.4摩擦2.5剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)2.1靜力學(xué)基礎(chǔ)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.理解平衡和剛體的概念；

2.了解力的定義、力的三要素和力

的表示方法；

3.熟悉靜力學(xué)的公理及其應(yīng)用。一、靜力學(xué)的基本概念和基本公理

靜力學(xué)是從公元前三世紀(jì)開始發(fā)展的，奠基者是阿基米德。靜力學(xué)主要研究物體在力的作用下處于平衡的規(guī)律。1.靜力學(xué)基本概念

平衡：物體相對(duì)于地面保持靜止或作勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。

力的概念：①力的定義：力是物體之間的相互作用，這種作用能使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變，或使物體變形。運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)存在的形式，平衡是相對(duì)的、暫時(shí)的。②力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。

③力的表示方法：剛體的概念：剛體就是在任何力的作用下，其大小和形狀都保持不變它只是一個(gè)理想化的力學(xué)模型。在靜力學(xué)中，常把受力物體看作是剛體。是一個(gè)理想化的力學(xué)模型2.靜力學(xué)的基本公理力的平行四邊形公理：二力平衡公理：加減平衡力系公理：推論1：力的可傳性原理：作用于剛體上某點(diǎn)的力，可以沿著它的作用線移到剛體內(nèi)任意一點(diǎn)，并不改變?cè)摿?duì)剛體的作用。推論2：三力平衡匯交定理：作用與反作用公理：二、約束與約束力相關(guān)概念：自由體：位移不受限制的物體稱為自由體，例如飛行的飛機(jī)。非自由體：位移受到限制的物體成為非自由體，例如汽車、發(fā)動(dòng)機(jī)、車輪。約束：限制非自由體運(yùn)動(dòng)的周圍物體稱為約束。如汽車受地面的限制，地面對(duì)汽車來說就是約束。約束力：約束作用于非自由體上的限制其運(yùn)動(dòng)的力稱為約束力。常見約束類型及其約束力

柔索約束：由柔軟的繩索、皮帶、鏈條等所形成的約束稱為柔索約束。光滑接觸面約束：兩個(gè)互相接觸的物體，當(dāng)忽略接觸面上的摩擦力時(shí)，這種光滑接觸面構(gòu)成的約束稱為光滑接觸面約束。鉸鏈約束：由鉸鏈構(gòu)成的約束稱為鉸鏈約束。常見的鉸鏈支座有固定鉸鏈支座和活動(dòng)鉸鏈支座兩種。固定鉸鏈支座活動(dòng)鉸鏈支座固定端約束：是指一端固定，另一端自由的支座，也稱為固定端支座。

徑向軸承（向心軸承）：軸承約束是工程中常用的支撐形式。

練習(xí)：根據(jù)所學(xué)約束及約束力相關(guān)知識(shí)填表。三、受力分析與受力圖畫物體的受力圖一般步驟如下：（1）畫出分析對(duì)象的簡(jiǎn)圖；（2）在簡(jiǎn)圖上畫出已知力；（3）在簡(jiǎn)圖上畫出所受到的約束力。例1如圖所示為發(fā)動(dòng)機(jī)曲柄連桿機(jī)構(gòu)的簡(jiǎn)圖，曲柄AB的重力為G，活塞C受力為F，系統(tǒng)保持平衡狀態(tài)。試畫出各零件及機(jī)構(gòu)整體的受力圖。解：分析——曲柄AB受到3個(gè)力的作用，連桿BC受2個(gè)力的作用，活塞C受3個(gè)力作用，因BC兩端均為鉸鏈約束，且不計(jì)自重，為二力桿。（1）連桿BC的受力圖：因BC為二力桿，其約束力沿兩鉸鏈B、C中心連線，且FB=FC，并設(shè)定其方向，如圖b。（2）曲柄AB的受力：因其自重G所以AB不是二力桿。先畫出其自重G，A處為固定鉸鏈約束，其約束力為FAx、FAy，B處受連桿約束，根據(jù)作用與反作用公理FB‘=-FB，如圖c。（3）活塞C的受力：已知力F，氣缸對(duì)活塞的約束，屬光滑接觸面約束，且為雙面約束，其約束力方向不確定，可假設(shè)其向上（或向下），活塞還受到連桿對(duì)活塞的約束力，根據(jù)作用與反作用公理可知FC＇=-FC，如圖d。（4）機(jī)構(gòu)整體的受力圖如圖a所示。例2：如圖所示為三鉸鋼架，忽略鋼架自重，試畫出AC、BC的受力圖。解：鋼架AC受三個(gè)力作用；BC只在B、C兩點(diǎn)受力，因不計(jì)剛架自重，所以BC為二力桿。（1）鋼架BC的受力圖：因BC為二力桿，其約束力沿兩鉸鏈B、C中心連線，且FB=-FC，并設(shè)定其方向（如設(shè)為壓力）。（2）鋼架AC的受力圖：AC受三個(gè)力作用，即：已知力F、A和C兩處的鉸鏈約束力。2.2平面匯交力系學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解平面匯交力系合成的幾何法及平

