《汽車機(jī)械基礎(chǔ)》第1章汽車機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)介目錄《汽車機(jī)械基礎(chǔ)》課程介紹01021.1燃油車的總體構(gòu)造0304第1章汽車機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)介本章小結(jié)051.2純電動(dòng)汽車的機(jī)械系統(tǒng)《汽車機(jī)械基礎(chǔ)》課程介紹1.課程的主要內(nèi)容、地位及作用01《汽車機(jī)械基礎(chǔ)》作為汽車制造與試驗(yàn)技術(shù)專業(yè)的一門綜合性的專業(yè)基礎(chǔ)課，涵蓋了工程力學(xué)、汽車常用結(jié)構(gòu)材料及運(yùn)行材料、常用機(jī)構(gòu)及機(jī)械傳動(dòng)、液壓及氣壓傳動(dòng)基礎(chǔ)等知識(shí)，是學(xué)習(xí)《汽車發(fā)動(dòng)機(jī)構(gòu)造與維修》、《汽車底盤構(gòu)造與維修》和《汽車維護(hù)與保養(yǎng)》等專業(yè)課程的基礎(chǔ)。02通過(guò)本課程的學(xué)習(xí)，同學(xué)們能夠熟悉汽車構(gòu)件的受力特點(diǎn)及受力分析方法，掌握汽車零部件使用的材料，汽車運(yùn)行都需要哪些材料以及對(duì)各類運(yùn)行材料的要求；掌握汽車運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的主要傳動(dòng)形式和傳動(dòng)原理，從而更好的理解汽車的工作過(guò)程。2.本課程各模塊與其它專業(yè)課的聯(lián)系0401020301模塊1：汽車的機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)介——對(duì)燃油車及新能源車的總體構(gòu)造有一個(gè)基本認(rèn)識(shí)，熟悉一些本課程中涉及的汽車常見零部件，以更好的理解本課程其它模塊的知識(shí)。模塊2：汽車工程力學(xué)知識(shí)——分析汽車零部件的受力情況，理解其變形特點(diǎn)，是汽車變形修復(fù)的基礎(chǔ)；也是專升本重點(diǎn)考查內(nèi)容。模塊3：汽車常用材料——掌握汽車零部件的常用材料及熱加工工藝，掌握汽車運(yùn)行材料的基礎(chǔ)知識(shí)，會(huì)選用汽車運(yùn)行材料，是汽車維護(hù)保養(yǎng)的基礎(chǔ)；模塊4：汽車常用機(jī)構(gòu)及機(jī)械傳動(dòng)——掌握平面連桿機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)、鏈傳動(dòng)、齒輪傳動(dòng)、螺旋傳動(dòng)的工作原理及在汽車中的應(yīng)用；掌握汽車零部件的聯(lián)接方式，汽車常用軸及軸承的特點(diǎn)；熟悉聯(lián)軸器、離合器和制動(dòng)器的工作原理及在汽車中的應(yīng)用?！嚢l(fā)動(dòng)機(jī)、底盤構(gòu)造的基礎(chǔ)。模塊5：汽車液壓及氣壓傳動(dòng)常識(shí)——掌握液壓傳動(dòng)和氣壓傳動(dòng)的特點(diǎn)及原理，熟悉其在汽車中的應(yīng)用。

第一章汽車機(jī)械系統(tǒng)簡(jiǎn)介知識(shí)目標(biāo)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；理解汽車動(dòng)力的傳動(dòng)路線。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；熟悉燃油車及純電動(dòng)汽車的總體構(gòu)造；能力目標(biāo)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；能正確描述燃油車各組成部分的作用；能正確描述純電動(dòng)車的組成及各機(jī)械裝置的作用。1.1燃油車的總體構(gòu)造1.1燃油車的總體構(gòu)造汽車從誕生至今已經(jīng)有130多年了，其基本構(gòu)造經(jīng)歷了從簡(jiǎn)單到復(fù)雜、從傳統(tǒng)到現(xiàn)代化的過(guò)程。早期的汽車結(jié)構(gòu)沿用了馬車的設(shè)計(jì)，車身由木材制成且沒有車架，承載能力差且安全性低。隨著工業(yè)技術(shù)的發(fā)展，汽車結(jié)構(gòu)逐漸現(xiàn)代化一、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。圖1

典型轎車的四大組成二、典型轎車的總體結(jié)構(gòu)圖2所示為典型轎車的總體結(jié)構(gòu)，圖中2為發(fā)動(dòng)機(jī)，其作用是通過(guò)燃燒燃油為汽車提供動(dòng)力，是整車的動(dòng)力來(lái)源，被稱為汽車的“心臟”。底盤接受來(lái)自發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力，使汽車產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)，并保證汽車按照駕駛員的操縱正常行駛，圖1-2中5、6、7、8、9、1、0、12、17、18都屬于底盤。車身是駕駛員工作的場(chǎng)所，也是裝載乘客和貨物的場(chǎng)所，圖1-2中1、13、14、15、16都屬于車身。汽車電氣設(shè)備的作用是保證駕駛輔助系統(tǒng)工作的可靠性和汽車基本功能的使用，同時(shí)為汽車娛樂(lè)和通訊設(shè)施供電，圖1-2中3、4、11都屬于電氣設(shè)備。圖2

典型轎車的主要總成和部件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-前懸架圖3典型轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車中所處的位置圖3所示為典型轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)在汽車中所處的位置。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(rùn)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)。這里我們主要介紹汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的基本構(gòu)造。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。三、發(fā)動(dòng)機(jī)1、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-曲軸帶輪圖4汽油發(fā)動(dòng)機(jī)的總體結(jié)構(gòu)觀察汽油發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)圖，看看有你認(rèn)識(shí)的部件嗎？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2、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，如圖5所示。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)。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-曲軸圖5曲柄連桿機(jī)構(gòu)的組成曲柄連桿機(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(guò)連桿轉(zhuǎn)換成曲軸的旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)，并通過(guò)曲軸向外輸出動(dòng)力。觀察下面動(dòng)態(tài)圖，試試說(shuō)明曲柄連桿機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程。3、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(guò)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(guò)程。曲軸通過(guò)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-氣門彈簧座圖6配氣機(jī)構(gòu)的組成曲軸通過(guò)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。觀看下面動(dòng)態(tài)圖，描述配氣機(jī)構(gòu)的工作過(guò)程。4、燃油供給系統(tǒng)

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-排氣管圖7燃油供給系統(tǒng)的組成觀察燃油供給系統(tǒng)的組成圖片，認(rèn)識(shí)各部分零部件。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。5、點(diǎn)火系統(tǒng)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-火花塞觀察點(diǎn)火系統(tǒng)的組成圖片，認(rèn)識(shí)各部分零部件。圖8點(diǎn)火系統(tǒng)的組成點(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，從而產(chǎn)生動(dòng)力驅(qū)動(dòng)活塞運(yùn)動(dòng)。點(diǎn)火系統(tǒng)的功用6、潤(rùn)滑系統(tǒng)發(fā)動(dòng)機(jī)工作時(shí)，有些運(yùn)動(dòng)零件之間存在高速的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，這種相對(duì)運(yùn)動(dòng)會(huì)導(dǎo)致零件表面產(chǎn)生摩擦，加速磨損，為了減輕磨損，減小摩擦阻力，延長(zhǎng)使用壽命，發(fā)動(dòng)機(jī)上都必須有潤(rùn)滑系統(tǒng)。討論：汽車為什么需要潤(rùn)滑系統(tǒng)？圖9

潤(rùn)滑系統(tǒng)結(jié)構(gòu)1-機(jī)油泵2-油底殼3-機(jī)油濾清器4-安全閥5-潤(rùn)滑油道觀察潤(rùn)滑系統(tǒng)的組成圖片，認(rèn)識(shí)各組成部分。潤(rùn)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(rùn)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。7、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)？圖10

冷卻系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖8、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(guò)程，稱為發(fā)動(dòng)機(jī)的啟動(dòng)。思考：你覺得汽車啟動(dòng)指的是什么？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)。觀察啟動(dòng)系統(tǒng)的組成圖片，認(rèn)識(shí)各組成部分。圖11

