化工機(jī)械基礎(chǔ)-第一章課件

主講：何光洪電話：658307

主講：何光洪教材：面向21世紀(jì)課程教材《化工機(jī)械基礎(chǔ)》（第二版），陳國桓主編，化學(xué)工業(yè)出版社教材：緒言一、目的和意義選擇與設(shè)計(jì)合理的設(shè)備，簡化流程，降低成本熟悉設(shè)備的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)掌握基本工程力學(xué)知識，了解化工設(shè)備常用材料特性及焊接知識，掌握化工設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算，及典型機(jī)械傳動。緒言一、目的和意義二、主要內(nèi)容及學(xué)時安排第一篇工程力學(xué)22學(xué)時第二篇材料與焊接6學(xué)時第三篇容器設(shè)計(jì)12學(xué)時第四篇機(jī)械傳動與減速器8學(xué)時二、主要內(nèi)容及學(xué)時安排第一篇工程力學(xué)第一篇工程力學(xué)基礎(chǔ)概述

工程力學(xué)是一門研究物體機(jī)械運(yùn)動以及構(gòu)件強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的科學(xué)。這一篇包含工程力學(xué)兩個基礎(chǔ)部分的內(nèi)容：靜力學(xué)和材料力學(xué)。 要想物體在外力的作用下能夠安全可靠的工作，則需要滿足以下三個力學(xué)條件：強(qiáng)度條件：強(qiáng)度是指構(gòu)件抵抗破壞的能力；剛度條件：剛度是指構(gòu)件抵抗變形的能力；穩(wěn)定性條件：穩(wěn)定性是指構(gòu)件保持原有平衡形態(tài)能力。 本篇討論等截面直桿的強(qiáng)度、剛度問題，穩(wěn)定性問題放到后面“外壓容器設(shè)計(jì)”中進(jìn)行學(xué)習(xí)。

第一篇工程力學(xué)基礎(chǔ)概述 工程力學(xué)是一門研究主要內(nèi)容

第一章物體的受力分析和及其平衡條件第二章直桿的拉伸和壓縮第三章直桿的彎曲第四章剪切第五章圓軸的扭轉(zhuǎn)第六章組合變形和強(qiáng)度主要內(nèi)容第一章物體的受力分析和及其平衡條件第一章物體的受力分析和及其平衡條件本章的重點(diǎn)內(nèi)容： 1.力的概念，力的三個要素；

2.作用與反作用定律，二力平衡定律，力的合成與分解；

3.約束和約束反力；

4.力矩、力偶的概念，力的平移；

5.受力分析及受力圖； 6.平面力系的平衡方程式；第一章物體的受力分析和及其平衡條件本章的重點(diǎn)內(nèi)容：第一節(jié)力的概念和基本性質(zhì)一、力的概念及作用形式

1.力的外效應(yīng)與內(nèi)效應(yīng)外效應(yīng)：使物體運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變內(nèi)效應(yīng)：使物體發(fā)生變形如果忽略物體的微小變形，則可將物體看成剛體。本章研究的對象都是剛體，討論的是物體的外效應(yīng)。

2.力的概念

力是物體之間的相互作用，總是成對地出現(xiàn)。力的三要素：力的大小、方向、作用點(diǎn)。力是既有大小又有方向的矢量，用表示矢量的方法來表示（圖1-1）。如下圖中作用小車上的重力P與拉力T。

第一節(jié)力的概念和基本性質(zhì)一、力的概念及作用形式3.力的作用形式大致有以下三種：集中力：單位用“?！?N)或“千?！?kN)。均布載荷：單位用N/m2,N/m線分布力：單位用“?！?N)或“千?！?kN)3.力的作用形式大致有以下三種：二、力的基本性質(zhì)1.作用與反作用定律作用力與反作用力同時產(chǎn)生，同時消失，大小相等，方向相反，作用于同一條直線上。（這兩個力分別作用在兩個物體上）2.二力平衡定律當(dāng)物體上有兩個外力作用而處于平衡時，這兩個外力必定大小相等，方向相反，作用于同一直線。（這兩個力作用于同一物體上）3.加減平衡力系定律當(dāng)在物體上同時加上或減去一對大小相等，方向相反，作用于同一直線的力時，物體的運(yùn)動狀態(tài)不變。二、力的基本性質(zhì)4.力的平行四邊形法則力的合成與分解的基本規(guī)則R=F1+F24.力的平行四邊形法則5.力的解析法