衡的幾何條件；

2.熟悉力的分解方法及力在坐標(biāo)軸上投

影的計(jì)算方法；

3.掌握平面匯交力系合成的解析法。一、概念1.力系：作用在一個(gè)物體上的多個(gè)力。2.平面匯交力系：力系中各力的作用線均在物體的同一平面內(nèi)且匯交于一點(diǎn)。二、平面匯交力系合成的幾何法1.力的三角形法則如圖所示，作用在物體上的同一點(diǎn)A的兩個(gè)力F1和F2，從任選點(diǎn)A作AB表示力矢F1，在其末端B作BC表示力矢F2，則AC即表示合力矢F。三角形ABC稱為力三角形，這種求合力矢的作圖規(guī)則稱為力的三角形法則。2.力的多邊形法則當(dāng)匯交于一點(diǎn)的的力不只兩個(gè)時(shí)，可連續(xù)應(yīng)用三角形法則，在求合力F時(shí)，只要將各已知力首尾相接，連成折線，可獲得合力F。圖中四個(gè)已知力與合力恰好構(gòu)成一個(gè)多邊形，稱這種求合力的作圖法稱為力多邊形法則。3.平面匯交力系平衡的幾何條件

平面匯交力系可以合成為一個(gè)合力，即平面匯交力系可用其合力代替，因此，平面匯交力系平衡的必要和充分條件是：該力系的合力為零。用矢量式表示為：∑F=0當(dāng)合力為零時(shí)，力多邊形的封閉邊的長度為零，即由各分力畫出的力多邊形首尾相接，形成一個(gè)閉合多邊形。因此，平面匯交力系平衡的幾何條件為：力系中各力組成的力多邊形自行閉合。三、平面匯交力系的解析法1.力在坐標(biāo)軸上的投影2.合力投影定理3.平面匯交力系的解析法平面匯交力系的平衡條件是力系的合力為零。合力的大小為:平面匯交力系平衡的解析條件是：力系中所有各力在兩個(gè)相互垂直的坐標(biāo)軸上的投影的代數(shù)和都等于零，即2.3力矩和力偶學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.熟悉力矩、力偶及力偶矩的概念；

2.理解合力矩定理；

3.掌握力偶的等效條件、平面力偶系

的合成與平衡條件及力的平移定理。一、力矩與力偶的概念1.力矩：力F與轉(zhuǎn)動(dòng)中心O到力F的作用線的垂直距離d的乘積。Mo(F)=±F?d2.合力矩定理Mo(F)=Mo(F1)+Mo(F2)+……+Mo(Fn)=∑Mo(Fi)3.力偶和力偶矩作用在一個(gè)物體上的大小相等、方向相反作用線平行但不在同一直線上的兩個(gè)力稱為力偶。力偶中力的大小與力偶臂的乘積來度量，稱為力偶矩。力偶用正負(fù)號(hào)表示力偶的轉(zhuǎn)向。正負(fù)號(hào)的規(guī)定與力矩相同，即順時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為正，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為負(fù)。4.力偶的性質(zhì)力偶對(duì)物體的作用效果由三個(gè)要素決定：（1）力偶矩的大小；（2）力偶的轉(zhuǎn)向；（3）力偶的作用面。

三要素完全相同的力偶稱為等效力偶。二、平面力偶系的合成與平衡條件1.平面力偶系的合成作用在物體上同一平面內(nèi)的多個(gè)力偶，稱為平面力偶系。平面力偶系合成的結(jié)果仍是一力偶。2.平面力偶系的平衡條件平面力偶系平衡的必要且充分條件是：力偶系中所有力偶矩的代數(shù)和等于零。三、力的平移定理根據(jù)力的可傳性，力沿其作用線移動(dòng)時(shí)，不改變力的作用效果。但是，在力平行移動(dòng)后，力對(duì)剛體的作用效果將發(fā)生改變。原來作用在O點(diǎn)的力F就與作用在A點(diǎn)的平移力F2和一個(gè)力偶（稱為附加力偶）的作用等效。力的平移定理：作用在剛體上的力F，可以平移至剛體的任一點(diǎn)上，而不改變?cè)Φ淖饔眯Ч?，但必須附加一個(gè)力偶，其力偶矩等于原力對(duì)新作用點(diǎn)的矩。2.4摩擦學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解滑動(dòng)摩擦、滑動(dòng)摩擦力、靜滑動(dòng)