啟動(dòng)系統(tǒng)結(jié)構(gòu)圖

四、汽車底盤觀察下面圖片——坦克500的底盤，討論汽車底盤的作用？底盤是用來(lái)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。1-轉(zhuǎn)向系2-制動(dòng)系3-傳動(dòng)系4-行駛系觀察汽車底盤的組成圖片，認(rèn)識(shí)各組成部分。下面分別來(lái)介紹轉(zhuǎn)向系、制動(dòng)系、傳動(dòng)系和行駛系的組成及功用。1、傳動(dòng)系1-發(fā)動(dòng)機(jī)2-變速器3-傳動(dòng)軸4-萬(wàn)向節(jié)5-主減速器和差速器6-半軸觀察底盤傳動(dòng)系的組成圖片，認(rèn)識(shí)各組成部分。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(guò)離合器傳給變速器2，再通過(guò)傳動(dòng)軸3、萬(wàn)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。傳動(dòng)系統(tǒng)主要由離合器、變速器、萬(wàn)向節(jié)、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋組成。2、行駛系（1）行駛系的組成行駛系主要由車架、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-車輪觀察底盤行駛系的組成圖片，認(rèn)識(shí)各組成部分。行駛系接受發(fā)動(dòng)機(jī)經(jīng)傳動(dòng)系統(tǒng)傳來(lái)的轉(zhuǎn)矩，通過(guò)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。（2）行駛系的功用2、行駛系3、轉(zhuǎn)向系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)向臂觀察底盤轉(zhuǎn)向系的組成圖片，認(rèn)識(shí)各組成部分。你能說(shuō)出圖中各部分的名稱嗎？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(guò)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)。轉(zhuǎn)向系的功用轉(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。4、制動(dòng)系汽車制動(dòng)系的作用：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)管路說(shuō)說(shuō)汽車制動(dòng)系的作用？

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。觀察車身結(jié)構(gòu)圖，結(jié)合你對(duì)汽車的認(rèn)知，說(shuō)說(shuō)車身都包括哪些部件？

六、電氣設(shè)備根據(jù)你對(duì)汽車認(rèn)知，說(shuō)說(shuō)你知道的汽車電氣設(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(lái)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。汽車中的電氣設(shè)備

六、電氣設(shè)備1.燃油車的基本組成：發(fā)動(dòng)機(jī)、底盤、車身、電氣設(shè)備2.發(fā)動(dòng)機(jī)的基本組成：二機(jī)構(gòu)、五系統(tǒng)二機(jī)構(gòu)曲柄連桿機(jī)構(gòu)配氣機(jī)構(gòu)主要零部件？活塞、活塞環(huán)、活塞銷、連桿、連桿螺栓、連桿軸瓦、連桿螺母、曲軸、飛輪等；凸輪軸正時(shí)皮帶、凸輪軸正時(shí)帶輪、張緊輪、曲軸正時(shí)帶輪、凸輪軸、氣門、氣門彈簧、氣門彈簧座等。主要零部件？燃油車總體構(gòu)造總結(jié)五系統(tǒng)燃油供給系統(tǒng)點(diǎn)火系統(tǒng)潤(rùn)滑系統(tǒng)冷卻系統(tǒng)啟動(dòng)系統(tǒng)主要零部件？主要零部件？燃油箱、燃油泵、燃油濾清器、燃油壓力調(diào)節(jié)器及噴油器等點(diǎn)火信號(hào)發(fā)生器、點(diǎn)火控制器、分電器、點(diǎn)火線圈和火花塞等主要零部件？主要零部件？主要零部件？油底殼、潤(rùn)滑油道、機(jī)油泵、機(jī)油濾清器和一些閥門等水冷發(fā)動(dòng)機(jī)的冷卻系通常由冷卻水套、水泵、風(fēng)扇、水箱、節(jié)溫器等蓄電池、點(diǎn)火開關(guān)、起動(dòng)機(jī)燃油車總體構(gòu)造總結(jié)3.底盤的基本組成：傳動(dòng)系、行駛系、轉(zhuǎn)向系和制動(dòng)系

傳動(dòng)系統(tǒng)：離合器、變速器、萬(wàn)向節(jié)、傳動(dòng)軸和驅(qū)動(dòng)橋

行駛系：車架、車橋（也稱車軸）、懸架和車輪

制動(dòng)系統(tǒng)：傳動(dòng)裝置、制動(dòng)器、液壓或氣壓供能裝置等

轉(zhuǎn)向系：方向盤、轉(zhuǎn)向軸、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向橫拉桿、轉(zhuǎn)向臂燃油車總體構(gòu)造總結(jié)4.車身的基本組成：5.汽車電氣設(shè)備：蓄電池、發(fā)電機(jī)、電動(dòng)機(jī)、照明、儀表和信號(hào)裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)點(diǎn)火系統(tǒng)部件等。此外，現(xiàn)代汽車上裝用各種電子設(shè)備如微處理機(jī)、中央計(jì)算機(jī)系統(tǒng)及各種人工智能裝置等。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；燃油車總體構(gòu)造總結(jié)觀看下面幾幅圖片，說(shuō)說(shuō)你能想到什么？染！環(huán)境污汽車作為石油下游需求的重點(diǎn)行業(yè)之一，每年消耗的石油量較多，國(guó)家重視新能源汽車的發(fā)展，以求用新能源汽車逐步替代燃油車。近年來(lái)，我國(guó)新能源汽車的產(chǎn)銷量整體呈上漲態(tài)勢(shì)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2024年1-11月，新能源汽車產(chǎn)銷分別完成1134.5萬(wàn)輛和1126.2萬(wàn)輛，同比分別增長(zhǎng)34.6%和35.6%?。因此，我們有必要了解新能源汽車的機(jī)械系統(tǒng)。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。1-電動(dòng)機(jī)2-底盤3-電氣設(shè)備4-車身純電動(dòng)車的基本組成純電動(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。一、純電動(dòng)汽車的組成純電動(dòng)汽車底盤觀察純電動(dòng)車底盤圖片，說(shuō)說(shuō)與燃油車底盤的區(qū)別？從外表沒有太大差別，新能源汽車和燃油車的底盤基礎(chǔ)結(jié)構(gòu)保持一致，都是作為車輛的支撐骨架，確保行駛穩(wěn)定性。它們都承載著駕駛者、乘客以及車輛的其他重要部件，提供必要的支撐作用。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。新能源汽車的底盤重心在于電池，這部分重量與傳統(tǒng)燃油車的發(fā)動(dòng)機(jī)不同。電機(jī)取代了發(fā)動(dòng)機(jī)，提供了電動(dòng)驅(qū)動(dòng)，減少了復(fù)雜的機(jī)械結(jié)構(gòu)。

二、傳動(dòng)裝置純電動(dòng)汽車的傳動(dòng)裝置相較于傳統(tǒng)汽車更為簡(jiǎn)化：1.純電動(dòng)汽車省略了傳統(tǒng)汽車中的機(jī)械變速器，因?yàn)槠潆姍C(jī)的啟動(dòng)扭矩足夠強(qiáng)大，能夠輕松使靜止的車輛起步并提升速度；

2.電動(dòng)汽車的傳動(dòng)裝置僅需調(diào)控電機(jī)的旋轉(zhuǎn)速度，無(wú)需借助齒輪機(jī)構(gòu)來(lái)增大電機(jī)的輸出扭矩，從而使得傳動(dòng)裝置更為簡(jiǎn)潔。（a）固定速比減速器（b）兩檔減速器純電動(dòng)車的傳動(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。傳動(dòng)裝置中的相關(guān)知識(shí)將在第四模塊學(xué)習(xí)。

二、傳動(dòng)裝置

三、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(guò)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。

