第1章靜力學基礎1.1靜力學基本概念及受力分析1.2平面力系和力矩力偶1.3摩擦1.4剛體的定軸轉動1.5課程實訓項目：汽車運動構件摩擦分析靜力學主要是研究物體受力分析的方法和在力系作用下平衡的規律。靜力學知識在車輛工程中應用十分廣泛，同時也是學習材料力學的基礎。1.1靜力學基本概念及受力分析1.1.1靜力學基本概念1.1.2靜力學的基本公理1.1.3約束和約束反力1.1.4物體受力分析和受力圖1.1.1靜力學基本概念力就是物體間相互的機械作用。力對物體的作用效果取決于3個要素：力的大小、方向和作用點。力是矢量，既有大小又有方向。1.1.2靜力學的基本公理公理1二力平衡公理要使作用在一個剛體上的兩個力平衡，其必要和充分條件是：這兩個力大小相等，方向相反且作用在同一直線上（簡稱等值、反向、共線），如圖1.2所示。圖1.2二力平衡公理2加減平衡力系公理在已知力系上加上或減去任一平衡力系，不會改變原力系對剛體的作用效果。公理3力的平行四邊形公理作用于物體上同一點的兩個力，可以合成為一個合力，合力的作用點仍在該點，合力的大小和方向可用這兩個力為鄰邊所構成的平行四邊形的對角線來表示，如圖1.5所示。圖1.5兩力合成公理4作用與反作用公理兩個物體間的作用力與反作用力總是成對出現，且它們的大小相等，方向相反，沿著同一直線，分別作用在兩個物體上。1.1.3約束和約束反力1．約束和約束反力確定約束反力的原則如下。（1）約束反力的方向與該約束所阻止的運動趨勢方向相反。（2）約束反力的作用點在約束與物體的相互接觸點處。（3）約束反力是未知力（被動力），其大小需根據平衡條件計算確定，方向可根據約束類型來確定。（1）光滑面的約束。（2）柔性約束。（3）光滑鉸鏈約束。2．常見約束的類型1.1.4物體受力分析和受力圖畫受力圖的具體步驟如下。（1）根據題意確定研究對象，并畫出分離體簡圖。（2）在分離體上畫出全部已知的主動力。（3）在分離體上解除約束的地方畫出相應的約束反力。1.2平面力系和力矩力偶1.2.1平面匯交力系1.2.2力矩、力偶及平面力偶系1.2.3平面任意力系1.2.4平面平行力系平衡方程1.2.5物系的平衡問題1.2.1平面匯交力系各力作用線都匯交于一點的力系，稱為平面匯交力系，它是平面力系中較簡單的一種。1.2.2力矩、力偶及平面力偶系1．力對點的矩及合力矩定理（1）力矩。當用扳手擰緊螺母時，對螺母的擰緊程度不僅與力F的大小有關，而且還與力F至轉動中心O的垂直距離d有關。

F與d的值愈大，螺母就越容易轉動。（2）合力矩定理。平面力系的合力對平面上任一點的矩，等于力系中各個分力對該點力矩的代數和。圖1.22力矩（1）力偶。由作用在一物體上的大小相等、方向相反、作用線平行而不重合的兩個力組成的力系稱為力偶。（2）力偶矩。3．平面力偶系的合成與平衡在同一平面內由若干個力偶所組成的力系稱為平面力偶系。平面力偶系可以合成為一合力偶，其合力偶矩等于各分力偶矩的代數和。2．力偶及力偶矩1.2.3平面任意力系作用于物體上的各力，其作用線任意分布在同一平面內，它們既不匯交于一點，又不全部互相平行，這樣的力系稱為平面任意力系。1.2.4平面平行力系平衡方程平面平行力系的平衡方程

或1.2.5物系的平衡問題由若干物體組成的結構系統稱為物體系統，簡稱物系。1.3摩擦1.3.1滑動摩擦1.3.2滾動摩擦1.3.1滑動摩擦1．滑動摩擦概念兩個相互接觸的物體，當有相對滑動或相對滑動趨勢時，其接觸面間就產生彼此阻礙滑動的力，這個阻力稱為滑動摩擦力，簡稱摩擦力。2．摩擦角及自鎖3．考慮摩擦時的平衡問題求解考慮摩擦時的平衡問題時，其方法和步驟與前面所述的相同，所不同的是在分析物體的受力時，必須考慮摩擦力。1.3.2滾動摩擦滾動摩擦是汽車工程中常常遇到的另一類摩擦問題。滾動摩擦是一物體沿另一物體表面滾動（或有滾動趨勢）時產生的對物體滾動的阻礙。1.4剛體的定軸轉動1.4.1轉速和線速度1.4.2轉動慣量1.4.3剛體變速轉動和轉動動力學方程1.4.4功率及機械效率剛體在運動時，體內有一直線始終固定不動，而其余各點均繞此直線作圓周運動，這種運動稱為剛體的定軸轉動。1.4.1轉速和線速度1．轉速2．線速度1.4.2轉動慣量用來度量剛體轉動慣性大小的物理量稱為轉動慣量。1.4.3剛體變速轉動和轉動動力學方程轉動剛體的角速度變化快慢程度，用角加速度來表示。角加速度就是轉動剛體單位時間內角速度的變化量，其表達式為式中：

——

角加速度，單位為rad/s2；

ω0

——

轉動剛體開始時的角速度，單位為rad/s；

ω

——

轉動剛體經過t秒后的角速度，單位為rad/s；

t

——

轉動剛體的角速度從ω0變化到ω所用的時間，單位