机械基础第一章

机械(machinery)机器机构◆研究对象

◆课程内容

主要学习：常用机构和通用零件1、工程力学2、机械及机械零件3、液压传动11、机械制造行业是国民经济的支柱产业2、凡是生产、制造企业都要涉及到机械开发设计制造市场销售经济竞争归根结底是设计和制造能力竞争2

◆学习本课程的目的1.为学习机械类有关专业课打好理论基础。2. 为机械产品的创新设计打下良好的基础3. 为现有机械的合理使用和革新改造打基础。3◆本课程的基本学习方法1、着重基本概念的理解和基本计算方法的掌握，不强调系统的理论分析；

2、着重理解公式建立的前提、意义和应用,不强调对理论公式的具体推导；

3、注意密切联系生产实际，努力培养解决工程实际问题的能力。

4、深刻理解基本理论、概念。5、认真做一定数量的习题。6、有良好的数学和物理基础。澧县职业中专学校主讲人：段宝程机械基础计算机辅助教学课件5内容提要绪论静力学基本知识1、力及其性质2、约束和约束力3、受力分析与受力图6◆本课程研究的对象及内容要学习什？为什么要学机械基础？◆

学习本课程的目的◆如何进行本课程的学习学习方法？绪论7静力学基本知识81、名词介绍：(1)力系：F1F2Fn(2)平衡力系：F2F1Fn若平衡，则称为平衡力系。同时作用在物体上的一群力。(3)等效力系：=P1P2Pn若两个力系对同一物体的作用效果相同，则互称为等效力系。(4)合力、分力：F1FnF2F1FnF2=FR若一个力和一个力系等效，则该力称为合力，力系中各力称为此力的分力92、力学模型：

刚体：受力时不变形体的物体

刚体系：（物系）3、内容：（1）力系的简化：

用简单力系代替复杂力系，作用效应不变。（2）力系的平衡条件:

物体处于平衡状态时，力系应满足的条件。

平衡：指物体相对于地面保持静止或作均速直线运动10一、力的概念：

定义：物体间的相互作用外效应：运动状态改变。(理力）内效应：变形。（材力）三要素：大小、方向、作用点。力的图示：FP文字符号：第一章静力学基本概念及受力分析箭头，代表力的指向力的作用线线段长度代表力的大小线段的起点或终点为力的作用点11印刷体：黑体字母——力矢。

普通字母——力的大小。手写体：F——力矢。F——力的大小。力单位：NKN牛千牛二、约束的概念：自由体：能在空中自由运动（飞机、卫星）非自由体：某些方面的运动受到周围物体的限制12

（灯绳、合页轴、铁轨）（1）约束：阻碍物体运动的限制物（2）约束反力：约束作用于被约束物体上力

作用点：接触处

方向：永远与所限制的运动方向相反

大小：未知待求（被动力）（3）主动力：约束反力以外的其它力能主动引起物体运动的力。例如13主动力大小一般已知（重力、风力、牵引力）如：

三、静力学公理(公理与定律；定理、推理与推论）1、公理一（二力平衡公理）：T1T2GF1F2若刚体受二力作用而平衡，则必、充条件为：此二力等值、反向、共线。（1）适于刚体。14（2）二力构件（二力杆）：

只受二力作用而平衡的构件或杆件。F1F2

F1F2F1F2

（拉杆）（压杆）2、公理二（加、减平衡力系公理）：

在作用于刚体上的任一力系中，加上或减去任一个平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用受力特点：所受两力必沿两力作用点连线15F1F2F3P1P2=F1F2F3（适于刚体）3、推论一（力的可传性原理）

作用在刚体上的力可沿其作用线移动，而不改变该力对刚体的作用效应。=FF2F1F1（令F1=F2=F）

（适于同一个刚体）164、公理三（力的平行四边形法则）：

作用于物体上同一点的两个力可以合成为作用于该点的一个合力，它的大小和方向由这两个力的矢量为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。矢式：R=F1+F2F1F2RF1F2RF2F1R（适合于任何物体）（逆过程也成立，一般正交分解）F1F2F力三角形法则:175、推论二（三力平衡汇交定理）

刚体受不平行的三力作用而平衡时，此三力作用线必共面，且汇交于一点。证：=F1F2F3F3F2F1R1、只适于刚体2、三力汇交一点，只是平衡的必要条件3、三力构件，若已知三力作用点和任两力作用线则可定出第三力作用线。 ooABCC18如：（并不平衡）F1F2F36、公理四（作用、反作用定律）