四、制動(dòng)裝置新能源電動(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。本章小結(jié)本章小結(jié)1.傳統(tǒng)燃油汽車的機(jī)械組成：略2.純電動(dòng)汽車機(jī)械系統(tǒng)組成傳動(dòng)裝置、行駛裝置、轉(zhuǎn)向裝置、制動(dòng)裝置減速器、傳動(dòng)軸、差速器車架、車橋、車輪和懸架轉(zhuǎn)向操縱機(jī)構(gòu)、轉(zhuǎn)向器、轉(zhuǎn)向傳動(dòng)機(jī)構(gòu)制動(dòng)器和制動(dòng)傳動(dòng)裝置本章學(xué)習(xí)的燃油車及電動(dòng)汽車的機(jī)械零部件都將在后續(xù)的課程模塊中涉及到，熟悉了這些零部件將會(huì)更好的理解相關(guān)知識(shí)。第2章運(yùn)動(dòng)構(gòu)件受力分析主講教師：目錄本章學(xué)習(xí)目標(biāo)01022.2平面匯交力系03042.1靜力學(xué)基礎(chǔ)2.4摩擦052.5剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)06本章小結(jié)072.3力矩與力偶本章學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)掌握受力分析的方法；掌握剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn)。正確理解力矩、力偶和摩擦的概念與應(yīng)用；掌握靜力學(xué)基本概念和公理及應(yīng)用；能力目標(biāo)能對(duì)汽車零部件進(jìn)行正確的受力分析；能說(shuō)明摩擦在汽車中的應(yīng)用；能正確描述剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)的特點(diǎn)。2.1靜力學(xué)基礎(chǔ)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、力的三要素和力表示方法；3.熟悉靜力學(xué)的公理及其應(yīng)用。靜力學(xué)是從公元前三世紀(jì)開始發(fā)展的，奠基者是古希臘的數(shù)學(xué)家阿基米德。阿基米德在靜力學(xué)領(lǐng)域做出了許多重要的貢獻(xiàn)，包括杠桿原理和浮力定律等。

思政切入點(diǎn)：阿基米德的創(chuàng)新精神——閱后請(qǐng)刪除靜力學(xué)主要研究物體在力的作用下處于平衡的規(guī)律。

2.1靜力學(xué)基礎(chǔ)1.靜力學(xué)基本概念（1）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)。（2）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。一、靜力學(xué)的基本概念和基本公理運(yùn)動(dòng)是物質(zhì)存在的形式，平衡是相對(duì)的、暫時(shí)的。強(qiáng)調(diào)：力是不能脫離實(shí)際物體而存在的；一個(gè)物體受到力的作用，必有其他物體對(duì)它施加了這種作用，一個(gè)孤立的物體不存在力的作用，即有受力物體必有施力物體。因此，在分析物體受力時(shí)，需分清受力物體和施力物體。力對(duì)物體的作用取決于力的大小、力的方向和力的作用點(diǎn)三個(gè)要素。任何一個(gè)要素改變時(shí)，力對(duì)物體的作用效果都會(huì)發(fā)生變化。②力的三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。力的大小表示物體間相互作用程度的強(qiáng)弱，它的單位為牛頓（N）或千牛（KN）。力的方向表示力作用的方向，即力的指向。重力G的方向是豎直向下的，而力F的方向是豎直向上的。力的作用點(diǎn)表示力在物體上作用的位置，如圖示中重力G作用在重心O點(diǎn)，力F作用在A點(diǎn)。一、靜力學(xué)的基本概念和基本公理③力的表示方法：力既有大小又有方向，這種物理量在力學(xué)中被稱為矢量。只考慮大小的物理量稱為標(biāo)量，如長(zhǎng)度、時(shí)間、溫度、質(zhì)量等。力的三要素可用一個(gè)帶箭頭的線段來(lái)表示，通常稱為有向線段。一、靜力學(xué)的基本概念和基本公理（3）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)模型力的平行四邊形公理：二力平衡公理：加減平衡力系公理：作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成一個(gè)合力。合力的作用點(diǎn)仍在該點(diǎn)，合力的大小和方向由這兩個(gè)力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來(lái)確定。作用于剛體上的兩個(gè)力，使剛體處于平衡狀態(tài)的必要與充分條件是：這兩個(gè)力的大小相等，方向相反，且作用在同一直線上。在已知力系上加上或減去任意的平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用。一、靜力學(xué)的基本概念和基本公理2.靜力學(xué)的基本公理推論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：剛體受三個(gè)力而保持平衡，若其中兩個(gè)力的作用線匯交于一點(diǎn)，則此三力必在同一平面內(nèi)，且第三個(gè)力的作用線通過(guò)匯交點(diǎn)。2.靜力學(xué)的基本公理兩物體間相互作用的力總是同時(shí)存在，且大小相等、方向相反、沿同一直線，分別作用在兩個(gè)物體上。相互作用力之一為作用力，另一力則為反作用力，對(duì)應(yīng)于每個(gè)作用力，必有一個(gè)與其大小相等、方向相反且在同一直線上的反作用力。一般用F'表示力F的反作用力2.靜力學(xué)的基本公理1、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(lái)說(shuō)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。二、約束與約束力2、常見約束類型及其約束力（1）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。柔索約束的約束反力：因柔索只能承受拉力，所以柔索約束對(duì)物體的約束反力恒為拉力，作用在接觸點(diǎn)，方向沿著繩索背離物體。通常用FT表示這類約束反力。二、約束與約束力（2）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。約束反力：作用于接觸點(diǎn)，方向沿接觸表面的公法線指向被約束的物體，使物體受到一個(gè)法向壓力作用。因此，這種約束反力又稱為法向反力，通常用FN表示。2、常見約束類型及其約束力（3）鉸鏈約束：由鉸鏈構(gòu)成的約束稱為鉸鏈約束。這種約束是由兩個(gè)帶有圓孔的物體通過(guò)圓柱銷聯(lián)接構(gòu)成的，其接觸面是光滑的。鉸鏈約束實(shí)例鉸鏈約束實(shí)例——汽車中的曲柄連桿機(jī)構(gòu)2、常見約束類型及其約束力固定鉸鏈支座——用圓柱銷聯(lián)接的兩構(gòu)件中，有一個(gè)是固定件，稱為固定鉸鏈支座?；顒?dòng)鉸鏈支座——鉸鏈支座下面裝上幾個(gè)圓柱形滾子時(shí)，支座可以在滾子上任意左右作相對(duì)運(yùn)動(dòng)。工程上常用鉸鏈將橋梁、起重機(jī)的起重臂等結(jié)構(gòu)與支撐面或機(jī)架聯(lián)接起來(lái)，就構(gòu)成鉸鏈支座。常見的鉸鏈支座有固定鉸鏈支座和活動(dòng)鉸鏈支座兩種。二力桿——雙端鉸鏈聯(lián)接的剛性桿件，當(dāng)其本身不受主動(dòng)力作用時(shí)，其約束反力的方向沿桿件兩端鉸鏈中心的連線。特例2、常見約束類型及其約束力（4）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。它使被約束的物體既不能轉(zhuǎn)動(dòng)，又不能移動(dòng)。