設(shè)力F與x軸的正向夾角為ａ，則力F在x軸與y軸上的投影分別為，見圖1－7。如果已知力的投影X、Y，則力大小和方向?yàn)椋?.力的解析法

設(shè)力F與x軸的正向夾角為ａ，則力F第二節(jié)力矩與力偶一、力矩的概念定義：力矢的模與力臂的乘積。方向性：逆時針轉(zhuǎn)動取正號，順時針轉(zhuǎn)動取負(fù)號。單位：N·m或kN·m當(dāng)ΣMo(F)=0，不能使物體繞力矩中心轉(zhuǎn)動第二節(jié)力矩與力偶一、力矩的概念二、力偶

二、力偶

力偶：物體受到兩個大小相等、方向相反、互相平行的力的作用，對物體產(chǎn)生純轉(zhuǎn)動效應(yīng)，記為（F，F(xiàn)’）。力偶矩：構(gòu)成力偶的兩個力對平面內(nèi)任一點(diǎn)之矩的代數(shù)和稱為力偶矩，記為m（F，F(xiàn)’）。其中兩力之間的垂直距離稱為力偶臂。

二、力偶 二、力偶力偶的主要性質(zhì)：只要保持力偶矩的大小及其轉(zhuǎn)向不變，力偶可在平面內(nèi)任意移動或轉(zhuǎn)動，還可以任意改變力的大小和力臂的長短，而不影響該力偶對物體的效應(yīng)。力偶不能用一個力來代替，只能用另一力偶來平衡。組成力偶的兩個力對作用面內(nèi)任意點(diǎn)的力矩之和等于力偶矩力偶的主要性質(zhì)：

力的平移：就是把作用在剛體上的一個力，從原位置平行移動到該剛體上另一位置。

力線平移定理：作用在剛體上的力F可以平行移動到剛體上任一點(diǎn)，但同時必須附加一個力偶，其力偶等于原力F對新作用點(diǎn)的矩。

第三節(jié)、力的平移

力的平移：就是把作用在剛體上的一個力，從原位置平行移動到該第四節(jié)平面一般力系向一點(diǎn)的簡化第四節(jié)平面一般力系向一點(diǎn)的簡化第五節(jié)約束和約束反力 如：繩索，傳動帶，鏈條等，忽略剛性，不計(jì)重力，絕對柔軟且不可伸長 特點(diǎn)：只受拉，不受壓，不能抗拒彎矩，限制物體沿柔性體伸長的方向運(yùn)動。首先，明確幾個概念：自由體非自由體約束約束反力1、柔性約束（柔索約束）

第五節(jié)約束和約束反力 如：繩索，傳動帶，鏈條等，忽略剛性化工機(jī)械基礎(chǔ)-第一章課件化工機(jī)械基礎(chǔ)-第一章課件2、光滑接觸面約束

特點(diǎn)：只受壓，不受拉，力沿接觸點(diǎn)處的公法線而指向物體，一般用N表示。又叫法向反力。2、光滑接觸面約束 特點(diǎn)：只受壓，不受拉，力沿接觸點(diǎn)處的公3、鉸鏈約束