两物体间相互作用的一对力，总是等值、反向、共线，并分别作用在这两个物体上。..GGNN（1）适于任何物体。（2）（G、N）是平衡力；

N是作用力，N‘是反作用力19四、几种常见的约束及反力：（一）柔索约束：柔绳、皮带、链条等。

特征：只限制沿柔索中心线伸长方向的运动。

反力：作用点：联结点。作用线：沿柔索。指向：背离被约束体。（拉力）

例如20GGF1F2GGFAFBFCFDFEABCDEFAFBFCFDF1F2F1F221（二）光滑接触面约束:

(不计摩擦)特征:只限制沿接触处公法线做压入光滑面的运动.公法线FN反力:

作用点:接触处

作用线:沿接触处的公法线

指向:指向被约束体BCAFAFBFCG（压力）22（三）光滑铰链约束

带孔的构件套在圆轴（销钉）上。

特征：只限制构件间的相对移动。不限制构件间的相对转动。（在垂直于轴线的平面内）传力特点：带孔构件与销钉直接作用。（A）固定铰支座：底座固定。例如23FFFFFyFx

反力F：作用点、作用线、及指向，均随主动力而变。通常用互相垂直的Fx与Fy表示.

（二力构件除外）

简图:24（B）中间铰链：

仅有两个带孔的构件，套在销钉上，且节点处不受外力。

FFFFFxFyFyFx(1)(2)(1)(2)(1)(2)构件(1)与构件(2)互为约束

满足作用力与反作用力的关系25

通常用(Fx、Fy)，（Fx'、Fy')表示（二力构件除外）简图：例：BACFCBFCFBFFCCAFAyFAx先识别二力构件；中间铰链处：作用力与反作用力关系。26（C）可动铰支座：底座与支撑面间有辊轴。（轴支座）公法线F

只限制沿垂直支撑面方向的运动。

反力F：沿支撑面法线，通过销钉中心，指向可假设。简图：27（四）链杆约束：两端铰接，中间不受力的直杆（二力杆）ABABFAFBAFA（A处为中间铰链）反力：沿链杆中心线，指向可假设。（只限制沿链杆中心线的运动。）===28（五）轴承约束（A）径向轴承（向心轴承）：只限制沿半径方向的运动。轴线FAyFAx(B)止推轴承：既限制沿半径方向的运动，又限制沿轴线方向的运动。29FxFzFy（六）球形铰链支座:

球状物体置于球窝形支座内，只限制任何方向的移动。FxFyFz(七)固定端30五、物体的受力分析与受力图

受力分析：

所研究物体共受几个力的作用，每个力的作用点、作用线、指向是怎样的？

受力图：

所研究物体的简图单独画出，在上面画上其所受全部主动力和全部约束反力的图形。

步骤：

（1）确定研究对象（取分离体），并把其简图单独画出。（2）画上其所受主动力。（3）画上其所受约束反力。31例：已知F，试画出AB梁的受力图。解：（1）取AB梁为研究对象。（2）画主动力F。F（3）画反力FB,FAx,FAy。FBBAFAxABFFAy或：按三力平衡汇交定理FBBAFFAO

32例:已知P。试画出AD杆、BC杆及构架整体受力图DABCPBCFBFCABDPFBFAxFAyABDPOFBFAABCDPFCFAxFAy（系统内力）（系统外力）33例：三铰刚架，已知F。试分别画出AC、BC构架及刚架整体受力图ABCF解：BCFCFBACFFCFAxFAyABCFFBFAxFAy34例：已知P。试分别画出AB、BC杆、销钉C及构架整体的受力图。解：ACFAFCABCFBFCBCFFCAFCBACFFCBFA（AC杆含销C）ABCFFBFA35例：BCDEFDFECGFOFCOBCFBFEHFCBACDFCOFCBFDFAxFAyGFADEFBFAxFAy36例：ABCF1F2ACF1FCxFCyFAxFAyBCF2FcxFcyFBxFByCABFAxFAyFBxFByF1F237例:BCFCBFBACPFCAxFCAyFAxFAyCGFCBFCAxFCAyACPGFCBFAxFAyABCPGFBFAxFAy38例：OABPBPFBAFB例：P.OCABDPABDFAFBFD39例题.

由水平杆AB和斜杆BC构成的管道支架如图所示.在AB杆上放一重为P的管道.A,B,C处都是铰链

连接.不计各杆的自重,各接触面都是光滑的.试分别画出管道O,水平杆AB,斜杆BC及整体的受力图.ACBD