固定端約束的約束反力：表示為兩個(gè)相互垂直的分力Fx、Fy和一個(gè)阻止轉(zhuǎn)動(dòng)的反力矩M。2、常見約束類型及其約束力（5）徑向軸承（向心軸承）：軸承約束是工程中常用的支撐形式，具體應(yīng)用及特點(diǎn)將在以后章節(jié)中學(xué)習(xí)。在徑向軸承約束中，軸可以在孔內(nèi)任意轉(zhuǎn)動(dòng)，也可以沿孔的中心線移動(dòng)，但軸承限制了軸沿孔的徑向向外的位移。約束反力：如果忽略摩擦力，當(dāng)軸和軸承在某點(diǎn)A光滑接觸時(shí)，軸承對(duì)軸的約束力FA作用于接觸點(diǎn)A上，且沿公法線指向軸心。由于接觸點(diǎn)A不能預(yù)先確定，因此可用通過(guò)軸心的兩個(gè)正交分力Fx和Fy表示。軸承實(shí)物徑向軸承的約束反力2、常見約束類型及其約束力總結(jié)：各種類型的約束及約束力約束類型約束力類型作用點(diǎn)方向柔索約束光滑接觸面約束鉸鏈約束固定端約束徑向軸承約束拉力接觸點(diǎn)沿繩索背離物體法向壓力（法向約束力）接觸點(diǎn)沿接觸面公法線指向被約束物體類似光滑接觸面約束接觸點(diǎn)固定鉸鏈支座：作用線通過(guò)圓柱銷中心，具體方向未知兩個(gè)互相垂直的分力和一個(gè)阻止轉(zhuǎn)動(dòng)的反力矩接觸點(diǎn)未知接觸點(diǎn)未知活動(dòng)鉸鏈支座：垂直于支承面，且通過(guò)鉸鏈中心類似光滑接觸面約束三、受力分析與受力圖在工程實(shí)際中，常常需要求出各構(gòu)件所受的力，確定物體受到幾個(gè)力的作用、每個(gè)力的作用點(diǎn)及作用方向的過(guò)程稱為物體的受力分析。為清楚地表示物體的受力情況，必須把所研究的物體（研究對(duì)象）從周圍的物體（約束）中分離出來(lái)（即取分離體），畫出其簡(jiǎn)圖，并表示出它所受到的全部力，稱為物體的受力圖。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。三、受力分析與受力圖例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，連桿為輕質(zhì)桿，此處忽略其重力，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。ABC分析：該系統(tǒng)中零部件主要有：曲柄AB、連桿BC和滑塊C，需要對(duì)這三個(gè)零部件進(jìn)行受力分析并畫出受力圖。三、受力分析與受力圖（1）連桿BC的受力圖：因BC為二力桿，根據(jù)二力桿的特點(diǎn)可知：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。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。三、受力分析與受力圖（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。三、受力分析與受力圖（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。三、受力分析與受力圖例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。觀察三鉸鋼架，思考兩個(gè)鋼架受到幾個(gè)力的作用？三、受力分析與受力圖解：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。三、受力分析與受力圖（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。2.2平面匯交力系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)。平面匯交力系，它是平面力系中最簡(jiǎn)單的一種情況。在工程實(shí)際中，如起重機(jī)的吊鉤，機(jī)構(gòu)的鉸接點(diǎn)（如圖示）等都是平面匯交力系的實(shí)例。一、概念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。二、平面匯交力系合成的幾何法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。二、平面匯交力系合成的幾何法由于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(zhǎng)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。二、平面匯交力系合成的幾何法例1：已知鋼軌重量G=10KN，吊索之間夾角為α（如圖所示），分別計(jì)算α=60o和α=90o時(shí)吊索的拉力，并分析當(dāng)α逐漸增加時(shí)，拉力如何變化？二、平面匯交力系合成的幾何法（1）進(jìn)行受力分析因?yàn)楦髁R交于吊鉤A，取吊鉤A為研究對(duì)象，并畫出吊鉤的受力圖（如圖b）。其上作用有吊索拉力FT、FT1和FT2。顯然FT的大小等于鋼軌重量G。吊鉤在力FT、FT1和FT2組成的平面匯交力系的作用下處于平衡狀態(tài)。（2）定比例尺選取某長(zhǎng)度代表5KN，作力多邊形如圖c所示。（3）計(jì)算力的大小量出所求力的長(zhǎng)度，通過(guò)比例換算，可得出：α=60o時(shí)：FT1=FT2=5.78KNα=90o時(shí)：FT1=FT2=7.07KN（4）從題可以看出，α增大，吊索的拉力也增大。因此，在起吊重物時(shí)，

取較長(zhǎng)的吊索使α減小，可使拉力減小。例題解題過(guò)程：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(zhǎng)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。3.平面匯交力系平衡的幾何條件1.力在坐標(biāo)軸上的投影當(dāng)力與坐標(biāo)軸垂直時(shí)，力在該軸上的投影為零；力與坐標(biāo)軸平行時(shí)，其投影的絕對(duì)值等于力本身的大小。如圖所示，過(guò)力F兩端分別向坐標(biāo)軸引垂線，得垂足a、b和a′、b′，則線段ab和a′b′分別為力F在x軸和y軸上的投影，分別用Fx、Fy表示。力在坐標(biāo)軸上的投影是代數(shù)量，沒有方向，但有正負(fù)區(qū)別，投影的正負(fù)號(hào)規(guī)定為：從a到b（或a′到b′）的指向與坐標(biāo)軸的正向相同為正，反之為負(fù)。設(shè)力F與

x軸所夾銳角為α則有：三、平面匯交力系的解析法平面匯交力系F1、F2、F3組成的力多邊形，F(xiàn)為合力。將力多邊形中的各力投影到x軸上，得：Fx=

Od，F(xiàn)1x=

Oa，F(xiàn)2x=ab，F(xiàn)3x=

bc由圖可見：Od=Oa+ab-bc所以：同理可得：由此可得合力投影定理：合力在任一軸上的投影等于各分力在同一軸上投影的代數(shù)和。2.合力投影定理解析法求平面匯交力系的合力是根據(jù)合理投影定理，先求出力系中所有各力在坐標(biāo)軸上的投影的代數(shù)和，得到合力F在這兩坐標(biāo)軸上的投影Fx、Fy，根據(jù)公式可求出合力的大小和方向。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：平面匯交力系的平衡方程例2用解析法求吊索的拉力。3.列平衡方程求解。

∑Fx=0，F(xiàn)T2sinα/2-FT1sinα/2=0

（1）

∑Fy=0，F(xiàn)T-FT1cosα/2-FT2cosα/2=0（2）可得FT1=FT2=FT/2cosα/2由于FT=G，可得FT1=FT2=G/2cosα/2取吊鉤A為研究對(duì)象，畫受力圖；取坐標(biāo)軸x、y如圖所示；觀察擰螺母的過(guò)程，分析螺母的受力情況？作用在物體上的力，有時(shí)能使物體移動(dòng)，如開關(guān)門窗；有時(shí)能使物體轉(zhuǎn)動(dòng)，比如上面圖示中用扳手?jǐn)Q螺母，螺母是在力的作用下，繞一軸線轉(zhuǎn)動(dòng)。力學(xué)中用力矩來(lái)度量力使物體繞一定點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的效果。2.3力矩與力偶學(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。2.3力矩和力偶一、力矩與力偶的概念當(dāng)擰緊螺母時(shí)，力F使扳手和螺母繞螺桿中心O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的這種轉(zhuǎn)動(dòng)效果不僅與力F的大小有關(guān)，還與轉(zhuǎn)動(dòng)中心O到力F的作用線的垂直距離d有關(guān)。因此，用F與d的乘積來(lái)表示力F使物體繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的效果，稱之為力F對(duì)O點(diǎn)的矩，以符號(hào)Mo(F)表示，單位為N·m。1.力矩討論：擰螺母時(shí)，力F對(duì)螺母的轉(zhuǎn)動(dòng)效果與哪些因素有關(guān)？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?d矩心：O點(diǎn)稱為力矩中心；力臂：矩心O到力F作用線的垂直距離。力F使扳手繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的方向不同，作用效果也不同，由于在平面問(wèn)題中，力使物體繞矩心的轉(zhuǎn)動(dòng)只有順時(shí)針和逆時(shí)針兩種，因此規(guī)定：力使物體繞矩心逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)力矩為正，反之為負(fù)。由力矩定義可知，力矩在下列兩種情況下等于零：（1）力等于零；（2）力的作用線通過(guò)矩心，即力臂等于零。一、力矩與力偶的概念平面匯交力系的合力對(duì)平面內(nèi)任一點(diǎn)的矩，等于力系中各分力對(duì)于該點(diǎn)力矩的代數(shù)和，這種關(guān)系稱為合力矩定理。Mo(F)=Mo(F1)+Mo(F2)+……+Mo(Fn)=∑Mo(Fi)例1如圖3-2所示，求桿件上作用的力F對(duì)A點(diǎn)的矩。已知F=100N，AC=80mm，BC=15mm，α=30o。2、合力矩定理解一：根據(jù)力矩的定義求解。解二：根據(jù)合力矩定理求解。先求出矩心A到力F作用線的垂直距離即力臂：d=ACsinα-BCcosα可得：MA(F)=F·d=F(ACsinα-BCcosα)=2.7N·m則有：MA(F)=MA(F1)+MA(F2)=F1·AC-F2·BC=F·ACsinα-F·Bccosα=2.7N·m將力F分解為沿CB方向和AB方向的兩個(gè)分力F1

和F2；2、合力矩定理3.力偶和力偶矩總結(jié)：方向盤、瓶蓋、鑰匙上通常受到大小相等、方向相反但作用線不在一條直線上的兩個(gè)平行力的作用。觀察司機(jī)用雙手轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤以及用手指擰瓶蓋或旋轉(zhuǎn)鑰匙開鎖時(shí)，方向盤、瓶蓋、和鑰匙的受力情況？這對(duì)力作用線不在一條直線上，因此不能平衡，而使物體轉(zhuǎn)動(dòng)。這種作用在一個(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。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。力偶用符號(hào)（F，F(xiàn)′）表示。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?lè)较蜣D(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為正，逆時(shí)針轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)為負(fù)。

