(11)(12)、物体的受力分析及受力变形(一)(二)

物体的受力分析及受力变形了解：物体的受力分析；平面汇交力系的合成与平衡；摩擦的定义及其在汽车方面的运用；与载荷有关的几个基本概念；掌握：力的基本概念；力矩、力偶矩的简单计算与应用物体受力变形中拉伸、压缩、剪切、扭转等这些概念的运用。12.1基本概念和物体的受力分析12.1.1基本概念1.力是物体间的相互作用；力的作用效应三要素是：大小、方向、作用点。2.力系平面力系、空间力系、汇交力系、平行力系、任意力系、等效力系、平衡力系。3.力的性质二力平衡公理力的平行四边形法则力的可传性作用力和反作用力12.1.2约束和约束反力1．约束：限制物体运动的其他物体。2．约束反力：约束对该物体的作用力。（1）柔性体约束（绳子、链条、皮带、钢丝）（2）光滑面约束（3）光滑铰链约束A、光滑圆柱形铰链约束B、球形铰链约束常用的约束类型柔性体约束活动铰链约束光滑铰链约束球形铰链约束受力分析如例12.112.2平面汇交力系1、平面汇交力系合成与平衡——几何法几何法利用力的多边形法则几何法的依据——平行四边形法则（或三角形法则）图1-2FF2FF1F2F(a)1(b)F=F1+F2力的矢量和例如：有四个力作用的汇交力系，求其合力bcdebcdeF4F1F2F3F4F1F2F3F4FRF123F12OaaF1F3F2FR(b)(c)(a)图2-2将力矢量F1、F2、F3、F4依次首尾相连，得折线abcde，由折线起点向折线终点作有向线段ae，封闭边ae表示其力系合力的大小和方向，且合力的作用线汇交于O点，多边形abcde称为力的多边形，此法称为力的多边形法则。平衡条件——0iF力多边形自行封闭12.1.2平面汇交力系合成与平衡--解析法θFFxcosβFFycos力的投影与力的解析表达式12.3平面力偶12.3.1力对点之矩的概念hFFM0大小：力F与力臂的乘积方向：转动方向特殊情况：力的作用线通过矩心即力臂h=0，或F=0。当力臂h为常量时，值为常数，即力F沿其作用线滑动，对同一点的矩为常数。力矩作用面两个要素12.3.2力偶及平面力偶系的合成与平衡1.力偶与力偶矩力偶的定义——由两个等值、反向、不共线的（平行）力组成的力系称为力偶，记作FF,即：BCABABCdFdFM2212力偶作用面——力偶中两力所在平面。力偶臂——力偶两力之间的垂直距离。力偶矩——等于力偶中力的大小与力偶臂的乘积，它是代数量。2.平面力偶的性质与力偶的等效定理平面力偶的等效定理：在同一平面内两个力偶等效的必要与充分条件是两个力偶矩相等。平面力偶的性质：力偶可以在其作用面内任意移动，而不改变它对刚体的作用效应；只要保持力偶矩不变，可以任意改变力偶中力的大小和相应地改变力偶臂的长短，而不影响它对刚体的作用效应。FdxFxdFFMFMFFMOOO11111,力矩的符号:只要保持力偶矩不变，力偶可在其作用面内任意移转，且可以同时改变力偶中力的大小与力臂的长短，对刚体的作用效果不变。力偶没有合力，力偶只能由力偶来平衡。力偶是自由矢量。力偶矩的表达：=(a)(b)图2-14逆时针转动时为正顺时针转动的为负设任意力偶：;,,21nMMM任选一段距离d：dFM11dFMnndFM223.平面力偶系的合成===iniiMMM14.平面力偶系平衡的充要条件M=0即0iM=F1d+F2d+…+FnddFMRnMMM2112.5.1考虑滑动摩擦时的平衡问题当考虑有滑动摩擦的平衡问题时，其约束力应增加静滑动摩擦力，所列的方程除了平衡方程外应列最大静滑动摩擦力方程。即maxNfFFf——静滑动摩擦因数（简称静摩擦因数），它与接触面的大小无关，与接触物体的材料和表面情况有关，摩擦因数的数据需由试验测定才能得到，通常可查工程手册；FN——支撑面的法向约束力。注意：静滑动摩擦力F应是一个范围值，即0≤F≤Fmax，在考虑有摩擦的平衡问题时，其解答也应是一个范围值。当两物体具有相对滚动（或相对滚动趋势）时，彼此将相到阻碍其滚动，这种现象称为滚动摩擦。滚动力偶12.5.2考虑滚动摩擦时的平衡问题回转零件的平衡由于回转零件结构不对称、材质不均匀、制造和安装误差等原因，均会引起偏心（质心偏离形心）。由于偏心将导致回转零件运转时产生离心惯性力，从而使回转零件处于不平衡状态。在回转零件上加、减配重，以改善回转零件的质量分布，从而保证回转零件在运转时由于不平衡而引起的振动或振动力减小到允许范围内的措施称为回转零件平衡。常见的回转零件平衡有静平衡和动平衡。静平衡与动平衡D/L5时，构件静平衡D/L5时，构件动平衡汽车上常见的回转零件平衡曲轴的平衡车轮的平衡构件的受力变形及其应力分析机械零件受力后，都会发生一定程度的变形。零件变形过大时，会丧失工作精度，产生噪声，降低使用寿命，甚至发生破坏。所以为了保证机器安全可靠地工作，要求每一个零件在外力作用下，应具有足够抵抗变形的能力（刚度），抵抗破坏的能力（强度）和维持原有形态平衡的能力（稳定性）。基本概念变形的定义变形可分为弹性变形和塑性变形强度——构件抵抗破坏的能力；刚度——构件抵抗变形的能力；稳定性——构件保持原有平衡状态的能力。变形的形式拉伸和压缩、剪切、扭转、弯曲汽车上常见的各种受力变形的零件轴向拉伸和压缩连杆转向横拉杆汽车上常见的各种受力变形的零件剪切和挤压车轮螺栓汽车上常见的各种受力变形的零件扭转汽车上常见的各种受力变形的零件梁的对称弯曲