復(fù)習(xí)零件的熱處理新課任務(wù)一一、力1．力的定義2．力的效應(yīng)3．力在座標軸上的投影4．力的重要定理二、力矩1．力矩的定義2．合力矩定理3．力矩的計算舉例三、力偶１．力偶的概念２．力偶的效應(yīng)

3．力偶的基本性質(zhì)任務(wù)二常用約束類型一、幾個重要概念1．自由體2．非自由體3．主動載荷4．約束5．約束反力第3章汽車機械常用零件的受力分析3.1載荷類型3.2常用約束類型3.3受力圖3.4平面力系分析計算3.5平面任意力系平衡方程及應(yīng)用3.6摩擦與機械效率第3章汽車機械常用零件的受力分析3.1載荷類型一、力

1．力的定義

2．力的效應(yīng)1）力的外效應(yīng)（運動效應(yīng)）2）力的內(nèi)效應(yīng)（變形效應(yīng)）3．力在座標軸上的投影1）單個力的投影力的投影動畫點擊看4．力的重要定理1）二力平衡定理物體受兩力作用平衡的充要條件是：這兩個力必須等值、反向、共線。2）力的可傳性原理力可以沿其作用線滑移至剛體上的任意點，不改變原力對該剛體的作用效應(yīng)。

力的可傳性原理應(yīng)用3）合力投影定理合力在某軸上的投影，等于各個分力在同一軸上投影的代數(shù)和。合力的大小合力的方向α表示合力FR與x軸所夾的銳角

二、力矩1．力矩的定義力矩是力使物體繞某一點轉(zhuǎn)動效應(yīng)的度量。

正負號規(guī)定，力使物體繞轉(zhuǎn)動中心點逆時針轉(zhuǎn)動為正；順時針轉(zhuǎn)動為負。2．合力矩定理合力對某一點之矩等于各分力對同一點之矩的代數(shù)和。

Mo(FR)=Mo(F1)+Mo(F2)+...Mo(Fn)=∑Mo(F)

例1如圖所示，數(shù)值相同的三個力按照不同的方式施加在同一扳手的A端。若F＝200N,試求圖示三種情況下力F對O點的力矩。圖(a)N·m圖(b)N·m圖(c)N·m三、力偶１．力偶的概念力偶是大小相等、方向相反、作用線相互平行的一對力。常用(F、Fˊ)表示。２．力偶的效應(yīng)力偶對物體只起轉(zhuǎn)動效果。轉(zhuǎn)動效果用力偶矩M表示。力偶矩的正負號規(guī)定：力偶使物體產(chǎn)生逆時針轉(zhuǎn)向的力偶矩取正號（＋）；力偶使物體產(chǎn)生順時針轉(zhuǎn)向的力偶矩取負號（－）。3．力偶的基本性質(zhì)１）力偶無合力，力偶在任一個座標軸上的投影恒等于零。２）力偶對其作用面內(nèi)任一點之矩恒等于力偶矩，與矩心的位置無關(guān)。3）力偶的等效性，只要保證力偶的大小、轉(zhuǎn)向、作用面三要素相同，兩力偶的作用效果就相同，這樣的力偶稱為等效力偶。小結(jié)1力2力矩3力偶3.2常用約束類型一、幾個重要概念1．自由體2．非自由體3．主動載荷4．約束5．約束反力二、工程中常見的約束類型1．柔性體2．光滑接觸面3．圓柱型鉸鏈1）中間鉸鏈2）固定鉸支座3）活動鉸支座4．二力桿約束5．固定端約束1．柔性體如繩索、鏈條、膠帶等。約束反力用F表示。特點是約束反力沿柔索的中心線作用，箭頭方向背離物體，只能承受拉力，不能承受壓力,限制物體沿柔索伸長方向的運動。2.光滑接觸面物體放置在光滑的地面或擱置在光滑的槽體內(nèi)。約束反力用FN表示。特點是光滑接觸面的約束反力沿接觸面的公法線，通過接觸點，指向被約束物體，是壓力。如果是與圓弧接觸則約束反力指向圓心；如果是點與平面接觸，則約束反力垂直于平面。3.圓柱型鉸鏈鉸鏈約束的構(gòu)造是兩個帶有圓孔的物體，用光滑的圓柱型銷釘相連接。1）中間鉸鏈2）固定鉸支座3）活動鉸支座4.二力桿約束若桿件的自重不計，桿件中間不受其它任何力作用，桿件的兩端均用鉸鏈與周圍的其它物體相連接，這樣的桿稱為二力桿。二力桿桿件可以是直桿，也可以是曲桿。認識以上四種約束狀態(tài)動畫5.固定端約束固定端約束限制了物體沿約束接觸處任何方向的移動和轉(zhuǎn)動。約束反力有3個，用一對正交的力Fx、Fy和一個力偶M來表達。約束的構(gòu)造是把桿件的端部與周圍物體進行剛性連接。兩連接物體不能繞連接點有任何的相對轉(zhuǎn)動。3.3受力圖受力圖是把機構(gòu)中所研究的非自由體解除全部約束，將它所受的全部主動力和約束反力畫在其上的圖。一、畫受力圖的步驟1．確定研究對象，并單獨畫出2．在研究對象上帶上主動力3．根據(jù)約束類型畫出全部的約束反力3.4平面力系分析計算一、平面力系分類如果作用在物體上的所有力(包括力偶)均作用于同一平面內(nèi)，這樣的力系稱為平面力系。1．平面匯交力系若所有力的作用線都匯交于一點，這類力系稱為平面匯交力系。2．平面平行力系若所有的力的作用線均相互平行，這類力系稱為平面平行力系。3．平面力偶系平面力系僅由力偶組成。4．平面任意力系若力系中的力既不一定平行，又不匯交于一點，這類力系稱為平面任意力系。二、平面任意力系的簡化1．力的平移定理作用在剛體平面上的力F可以等效的平移到剛體上的任一點，但必須附加一個力偶矩M，其力偶矩的大小等于原力對該點之矩。