力偶中兩個(gè)力之間的垂直距離d稱為力偶臂，力偶中兩個(gè)力作用線所確定的平面稱為力偶作用面。物體在力偶作用下將繞垂直于力偶作用面的軸轉(zhuǎn)動(dòng)。物體受力偶作用時(shí)產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)效果，用力偶中力的大小與力偶臂的乘積來(lái)度量，稱為力偶矩。力偶矩的單位與力矩的單位相同，為N·m。3.力偶和力偶矩力偶對(duì)物體的作用效果由三個(gè)要素決定：（1）力偶矩的大??；（2）力偶的轉(zhuǎn)向；（3）力偶的作用面。

力偶與力矩都能使物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，但力矩對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)與其矩心的位置有關(guān)，而力偶對(duì)其作用面內(nèi)任一點(diǎn)的力矩為一常數(shù)即其力偶矩，因此，力偶可用力和力偶臂表示，也可用一端帶箭頭的弧線來(lái)表示。三要素完全相同的力偶稱為等效力偶。4.力偶的性質(zhì)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。二、平面力偶系的合成與平衡條件例：如圖所示，根據(jù)梁AB的約束及載荷情況，求出A、B兩支座的約束反力。解：（1）取梁為研究對(duì)象，畫其受力圖。

二、平面力偶系的合成與平衡條件（2）梁在已知力偶m和支座A、B的約束反力作用下處于平衡狀態(tài)。根據(jù)支座的類型，確定出支座B處約束反力FB的方向，又根據(jù)力偶的性質(zhì)，可知支座A處的約束反力FA應(yīng)與FB組成一對(duì)力偶（方向如圖所示），與已知力偶m平衡。因此，梁AB受一組平面力偶系作用，根據(jù)平面力偶系的平衡條件可得：∑mi=0，F(xiàn)B·a·cos60o-m=0FA=FB=2m/a二、平面力偶系的合成與平衡條件根據(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(lái)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。三、力的平移定理力的平移定理：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。分析：在使用絲錐攻螺紋時(shí)，要求雙手均勻用力，為什么？均勻用力時(shí)絲錐僅受到一個(gè)力偶作用。如用力不勻或單手用力，則絲錐要受到一個(gè)力和一個(gè)力偶的共同作用，這個(gè)力容易使絲錐折斷。三、力的平移定理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。2.4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。

一、滑動(dòng)摩擦與滾動(dòng)摩擦在水平桌面上放一重力為G的物塊，用細(xì)繩系住通過(guò)滑輪，下面吊一托盤放置砝碼，以調(diào)節(jié)作用于物塊上的水平拉力FT。當(dāng)拉力FT不夠大時(shí)，物塊僅有相對(duì)滑動(dòng)趨勢(shì)而不滑動(dòng)，表明桌面對(duì)物塊除法向反力FN外，還存在一個(gè)與FT方向相反的阻力Ff的作用。靜摩擦力的大小不是固定的數(shù)值。靜摩擦力也不能無(wú)限制地增大此時(shí)，所存在的摩擦力稱為靜滑動(dòng)摩擦力，簡(jiǎn)稱靜摩擦力。根據(jù)平衡條件：∑Fx=0，F(xiàn)N=G∑Fy=0，F(xiàn)T=Ff1.滑動(dòng)摩擦適當(dāng)增加砝碼時(shí)，即增大水平拉力FT，物塊仍可保持相對(duì)靜止而不滑動(dòng)，表明力Ff

可隨FT的增大而增大，即靜摩擦力的大小不是固定的數(shù)值。靜摩擦力也不能無(wú)限制地增大，當(dāng)力FT達(dá)到一定數(shù)值時(shí)，物塊將開始滑動(dòng)。物塊將要滑動(dòng)而尚未滑動(dòng)的狀態(tài)稱為臨界狀態(tài)。臨界狀態(tài)時(shí)，靜摩擦力達(dá)到最大值，稱為最大靜滑動(dòng)摩擦力，簡(jiǎn)稱最大靜摩擦力，用Ffm表示。1.滑動(dòng)摩擦實(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。式中fs為比例常數(shù)，稱為靜摩擦因數(shù)，其大小與接觸物體的材料及接觸表面的狀況（如粗糙度、潤(rùn)滑、濕度、溫度等）有關(guān)，而與接觸面積的大小無(wú)關(guān)。2.滑動(dòng)摩擦定律當(dāng)FT超過(guò)最大靜摩擦力Ffm時(shí)，物體將開始滑動(dòng)，這時(shí)在接觸面之間仍然存在阻礙滑動(dòng)的摩擦力，稱為動(dòng)滑動(dòng)摩擦力，簡(jiǎn)稱動(dòng)摩擦力，用F′表示。動(dòng)摩擦力沿接觸面與物體滑動(dòng)的方向相反。實(shí)驗(yàn)證明，動(dòng)摩擦力F′的大小與接觸面正壓力FN成正比，稱為動(dòng)摩擦定律。即F′=

fF

N式中f為動(dòng)摩擦因數(shù)，與接觸的兩物體的材料及接觸表面的狀況有關(guān)。通常動(dòng)摩擦因數(shù)小于靜摩擦因數(shù)。2.滑動(dòng)摩擦定律（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?FN綜合以上分析可知：考慮摩擦問(wèn)題時(shí)，應(yīng)分清物體所處的狀態(tài)，再根據(jù)平衡條件確定摩擦力。2.滑動(dòng)摩擦定律3.滾動(dòng)摩擦當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上滑動(dòng)（或由滑動(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)摩擦的產(chǎn)生是由于物體和平面接觸處的形變引起的。滾動(dòng)摩擦的形成物體受重力作用而壓入支承面，同時(shí)本身也受壓縮而變形，因而在向前滾動(dòng)時(shí)，接觸前方的支承面隆起，這使得支承面對(duì)物體的法向反力FN的作用點(diǎn)從最低點(diǎn)向前移，所以法向反力FN與重力G不在一條直線上，而形成了一個(gè)阻礙滾動(dòng)的力偶矩（稱為滾動(dòng)摩擦力矩），這就是滾動(dòng)摩擦。滾動(dòng)摩擦的大小用力偶矩來(lái)量度，且與正壓力成正比。一般來(lái)說(shuō)，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(lái)比較費(fèi)力。3.滾動(dòng)摩擦汽車有前輪驅(qū)動(dòng)、后輪驅(qū)動(dòng)、四輪驅(qū)動(dòng)等不同的驅(qū)動(dòng)形式，查閱資料分析各種不同驅(qū)動(dòng)形式對(duì)汽車輪胎摩擦力的影響？探究1、摩擦角圖示中法向反力FN與摩擦力Ff的合力FR來(lái)代替它們的作用，稱為全反力。可以看出，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。二、摩擦角與自鎖