3、鉸鏈約束1）固定鉸鏈支座約束

底座固定在支撐面上的鉸支座。

特點(diǎn)：底座既限制物體沿支撐面法線方向的運(yùn)動也限制沿支撐面的運(yùn)動。固定鉸鏈支座類型1）固定鉸鏈支座約束

底座固定在支撐面上的鉸支座。

2）活動鉸鏈支座約束

底座可以移動的鉸支座。

特點(diǎn)：底座只能限制物體沿支撐面法線方向的運(yùn)動而不限制沿支撐面的運(yùn)動?；顒鱼q鏈支座類型2）活動鉸鏈支座約束

底座可以移動的鉸支座。

4、固定端約束

特點(diǎn)：這類約束的特點(diǎn)是既限制物體的移動也限制物體的轉(zhuǎn)動。

4、固定端約束

特點(diǎn)：這類約束的特點(diǎn)是既限制第六節(jié)分離體和受力圖幾個基本概念

受力分析：分析某一物體上受到那些力的作用，這些力的大小、方向、位置如何？ 分離體：從研究對象分離出來的自由體。 受力圖：表示物體受力情況的簡圖。第六節(jié)分離體和受力圖幾個基本概念

例1-1．某化工廠的臥式容器，容器總重量(包括物料、保溫層等)為Q，全長為L，支座B采用固定式鞍座，支座C采用活動式鞍座。試畫出容器的受力圖。 例1-1．某化工廠的臥式容器，容器總重量(包括物料、保溫層 例1-2．焊接在鋼柱上的三角形鋼結(jié)構(gòu)管道支架，上面鋪設(shè)三根管道，試畫出結(jié)構(gòu)整體及各構(gòu)件的受力圖。 例1-2．焊接在鋼柱上的三角形鋼結(jié)構(gòu)管道支架，上面鋪設(shè)三根畫受力圖的步驟：1)簡化結(jié)構(gòu)，畫結(jié)構(gòu)簡圖；

2)選擇研究對象，畫出作用在其上的全部主動力；3)根據(jù)約束性質(zhì)，畫出作用于研究對象上的約束反力。畫受力圖的步驟：1)簡化結(jié)構(gòu)，畫結(jié)構(gòu)簡圖；第七節(jié)平面力系的平衡方程式 平面力系平衡的充要條件：力系的主矢和對任一點(diǎn)的主矩都等于零。第七節(jié)平面力系的平衡方程式 平面力系平衡的充要條件：力系的 例1-3梁AB，長L=6m，A、B端各作用一力偶，m1=15kN.m，m2=24kN.m，轉(zhuǎn)向如圖所示，求支座A、B的反力。 例1-3梁AB，長L=6m，A、B端各作用一力偶，m1 例1-4剛架所受荷載、尺寸及支承情況見圖，求支座A及B處的反力。 例1-4剛架所受荷載、尺寸及支承情況見圖，求支座A及B 例1-5懸臂梁AB作用有均布荷載q，在自由端還受一集中力和一力偶矩為m的力偶作用，梁長度為L。求固定端A的約束反力。 例1-5懸臂梁AB作用有均布荷載q，在自由端還受一集中力 通過以上例子分析，可以得到求解物體平衡問題的解題方法和步驟：確定研究對象，取分離體，畫受力圖；選取合適的坐標(biāo)軸，列出靜力平衡方程；解平衡方程，求出未知量。 通過以上例子分析，可以得到求解物體平衡問題的解題方法和步驟作業(yè)P911、2、5、6作業(yè)P911、2、5、6本章結(jié)束本章結(jié)束主講：何光洪電話：658307

主講：何光洪教材：面向21世紀(jì)課程教材《化工機(jī)械基礎(chǔ)》（第二版），陳國桓主編，化學(xué)工業(yè)出版社教材：緒言一、目的和意義選擇與設(shè)計(jì)合理的設(shè)備，簡化流程，降低成本熟悉設(shè)備的結(jié)構(gòu)和材質(zhì)掌握基本工程力學(xué)知識，了解化工設(shè)備常用材料特性及焊接知識，掌握化工設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算，及典型機(jī)械傳動。緒言一、目的和意義二、主要內(nèi)容及學(xué)時安排第一篇工程力學(xué)22學(xué)時第二篇材料與焊接6學(xué)時第三篇容器設(shè)計(jì)12學(xué)時第四篇機(jī)械傳動與減速器8學(xué)時二、主要內(nèi)容及學(xué)時安排第一篇工程力學(xué)第一篇工程力學(xué)基礎(chǔ)概述