2．力系的簡化3．簡化結(jié)果平面匯交力系與平面力偶系分別合成，平面匯交力系合成為一個合力叫主矢。平面力偶系合成為一個合力偶叫主矩。主矢與簡化中心的位置有關(guān)

主矩與簡化中心的位置無關(guān)

大小方向3.5平面任意力系平衡方程及應(yīng)用一、平面任意力系的平衡方程1．平衡條件平面任意力系平衡的必要和充分條件是：力系的主矢和對任一點的主矩分別等于零。FRˊ＝∑F=０MO＝∑M0(F)=０2．平衡方程式

ΣFx

＝

0

ΣFy

＝

0

ΣＭO（Ｆ）＝

0力系中各力在兩個任意選取的直角坐標軸上的投影的代數(shù)和分別為零；并且各力對任意點的力矩的代數(shù)和也為零。平面任意力系可以求解三個未知力。二、解題步驟和方法1．確定研究對象，畫受力圖。2．選擇受力圖上方向相同的各力的作用方向作為坐標軸的方向，設(shè)兩個以上未知力的交點作為矩心，運用平衡方程列平衡方程。3．解平衡方程，求出未知約束反力的大小，若解出結(jié)果為正，表明該力的受力方向與假定的受力方向相同；若解出結(jié)果為負，表明該力的受力方向與假定的受力方向相反。例1如圖所示懸臂梁，已知梁長L＝2m，所受載荷F=100N,求固定端A處的約束反力。

解：

受力分析1）取梁AB為研究對象2）畫出AB梁的受力圖3）在受力圖上建立直角坐標系A(chǔ)xy4）運用平衡方程列出平衡方程∑Fx=0FAX－Fcos30?＝0∑Fy=0FAy－Fsin30?＝0∑MA(F)=0MA－FLsin30?＝05)解平衡方程FAx=86.6NFAy=50NMA=100Nm例2如圖所示汽車維修用的定滑輪起重裝置，已知定滑輪一端懸掛一物重G＝500N，另一端施加一傾斜角為30°的拉力FT，使物體A勻速上升，求定滑輪支座O處的約束力。解：1）取定滑輪為研究對象2）畫出滑輪的受力圖3）建立直角坐標系Oxy4）列出平衡方程

∑Fx=0

FOx－FTcos30?＝0∑Fy=0

FOy－FTsin30?－G＝0其中，因不考慮摩擦有：

FT=G=500N

Foy=250NFox=433N例3聯(lián)軸器由兩個法蘭盤和連接兩者的四個螺栓組成。四根螺栓均勻分布在直徑為400mm的同一圓周上。已知力偶矩M=2.5kNm，設(shè)每根螺栓的材料和直徑均相同，所承受的力的大小也相等，試求每個螺栓所承受的力。解:1）研究對象法蘭盤2）畫受力圖