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。二、摩擦角與自鎖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。2.自鎖分析：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(shuō)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(wú)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(shuō)。汽車中的曲軸、齒輪、飛輪、傳動(dòng)軸等的運(yùn)動(dòng)具有共同的特征，即：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)，簡(jiǎn)稱定軸轉(zhuǎn)動(dòng)。剛體內(nèi)固定不動(dòng)的直線稱為剛體的軸。探究：觀察汽車中的曲軸、齒輪、飛輪、傳動(dòng)軸的運(yùn)動(dòng)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。2.5剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)問(wèn)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)。減速箱中齒輪的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，具有如下特征：(1)剛體內(nèi)軸上所有各點(diǎn)都保持固定不動(dòng)。(2)剛體內(nèi)不在軸上的其他各點(diǎn)，都在通過(guò)各該點(diǎn)、并垂直于軸的平面內(nèi)繞軸作圓周運(yùn)動(dòng)，圓心就是這些平面分別與軸的交點(diǎn)，半徑就是各該點(diǎn)與軸的垂直距離。(3)剛體內(nèi)各點(diǎn)在同一時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過(guò)的圓弧長(zhǎng)度是不同的．但各點(diǎn)在同一時(shí)間內(nèi)繞軸轉(zhuǎn)過(guò)的角度是相等的。且各點(diǎn)的角速度和角加速度亦相同。因?yàn)閯傮w內(nèi)各點(diǎn)之間的相對(duì)位置是不隨剛體轉(zhuǎn)動(dòng)變化的。1.剛體的定軸轉(zhuǎn)動(dòng)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(guò)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=rω2.轉(zhuǎn)速與角速度、線速度3.角加速度構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢有時(shí)會(huì)發(fā)生變化。如汽車在起動(dòng)時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)越轉(zhuǎn)越快，角速度逐漸增大，汽車在停車時(shí)，發(fā)動(dòng)機(jī)越轉(zhuǎn)越慢，角速度逐漸減小。機(jī)器的負(fù)載發(fā)生變化時(shí)，角速度也會(huì)發(fā)生變化。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）。ε=⊿ω/⊿t角加速度也有正負(fù)，但其正負(fù)號(hào)不表示剛體的轉(zhuǎn)動(dòng)方向，只用來(lái)判別剛體作加速轉(zhuǎn)動(dòng)還是作減速轉(zhuǎn)動(dòng)。當(dāng)ε與ω同號(hào)，即角加速度與角速度的方向一致時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)是加速的；如果ε與ω異號(hào)，即角加速度與角速度的方向相反時(shí)，轉(zhuǎn)動(dòng)是減速的。4.勻速定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的慣性力及轉(zhuǎn)動(dòng)零件慣性力的平衡慣性力是由于外力的作用使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變時(shí)，因其慣性引起的運(yùn)動(dòng)物體對(duì)外界抵抗的反作用力，其大小等于運(yùn)動(dòng)物體的質(zhì)量與加速度的乘積，方向與加速度相反，作用在施力物體上。如圖所示，當(dāng)質(zhì)量為m的小球繞O點(diǎn)作勻速圓周運(yùn)動(dòng)時(shí)，由于慣性，小球會(huì)沿切線方向飛出。為使小球保持圓周運(yùn)動(dòng)，用細(xì)繩系住小球，通過(guò)細(xì)繩對(duì)小球施加向心力F，則小球?qū)a(chǎn)生慣性力Q，作用在繩上，方向與F相反，通常稱為離心慣性力。勻速定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的慣性力如果剛體作定軸轉(zhuǎn)動(dòng)，而剛體重心不在轉(zhuǎn)軸上，也會(huì)產(chǎn)生離心慣性力。一些轉(zhuǎn)動(dòng)零件如曲軸、凸輪軸等，其幾何形狀不對(duì)稱于轉(zhuǎn)動(dòng)軸，或幾何形狀對(duì)稱但質(zhì)量不均勻，重心不在轉(zhuǎn)軸上，這些零件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，就會(huì)產(chǎn)生慣性力。慣性力的存在一方面使軸和軸承受到附加載荷；另一方面因慣性力的方向時(shí)刻變化，機(jī)器會(huì)發(fā)生振動(dòng)，從而降低機(jī)器效率、縮短機(jī)器壽命。因此，需設(shè)法使零件轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)慣性力得到平衡，即要設(shè)法使轉(zhuǎn)動(dòng)零件的重心與軸線重合。如發(fā)動(dòng)機(jī)中的曲軸，其上加有配重來(lái)消除慣性力的作用。4.勻速定軸轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的慣性力及轉(zhuǎn)動(dòng)零件慣性力的平衡轉(zhuǎn)動(dòng)物體具有保持原有運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的特性，稱為轉(zhuǎn)動(dòng)慣性。物體的轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小是由轉(zhuǎn)動(dòng)慣量來(lái)度量的。

轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的大小不僅與剛體質(zhì)量m的大小有關(guān)，而且與剛體質(zhì)量的分布有關(guān)。剛體的質(zhì)量越大，質(zhì)量的分布離轉(zhuǎn)軸越遠(yuǎn)，其轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也越大。剛體對(duì)轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量是剛體中每一質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量與該質(zhì)點(diǎn)繞轉(zhuǎn)軸旋轉(zhuǎn)時(shí)轉(zhuǎn)動(dòng)半徑平方的乘積之和，用符號(hào)J表示:由轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的定義可知，轉(zhuǎn)動(dòng)慣量恒為正值。其常用單位為kg·m2。5.轉(zhuǎn)動(dòng)慣量機(jī)器上的飛輪常做成邊緣厚中間薄，就是為了將大部分材料分布在遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸的地方，以便用較少的材料獲得較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。而在一些儀表中的轉(zhuǎn)動(dòng)零件，為提高其靈敏度，要盡量減小零件的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，常使材料盡量靠近轉(zhuǎn)軸。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的應(yīng)用飛輪的結(jié)構(gòu)1.功率當(dāng)物體受到力的作用，并在力的作用下發(fā)生位移時(shí)，這個(gè)力就對(duì)物體作了功。功率是指力在單位時(shí)間內(nèi)作的功，用P表示。功率是表示力做功快慢程度的物理量。不變的力的功率等于力在其運(yùn)動(dòng)方向上的投影與速度的乘積。P=FτvFτ——力在運(yùn)動(dòng)方向上的投影，N；v

——物體的運(yùn)動(dòng)速度，m/s；P

——功率，kw。二、功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系2.功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系由于ω=πn/30，根據(jù)上式可得出功率P、轉(zhuǎn)速n和轉(zhuǎn)矩T的關(guān)系：T=9550×P/nP

——功率，kw；n

——轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)速，r/min；T——轉(zhuǎn)軸的轉(zhuǎn)矩，N·m。二、功率、轉(zhuǎn)速和轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系例1汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的額定功率P=55kw，試求當(dāng)傳動(dòng)軸轉(zhuǎn)速n=1200（r/min）時(shí)輸出的轉(zhuǎn)矩。當(dāng)換檔以后，傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速降為600（r/min），求此時(shí)傳動(dòng)軸輸出的轉(zhuǎn)矩。解：根據(jù)公式得

T=9550×P/n=9550×55/1200=437.7N·m當(dāng)轉(zhuǎn)速降為600r/min時(shí)T=9550×P/n=9550×55/600=875.4N·m由例題可知，當(dāng)功率一定時(shí)，轉(zhuǎn)矩T與轉(zhuǎn)速n成反比。因此，汽車上坡時(shí)，需要較大的驅(qū)動(dòng)力矩T，駕駛員就換用低速擋，使汽車的速度減小，來(lái)獲得較大的牽引力。本章小結(jié)1、力的概念及三要素力是物體對(duì)物體的作用力是物體對(duì)物體的作用。力的三要素是：大小、方向、作用點(diǎn)。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作用與反作用公理本章小結(jié)3、平面匯交力系的平衡條件：∑F=0