工程力學(xué)是一門研究物體機(jī)械運(yùn)動以及構(gòu)件強(qiáng)度、剛度和穩(wěn)定性的科學(xué)。這一篇包含工程力學(xué)兩個基礎(chǔ)部分的內(nèi)容：靜力學(xué)和材料力學(xué)。 要想物體在外力的作用下能夠安全可靠的工作，則需要滿足以下三個力學(xué)條件：強(qiáng)度條件：強(qiáng)度是指構(gòu)件抵抗破壞的能力；剛度條件：剛度是指構(gòu)件抵抗變形的能力；穩(wěn)定性條件：穩(wěn)定性是指構(gòu)件保持原有平衡形態(tài)能力。 本篇討論等截面直桿的強(qiáng)度、剛度問題，穩(wěn)定性問題放到后面“外壓容器設(shè)計(jì)”中進(jìn)行學(xué)習(xí)。

第一篇工程力學(xué)基礎(chǔ)概述 工程力學(xué)是一門研究主要內(nèi)容

第一章物體的受力分析和及其平衡條件第二章直桿的拉伸和壓縮第三章直桿的彎曲第四章剪切第五章圓軸的扭轉(zhuǎn)第六章組合變形和強(qiáng)度主要內(nèi)容第一章物體的受力分析和及其平衡條件第一章物體的受力分析和及其平衡條件本章的重點(diǎn)內(nèi)容： 1.力的概念，力的三個要素；

2.作用與反作用定律，二力平衡定律，力的合成與分解；

3.約束和約束反力；

4.力矩、力偶的概念，力的平移；

5.受力分析及受力圖； 6.平面力系的平衡方程式；第一章物體的受力分析和及其平衡條件本章的重點(diǎn)內(nèi)容：第一節(jié)力的概念和基本性質(zhì)一、力的概念及作用形式

1.力的外效應(yīng)與內(nèi)效應(yīng)外效應(yīng)：使物體運(yùn)動狀態(tài)發(fā)生改變內(nèi)效應(yīng)：使物體發(fā)生變形如果忽略物體的微小變形，則可將物體看成剛體。本章研究的對象都是剛體，討論的是物體的外效應(yīng)。

2.力的概念

力是物體之間的相互作用，總是成對地出現(xiàn)。力的三要素：力的大小、方向、作用點(diǎn)。力是既有大小又有方向的矢量，用表示矢量的方法來表示（圖1-1）。如下圖中作用小車上的重力P與拉力T。

第一節(jié)力的概念和基本性質(zhì)一、力的概念及作用形式3.力的作用形式大致有以下三種：集中力：單位用“牛”(N)或“千?！?kN)。均布載荷：單位用N/m2,N/m線分布力：單位用“?！?N)或“千?！?kN)3.力的作用形式大致有以下三種：二、力的基本性質(zhì)1.作用與反作用定律作用力與反作用力同時產(chǎn)生，同時消失，大小相等，方向相反，作用于同一條直線上。（這兩個力分別作用在兩個物體上）2.二力平衡定律當(dāng)物體上有兩個外力作用而處于平衡時，這兩個外力必定大小相等，方向相反，作用于同一直線。（這兩個力作用于同一物體上）3.加減平衡力系定律當(dāng)在物體上同時加上或減去一對大小相等，方向相反，作用于同一直線的力時，物體的運(yùn)動狀態(tài)不變。二、力的基本性質(zhì)4.力的平行四邊形法則力的合成與分解的基本規(guī)則R=F1+F24.力的平行四邊形法則5.力的解析法

設(shè)力F與x軸的正向夾角為ａ，則力F在x軸與y軸上的投影分別為，見圖1－7。如果已知力的投影X、Y，則力大小和方向?yàn)椋?.力的解析法

設(shè)力F與x軸的正向夾角為ａ，則力F第二節(jié)力矩與力偶一、力矩的概念定義：力矢的模與力臂的乘積。方向性：逆時針轉(zhuǎn)動取正號，順時針轉(zhuǎn)動取負(fù)號。單位：N·m或kN·m當(dāng)ΣMo(F)=0，不能使物體繞力矩中心轉(zhuǎn)動第二節(jié)力矩與力偶一、力矩的概念二、力偶

