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1、汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础主编 周李洪 颜志勇1.4 物系的平衡分析物系的平衡分析【】了解和掌握物系的概念，物系静定和静不定的判断以及物系静定问题的解决方法。本任务要求学生灵活运用平面力系的平衡方程分析机械中物体系统的受力情况的分析与计算。如能解决汽车单缸内燃机曲柄连杆机构、曲柄冲床、往复式水泵等机构的受力分析计算。汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础主编 周李洪 颜志勇【学习目标】1知道物系、静定和静不定的基本概念；2描述物系静定问题的研究方法；3能灵活运用平面力系的平衡方程解决物体系统的静定问题；汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础主编 周李洪
2、 颜志勇【知识准备】1.4.1 基本概念基本概念 1.物系的概念工程中更多的是由两个或两个以上的物体（如结构构件、机械零部件等）以一定的约束方式联成一体的机器或结构，我们称之为物体系统，简称物系。若物系有n个物体组成，在平面问题中，对每个物体可列出不超出3个的独立平衡方程，整个物系就会列出不超过3n个的独立平衡方程。汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础主编 周李洪 颜志勇2.静定与静不定问题的概念若物系平衡问题中未知量数小于或等于能列出的独立平衡方程数时，问题为静定问题，否则，就属于静不定（或称超静定）问题。图1-42 静定与静不定 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础
3、主编 周李洪 颜志勇1.4.2 研究对象的选择 系统以外的物体作用在系统上的力称为物系的外力，系统内各物体之间相互的作用力称物系的内力。所谓外力与内力，是视所取得研究对象而定的。选取研究对象的原则是：1)选取与已知量有关的物体。2)研究对象中要反映出未知量。3)所列平衡方程中包含的未知量数目最少。汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础主编 周李洪 颜志勇案例案例1-10 已知梁AB和BC在B点连接，C为固定端，如图1-44（a）示，若m=20KNm，q=15KN/m，试求A、B、C三点的约束反力。图1-44 例1-10图 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础主编 周李洪
4、颜志勇解解：本题若以整个物系为研究对象，则未知数较多，不能求解。（1）以梁AB为研究对象画受力图，如图1-44（b）示，选坐标轴x、y，列平衡方程并求解未知量。汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础主编 周李洪 颜志勇图1-44 例1-10图 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础主编 周李洪 颜志勇（2）以量BC为研究对象画受力图，如图1-44（c），选坐标轴x、y，列平衡方程并求解未知量。汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础主编 周李洪 颜志勇例例1-11 图1-45（a）所示为曲轴冲床简图，由轮、连杆AB和冲头B组成。A、B两处为固定铰链连接。OA=R，A
5、B=L。如忽略摩擦和物体的自重，当OA在水平位置、冲压力为P时，求：（1）作用在轮上的力偶矩M的大小；（2）轴承O处的约束反力；（3）连杆AB受的力；（4）冲头给导轨的侧压力。图1-45 例1-11图 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础主编 周李洪 颜志勇解解 （1）首先以冲头为研究对象。冲头受力为平面汇交力系，如图1-45（b）。解得：解得：汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础主编 周李洪 颜志勇 (a)(b)(c)(d)图1-45 例1-11图 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础主编 周李洪 颜志勇（2）再以轮为研究对象，如图1-45（d）解得：解得：解得：汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础主编 周李洪 颜志勇【任务实施】1)如图l-46所示，汽车发动机中曲柄滑块机构在图示位置时处于平衡。若工作阻力FQ=0.4kN，不计各构件自重，试求作用于曲柄上的力偶矩M和支座O处的约束力。图1-46 曲柄连杆机构 汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础汽车机械基础主编 周李洪 颜志勇【任务实施】2)ABCD是一个四杆机构,在图1-47a所示位置处于平衡状态,已知M=4N.m,。求平衡时作用在AB中点的F力的大小及A、D处的约束反力。图1-47 四杆机构