4、力矩和力偶力矩是力F與轉(zhuǎn)動(dòng)中心O到力F的作用線的垂直距離d的乘積力，即：M=F·d。力矩是描述物體轉(zhuǎn)動(dòng)效果的物理量，物體轉(zhuǎn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化。轉(zhuǎn)動(dòng)力矩又稱為轉(zhuǎn)矩或扭矩。力偶是一對(duì)方向相反、大小相同、不重合的力。力偶是力系，能使物體產(chǎn)生純轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)。力偶形成的轉(zhuǎn)矩叫力偶矩。本章小結(jié)5、摩擦滑動(dòng)摩擦力：一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上存在相對(duì)滑動(dòng)的時(shí)候，受到另一個(gè)物體阻礙它們相對(duì)滑動(dòng)的力。①摩擦力的方向總是與物體間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的方向相反。不一定與物體的運(yùn)動(dòng)方向相反；②摩擦力總是阻礙物體間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)的。而不一定是阻礙物體的運(yùn)動(dòng)的；③摩擦力不一定是阻力，也可以是動(dòng)力。摩擦力不一定使物體減速，也可能使物體加速；④受靜摩擦力的物體不一定靜止，但一定保持相對(duì)靜止；⑤滑動(dòng)摩擦力的方向不一定與運(yùn)動(dòng)方向相反。靜摩擦力：當(dāng)一個(gè)物體在另一個(gè)物體表面上有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，所受到的另一個(gè)物體對(duì)它的力。6、功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩的關(guān)系：T=9550×P/n本章小結(jié)謝謝聆聽！第3章構(gòu)件的承載能力分析主講教師：目錄本章學(xué)習(xí)目標(biāo)01023.2基本變形03043.1材料力學(xué)的基本概念本章小結(jié)053.3汽車常用零件的變形與疲勞破壞本章學(xué)習(xí)目標(biāo)知識(shí)目標(biāo)了解各種基本變形條件下內(nèi)力和應(yīng)力的計(jì)算方法；掌握彎矩圖的繪制方法。掌握構(gòu)件在外力作用下的受力特點(diǎn)；理解材料力學(xué)的基本概念；能力目標(biāo)能正確描述四種基本變形形式的特點(diǎn)；會(huì)畫簡(jiǎn)單構(gòu)件的扭矩圖和彎矩圖；能運(yùn)用所學(xué)知識(shí)分析汽車典型零部件的變形計(jì)破壞特點(diǎn)。3.1材料力學(xué)的基本概念1.了解材料力學(xué)的概念；2.熟悉材料力學(xué)的任務(wù)；3.理解內(nèi)力、外力、應(yīng)力和應(yīng)變的定義及求解；4.掌握桿件變形的基本形式。學(xué)習(xí)目標(biāo)理論力學(xué)主要研究的是物體的平衡和運(yùn)動(dòng)規(guī)律，因此將研究對(duì)象抽象為剛體。實(shí)際上，任何物體受載荷（外力）作用后都會(huì)產(chǎn)生形狀和尺寸的變化，稱為變形。物體的變形可分為兩種：一種是當(dāng)載荷去除后能恢復(fù)原狀的彈性變形；另一種是當(dāng)載荷去除后不能恢復(fù)原狀的塑性變形。工程中絕大多數(shù)物體的變形是彈性變形，這樣的物體稱為彈性體?？勺冃蔚奈矬w統(tǒng)稱為變形固體。3.1材料力學(xué)的基本概念一、變形固體及基本假設(shè)1、變形：任何物體受載荷（外力）作用后都會(huì)產(chǎn)生形狀和尺寸的變化，稱為變形。2、變形固體：可變形的固體。3、變形的類型彈性變形：載荷去除后能恢復(fù)原狀的變形。塑性變形：載荷去除后不能恢復(fù)原狀的變形。材料力學(xué)研究的內(nèi)容：變形材料力學(xué)研究的對(duì)象：變形固體研究中對(duì)變形固體的假設(shè)連續(xù)性假設(shè)。假設(shè)物質(zhì)毫無(wú)空隙地充滿了整個(gè)固體。均勻性假設(shè)。假設(shè)固體內(nèi)各處的力學(xué)性能完全相同。各向同性假設(shè)。假設(shè)固體在各個(gè)方向的力學(xué)性能完全相同。小變形假設(shè)。若固體的變形較其尺寸小得多，這種變形稱為小變形。在小變形情況下，研究物體的靜力平衡等問(wèn)題時(shí)，均可略去這種小變形，而按原始尺寸計(jì)算，從而使計(jì)算簡(jiǎn)化。分析物體的變形規(guī)律時(shí)，這種微小的變形不能忽略一、變形固體及基本假設(shè)工程上的各種機(jī)械都是由構(gòu)件組成的。機(jī)械工作時(shí)，構(gòu)件會(huì)受載荷作用，因此會(huì)產(chǎn)生變形，載荷達(dá)到一定程度時(shí)甚至發(fā)生破壞，使機(jī)械無(wú)法正常工作。1. 足夠的強(qiáng)度構(gòu)件抵抗破壞的能力，稱為強(qiáng)度。這里的破壞是指構(gòu)件發(fā)生斷裂或因產(chǎn)生過(guò)度的塑性變形而不能夠繼續(xù)承載。例如傳動(dòng)軸、連桿等不能斷裂。2. 足夠的剛度構(gòu)件抵抗變形的能力，稱為剛度。在某些情況下，構(gòu)件雖有足夠的強(qiáng)度，但若受力后變形過(guò)大，即剛度不夠，也會(huì)影響正常工作。二、機(jī)械構(gòu)件正常工作應(yīng)滿足的要求3、足夠的穩(wěn)定性構(gòu)件受載后保持原有平衡形態(tài)的能力稱為穩(wěn)定性。對(duì)于一些受壓力作用的細(xì)長(zhǎng)直桿，如發(fā)動(dòng)機(jī)的連桿，當(dāng)壓力較小時(shí)，能保持直線形態(tài)的平衡，但當(dāng)壓力增大時(shí)，直桿會(huì)變彎，即喪失穩(wěn)定。材料力學(xué)就是研究構(gòu)件在外力作用下的變形和破壞的規(guī)律，提供有關(guān)強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的分析計(jì)算的基本方法的學(xué)科，其任務(wù)是在滿足強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的前提下，為構(gòu)件選擇適宜的材料，確定合理的形狀和尺寸。二、機(jī)械構(gòu)件正常工作應(yīng)滿足的要求體積力：連續(xù)分布在構(gòu)件內(nèi)部并作用在構(gòu)件的每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)上，如重力、磁力以及由于運(yùn)動(dòng)加速度在質(zhì)點(diǎn)上產(chǎn)生的慣性力都是體積力。分布力：連續(xù)作用于構(gòu)件表面或某一范圍的表面力（接觸力），如發(fā)動(dòng)機(jī)活塞在運(yùn)動(dòng)過(guò)程中對(duì)汽缸壁的側(cè)壓力。集中力：當(dāng)表面力（接觸力）作用面積遠(yuǎn)小于構(gòu)件表面積或沿構(gòu)件軸線的分布范圍遠(yuǎn)小于構(gòu)件長(zhǎng)度，則可將分布力簡(jiǎn)化為作用于一點(diǎn)的力，稱為集中力。如汽車變速箱中齒輪軸受到齒輪的壓力可簡(jiǎn)化為集中力。集中力偶：當(dāng)力偶作用的范圍遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于梁的長(zhǎng)度時(shí)，可簡(jiǎn)化為作用于某一截面，稱為集中力偶。1、外力：作用于構(gòu)件上的載荷和約束力稱為外力。外力的分類：按外力的作用方式可分為體積力、分布力、集中力和集中力偶。三、外力、內(nèi)力、應(yīng)力及應(yīng)變外力的分類：按隨時(shí)間變化情況分類靜載荷：緩慢地由零增加到某一定值后，不再隨時(shí)間變化，保持不變或變化很不顯著的載荷；動(dòng)載荷：隨時(shí)間顯著變化或使構(gòu)件各質(zhì)點(diǎn)產(chǎn)生明顯的加速度的載荷。交變載荷：隨時(shí)間作周期性變化的載荷；沖擊載荷：構(gòu)件運(yùn)動(dòng)在瞬時(shí)內(nèi)發(fā)生突然變化所引起的載荷。三、外力、內(nèi)力、應(yīng)力及應(yīng)變2、內(nèi)力及截面法（1）內(nèi)力

構(gòu)件因外力作用發(fā)生變形時(shí)，其內(nèi)部各部分之間的相對(duì)位置發(fā)生變化，從而引起相鄰部分的相互作用力稱為內(nèi)力。它是連續(xù)作用于截面上的分布力，并隨外力的改變而變化。

（2）截面法為了求出內(nèi)力的大小，假想將構(gòu)件切開，由分離體的平衡條件，應(yīng)用靜力學(xué)平衡方程，根據(jù)外力確定內(nèi)力，這種方法稱為截面法。內(nèi)力與構(gòu)件的強(qiáng)度直接相關(guān)，因此要解決強(qiáng)度問(wèn)題，必須求出外力作用下桿件內(nèi)力的大小！應(yīng)用截面法時(shí)需注意兩點(diǎn)：①外載荷不能沿作用線移動(dòng)。因?yàn)椴牧狭W(xué)中研究的對(duì)象是變形體，不是剛體，力的可傳性不成立；②截面不能切在外力作用點(diǎn)處，要離開或稍微離開作用點(diǎn)。截開：在求內(nèi)力的截面處，假想用一平面將截面分成兩部分，保留任意一部分，舍去另一部分。代替：用作用于截面上的內(nèi)力代替舍去部分對(duì)留下部分的作用。平衡：對(duì)留下的部分建立靜力學(xué)平衡方程，確定內(nèi)力值。截面法的步驟

例1：如圖所示，A、B、C點(diǎn)分別作用10kN、40kN、30kN的力，求：1-1截面和2-2截面受到的內(nèi)力。解：(1)截開：在求內(nèi)力的截面處，假想用一個(gè)平面將截面分成兩部分，保留任意一部分，舍去另一部分。(3）平衡：對(duì)于一個(gè)處于平衡狀態(tài)的物體，其各部分都應(yīng)當(dāng)保持平衡。由此，對(duì)留下的部分可建立靜力學(xué)平衡方程，求解出截面處的內(nèi)力值。(2)代替：用作用于截面上的內(nèi)力代替舍去部分對(duì)留下部分的作用。FN1=10KN，F(xiàn)N2=30KN內(nèi)力是有正負(fù)之分的，將在下一節(jié)中學(xué)習(xí)！截面上單位面積所受的內(nèi)力，用來(lái)表示截面上某點(diǎn)受力強(qiáng)弱程度的物理量稱為應(yīng)力，應(yīng)力的單位為，也稱為帕（Pa）。其中：垂直于截面的分量和切于截面的分量，σ稱為正應(yīng)力，τ稱為切應(yīng)力。3、截面上的應(yīng)力截面的變形既有長(zhǎng)度方面的改變也有角度方面的改變。變形的程度用應(yīng)變來(lái)表示。長(zhǎng)度方面的變形程度用線應(yīng)變表示，簡(jiǎn)稱應(yīng)變。角度方面的變形程度用切應(yīng)變表示。線段AB原長(zhǎng)為x，變形后AB的長(zhǎng)度為