4根螺栓的約束力F1=F2=F3=F4

3）運用平衡方程列方程F1=F2=F3=F4=3.125kN例4拆裝汽車發(fā)動機的回轉(zhuǎn)式懸臂吊車如圖所示，橫梁AB長L=2.5m，拉桿CD傾斜角度α=30?，自重G1=0.5kN，電動葫蘆連同重物共重G2=1.5kN，當(dāng)電動葫蘆在圖示位置平衡時，a=2m，不計接觸處摩擦和自重，試求拉桿的拉力和鉸鏈A的約束反力。

解：1）選取橫梁AB為研究對象

2）畫出橫梁AB梁的受力圖

3）建立直角坐標系A(chǔ)xy

4）列出平衡方程∑Fx=0FAX－FBCcosα＝0

∑Fy=0FAy－G1－G2＋FBCsinα＝0

∑MA(F)=0FBCLsinα－G1L/2－G2a＝0∑Fx=0FAX－FBCcos30°＝0

∑Fy=0FAy－0.5－1.5＋FBCsin30°＝0

∑MA(F)=0FBC×2.5×sin30°－0.5×1.25－1.5×2＝0FBC=2.9kN（拉力）FAX=2.51kNFAy=0.55kN例5如圖所示夾緊加工汽車零件的夾緊機構(gòu)，已知：作用的水平力F=300Ｎ，桿OA＝0.2ｍ，桿AB＝0.4ｍ。求當(dāng)桿OA與鉛垂線OB的夾角α=30°，作用的水平力F=300Ｎ，時，夾頭作用于物體Ｍ的壓力。解：分別取銷子A和夾頭B為研究對象1）銷子Ａ，單獨畫出，受力分析，畫出受力圖

運用平衡方程列方程：2）夾頭，單獨畫出，受力分析，畫出受力圖運用平衡方程列方程：

解得

練習(xí)題汽車發(fā)動機曲柄滑塊機構(gòu)。設(shè)曲柄OB在水平位置時機構(gòu)平衡，已知，活塞所受爆發(fā)力為F，不計摩擦和自重。試求作用于曲柄上的力偶矩M和支座O處的約束力。

解

1）按照力的傳遞順序畫滑塊、連桿、曲柄的受力圖

2）取滑塊A為研究對象，列平衡方程

解得

3）以曲柄OB為研究對象，列平衡方程

其中解得

Ffmax=fFN

式中：FN——接觸面間的正壓力

(N)；

f——靜滑動摩擦系數(shù)，簡稱摩擦系數(shù)。它與接觸的兩物體的材料、表面狀況、溫度、濕度有關(guān)，和兩物體的接觸面積無關(guān)。

3.6摩擦與機械效率一、滑動摩擦1．靜滑動摩擦2．動滑動摩擦fˊ——為動摩擦系數(shù)，略小于靜摩擦系數(shù)。一般取fˊ≈f

二、機械效率輸出功率P與輸入功率Pd的比值，稱為機械效率。機械效率永遠小于1。三、考慮摩擦?xí)r構(gòu)件的平衡問題求解考慮摩擦?xí)r構(gòu)件的平衡問題，其方法和步驟與求解平面問題的解題方法相同，只是在畫受力圖時必須考慮摩擦力，摩擦力的方向與所研究的物體相對滑動趨勢(或相對運動)的方向相反。有幾處摩擦，就要在原有平衡方程的基礎(chǔ)上，增加幾個補充方程，補充方程按所研究的對象處于將動未動這種臨界狀態(tài)考慮。

ΣFx

＝

0

ΣFy

＝

0

ΣＭO（Ｆ）＝

0

Ffmax=fFN例1圖示為汽車的制動器。已知作用于鼓輪上的轉(zhuǎn)矩為M，鼓輪與制動片間的靜摩擦系數(shù)為f，試求維持制動器靜止所需的最小力Fmin。解：1）分別取制動臂和鼓輪為研究對象

2）對于鼓輪，列平衡方程

3）對于制動臂，列平衡方程

討論題1

如圖所示，物重G=20kN，用鋼絲繩經(jīng)過滑輪B再纏繞在鉸