摩擦力及最大靜滑動(dòng)摩擦力的概念；

2.理解滑動(dòng)摩擦定理；

3.理解摩擦角及自鎖現(xiàn)象。一、滑動(dòng)摩擦與滾動(dòng)摩擦1.滑動(dòng)摩擦兩個(gè)相互接觸的物體，當(dāng)有相對(duì)滑動(dòng)或相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，其接觸表面之間產(chǎn)生的彼此阻礙滑動(dòng)的力稱為滑動(dòng)摩擦力，簡(jiǎn)稱摩擦力。物塊僅有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)而不滑動(dòng)時(shí)，存在的摩擦力稱為靜滑動(dòng)摩擦力，簡(jiǎn)稱靜摩擦力。靜摩擦力的大小不是固定的數(shù)值。靜摩擦力也不能無限制地增大2.滑動(dòng)摩擦定律實(shí)驗(yàn)證明：最大靜摩擦力的大小與兩物體間的正壓力（即法向反力）成正比，稱為靜滑動(dòng)摩擦定律，簡(jiǎn)稱靜摩擦定律。

Fmax=fsFN（1）物體處于靜止?fàn)顟B(tài)靜摩擦力Ff的大小在0到Fmax之間變化；（2）物體處于臨界狀態(tài)最大靜摩擦力Ffm=fsFN；（3）物體處于滑動(dòng)狀態(tài)動(dòng)摩擦力F′=fd?FN3.滾動(dòng)摩擦當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滾動(dòng)（或有滾動(dòng)趨勢(shì)）時(shí)，受到的接觸面的阻礙作用稱為滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)摩擦的大小用力偶矩來量度，且與正壓力成正比。一般來說，在其他條件相同的情況下，克服滾動(dòng)摩擦力矩使物體運(yùn)動(dòng)需要的力比克服滑動(dòng)摩擦力所需要的力小得多。所以，汽車輪胎充氣不足時(shí)，行駛起來比較費(fèi)力。滾動(dòng)摩擦的形成二、摩擦角與自鎖摩擦角圖示中法向反力FN與摩擦力Ff的合力FR來代替它們的作用，稱為全反力?？梢钥闯?，全反力與接觸表面的法線間的夾角將隨著摩擦力的增大而增大，當(dāng)摩擦力達(dá)到最大值即最大靜摩擦力時(shí)，這個(gè)夾角將達(dá)到最大值，此時(shí)的夾角稱為摩擦角，用φm表示。

tanφm=Ffm/FN=fs·FN/FN=fs摩擦角的正切值等于靜摩擦因數(shù)。因此，摩擦角也是表示材料表面性質(zhì)的一個(gè)物理量。2.自鎖

圖示為螺旋千斤頂，在其舉起重物后，要求絲桿及重物不會(huì)自行下降，而可以在任意位置都能保持平衡，即具有自鎖功能。分析：使絲桿及重物下滑的力為Gsinα，阻止其下滑的最大阻力為最大靜摩擦力Fmax＝fs?Gcosα，當(dāng)Gsinα≤fs?Gcosα?xí)r，即α≤φf沿運(yùn)動(dòng)方向的分力小于或等于最大靜摩擦力時(shí)，絲桿（及重物）將不發(fā)生下滑。工程上將這種依靠摩擦維持平衡的物體，在滿足一定幾何條件下，無論其主動(dòng)力怎樣大，總能保持平衡而不滑動(dòng)的現(xiàn)象稱為自鎖。自鎖條件為：主動(dòng)力與法線之間的夾角不大于最大摩擦角，即α≤φf。2.5剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)學(xué)習(xí)目標(biāo)：1.了解剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速、角速度和角加速度的概念；

2.理解慣性力的概念、轉(zhuǎn)動(dòng)零件慣性力的平衡及轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的概念；

3.熟悉功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩的關(guān)系。問題探究：為什么汽車在上坡或者超車時(shí)要換低速擋？一、剛體繞定軸的轉(zhuǎn)動(dòng)1.剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)在運(yùn)動(dòng)時(shí)，剛體內(nèi)各點(diǎn)都繞一固定的直線作圓周運(yùn)動(dòng)，這種運(yùn)動(dòng)稱為剛體繞定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。2.轉(zhuǎn)速與角速度、線速度工程上常用轉(zhuǎn)速表示轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢。剛體的轉(zhuǎn)速是指單位時(shí)間內(nèi)剛體轉(zhuǎn)過的圈數(shù)，用n表示，單位為r/min（轉(zhuǎn)/分）。角速度ω與轉(zhuǎn)速n之間有如下關(guān)系：ω=2πn/60=πn/30線速度與角速度的關(guān)系：v=rω3.角加速度剛體角速度變化的快慢和方向用角加速度表示，用符號(hào)ε表示，單位為rad/s2（弧度/秒2