。則按下式得到的

稱為A點(diǎn)沿AB方向的線應(yīng)變簡(jiǎn)稱應(yīng)變。4、應(yīng)變1、桿件：長(zhǎng)度遠(yuǎn)大于橫向尺寸的構(gòu)件。2、桿件變形的基本形式有四種：

拉伸和壓縮、剪切、扭轉(zhuǎn)和彎曲。3、組合變形：兩種或兩種以上基本變形的組合，稱為組合變形。四、桿件變形的基本形式汽車懸掛系統(tǒng)中的桿件3.2基本變形1.了解拉伸和壓縮、剪切和擠壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲的概念；2.熟悉拉伸和壓縮、剪切和擠壓變形、扭轉(zhuǎn)變形、彎曲變形的特點(diǎn)；3.理解拉伸和壓縮、剪切和擠壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲變形其橫截面上應(yīng)力的分布規(guī)律；4.理解拉伸和壓縮、剪切和擠壓、扭轉(zhuǎn)和彎曲變形強(qiáng)度計(jì)算的基本方法。學(xué)習(xí)目標(biāo)一、拉伸和壓縮變形觀察汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的中的連桿，分析其的受力特點(diǎn)，預(yù)估其在工作中將產(chǎn)生什么樣的變形？1、受力特點(diǎn)作用在桿兩端的兩個(gè)力大小相等、方向相反、作用線與桿的軸線重合。2、變形特點(diǎn)桿件沿軸向發(fā)生伸長(zhǎng)或縮短。（a）拉伸變形（b）壓縮變形

拉伸和壓縮變形的受力及變形特點(diǎn)一、拉伸和壓縮變形拉伸變形時(shí)的內(nèi)力（1）內(nèi)力：拉伸和壓縮的內(nèi)力為軸力，一般用表示。軸力的正負(fù)號(hào)規(guī)定為：桿件的變形為縱向伸長(zhǎng)時(shí)，軸力為正，稱為拉力；桿件的變形為縱向壓縮時(shí)，軸力為負(fù)，稱為壓力。3、內(nèi)力和應(yīng)力一、拉伸和壓縮變形（2）應(yīng)力拉伸和壓縮時(shí)的內(nèi)力垂直于橫截面，所以應(yīng)力也垂直于橫截面，根據(jù)應(yīng)力的定義可知，橫截面上的應(yīng)力為正應(yīng)力，用σ表示。拉應(yīng)力σ為正；壓應(yīng)力σ為負(fù)3、內(nèi)力和應(yīng)力（3）胡克定律英國(guó)科學(xué)家胡克通過(guò)實(shí)驗(yàn)，發(fā)現(xiàn)了力與變形的關(guān)系：當(dāng)桿內(nèi)的應(yīng)力不超過(guò)某一限度時(shí)，應(yīng)力與應(yīng)變成正比，稱為胡克定律。由上式可以看出，當(dāng)其它條件不變的情況下，E越大，則材料的變形越小。因此彈性模量E表示材料抵抗拉、壓彈性變形的能力，是材料的剛度指標(biāo)。長(zhǎng)度與受力情況相同的桿，E值愈大，桿的變形就愈小，說(shuō)明E表示桿件抵抗拉壓變形能力的大小，稱為桿的抗拉（壓）剛度。式中常數(shù)E稱為彈性模量，其值隨材料不同而不同。材料的力學(xué)性能是指材料受外力時(shí)，在強(qiáng)度和變形方面表現(xiàn)出的性能，是解決強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性問(wèn)題的依據(jù)。需要由試驗(yàn)來(lái)測(cè)定。在常溫靜載條件下，材料常分為以低碳鋼為代表的塑性材料和以鑄鐵為代表的脆性材料。低碳鋼鑄鐵井蓋4、拉伸壓縮時(shí)材料的力學(xué)性能（1）塑性材料的力學(xué)性能低碳鋼拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變圖——反映材料的力學(xué)性能彈性階段（ob段）：只產(chǎn)生彈性變形。A點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力值稱為比例極限，記為RP；b點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力RT是材料只出現(xiàn)彈性變形的極限值，稱為彈性極限。屈服階段（bc段）：當(dāng)應(yīng)力超過(guò)彈性極限后繼續(xù)加載，應(yīng)變?cè)黾雍芸?，而?yīng)力先下降，然后作微小的波動(dòng)，在曲線上出現(xiàn)接近水平線的小鋸齒形線段。這種應(yīng)力基本保持不變，而應(yīng)變顯著增加的現(xiàn)象，稱為屈服或流動(dòng)，所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力稱為屈服極限或稱屈服強(qiáng)度，用表示，是衡量材料強(qiáng)度的重要指標(biāo)。（1）塑性材料的力學(xué)性能強(qiáng)化階段（ce段）：過(guò)了屈服階段后，材料又恢復(fù)了抵抗變形的能力，要使它繼續(xù)變形必須增加拉力。這種現(xiàn)象稱為材料的強(qiáng)化。強(qiáng)化階段的最高點(diǎn)e點(diǎn)所對(duì)應(yīng)的應(yīng)力Rm是材料所能承受的最大應(yīng)力，稱為強(qiáng)度極限或抗拉強(qiáng)度。它表示材料所能承受的最大應(yīng)力。

Rm是衡量材料強(qiáng)度的重要指標(biāo)。頸縮階段：過(guò)e點(diǎn)后，應(yīng)力達(dá)到強(qiáng)度極限后，在試樣的某一局部范圍橫向尺寸急劇縮小，形成頸縮現(xiàn)象。試樣承載能力急劇下降，在頸縮處被拉斷。塑性材料宜用作受拉桿件，通常不用作受壓件。（1）塑性材料的力學(xué)性能脆性材料拉伸時(shí)的應(yīng)力—應(yīng)變關(guān)系曲線沒有明顯的直線部分。在較小的拉應(yīng)力下就被拉斷，沒有屈服和頸縮現(xiàn)象，拉斷前的應(yīng)變很小。鑄鐵是典型的脆性材料拉斷時(shí)的最大應(yīng)力即為其強(qiáng)度極限。因?yàn)闆]有屈服現(xiàn)象，強(qiáng)度極限Rm是衡量強(qiáng)度的唯一指標(biāo)。（2）脆性材料的力學(xué)性能鑄鐵與鋼材的拉伸曲線對(duì)比鑄鐵的壓縮曲線灰鑄鐵無(wú)屈服極限，強(qiáng)度極限大大超過(guò)拉伸時(shí)強(qiáng)度極限4~5倍，故抗壓性能強(qiáng)，適用受壓零件。1、剪切變形桿件受到大小相等、方向相反、作用線不重合且相距較近的兩個(gè)垂直于桿軸線方向的力的作用時(shí)，桿件位于兩個(gè)力中間部分各截面將產(chǎn)生相互錯(cuò)動(dòng)，這種變形稱為剪切變形。產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的截面稱為剪切面。剪切面總是平行于外力作用線，且位于兩個(gè)反向外力作用線之間。2、受力特點(diǎn)大小相等、方向相反、作用線相距很近。3、變形特點(diǎn)剪切面沿外力的方向發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)。二、剪切變形剪切變形多數(shù)發(fā)生在工程結(jié)構(gòu)和機(jī)械零件的聯(lián)接件上。如圖所示的聯(lián)接兩個(gè)零件的銷、鉚釘、鍵和螺栓等，都是常見的受剪零件。常見的受剪零件二、剪切變形構(gòu)件受到剪切力的作用時(shí)，在它的剪切面上就要產(chǎn)生與截面平行的抵抗剪切變形的內(nèi)力，稱為剪力，用FQ表示。單位面積上剪力的大小稱為剪應(yīng)力，其方向與剪力相同，平行于橫截面，F(xiàn)Q為切應(yīng)力，用τ