二、力偶

力偶：物體受到兩個大小相等、方向相反、互相平行的力的作用，對物體產(chǎn)生純轉(zhuǎn)動效應(yīng)，記為（F，F(xiàn)’）。力偶矩：構(gòu)成力偶的兩個力對平面內(nèi)任一點(diǎn)之矩的代數(shù)和稱為力偶矩，記為m（F，F(xiàn)’）。其中兩力之間的垂直距離稱為力偶臂。

二、力偶 二、力偶力偶的主要性質(zhì)：只要保持力偶矩的大小及其轉(zhuǎn)向不變，力偶可在平面內(nèi)任意移動或轉(zhuǎn)動，還可以任意改變力的大小和力臂的長短，而不影響該力偶對物體的效應(yīng)。力偶不能用一個力來代替，只能用另一力偶來平衡。組成力偶的兩個力對作用面內(nèi)任意點(diǎn)的力矩之和等于力偶矩力偶的主要性質(zhì)：

力的平移：就是把作用在剛體上的一個力，從原位置平行移動到該剛體上另一位置。

力線平移定理：作用在剛體上的力F可以平行移動到剛體上任一點(diǎn)，但同時必須附加一個力偶，其力偶等于原力F對新作用點(diǎn)的矩。

第三節(jié)、力的平移

力的平移：就是把作用在剛體上的一個力，從原位置平行移動到該第四節(jié)平面一般力系向一點(diǎn)的簡化第四節(jié)平面一般力系向一點(diǎn)的簡化第五節(jié)約束和約束反力 如：繩索，傳動帶，鏈條等，忽略剛性，不計(jì)重力，絕對柔軟且不可伸長 特點(diǎn)：只受拉，不受壓，不能抗拒彎矩，限制物體沿柔性體伸長的方向運(yùn)動。首先，明確幾個概念：自由體非自由體約束約束反力1、柔性約束（柔索約束）

第五節(jié)約束和約束反力 如：繩索，傳動帶，鏈條等，忽略剛性化工機(jī)械基礎(chǔ)-第一章課件化工機(jī)械基礎(chǔ)-第一章課件2、光滑接觸面約束

特點(diǎn)：只受壓，不受拉，力沿接觸點(diǎn)處的公法線而指向物體，一般用N表示。又叫法向反力。2、光滑接觸面約束 特點(diǎn)：只受壓，不受拉，力沿接觸點(diǎn)處的公3、鉸鏈約束

3、鉸鏈約束1）固定鉸鏈支座約束

底座固定在支撐面上的鉸支座。

特點(diǎn)：底座既限制物體沿支撐面法線方向的運(yùn)動也限制沿支撐面的運(yùn)動。固定鉸鏈支座類型1）固定鉸鏈支座約束

底座固定在支撐面上的鉸支座。

2）活動鉸鏈支座約束

底座可以移動的鉸支座。

特點(diǎn)：底座只能限制物體沿支撐面法線方向的運(yùn)動而不限制沿支撐面的運(yùn)動?；顒鱼q鏈支座類型2）活動鉸鏈支座約束

底座可以移動的鉸支座。

4、固定端約束

特點(diǎn)：這類約束的特點(diǎn)是既限制物體的移動也限制物體的轉(zhuǎn)動。

4、固定端約束

特點(diǎn)：這類約束的特點(diǎn)是既限制第六節(jié)分離體和受力圖幾個基本概念

受力分析：分析某一物體上受到那些力的作用，這些力的大小、方向、位置如何？ 分離體：從研究對象分離出來的自由體。 受力圖：表示物體受力情況的簡圖。第六節(jié)分離體和受力圖幾個基本概念

例1-1．某化工廠的臥式容器，容器總重量(包括物料、