機(jī)械基礎(chǔ)第一章

機(jī)械(machinery)機(jī)器機(jī)構(gòu)◆研究對(duì)象

◆課程內(nèi)容

主要學(xué)習(xí)：常用機(jī)構(gòu)和通用零件1、工程力學(xué)2、機(jī)械及機(jī)械零件3、液壓傳動(dòng)11、機(jī)械制造行業(yè)是國(guó)民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)2、凡是生產(chǎn)、制造企業(yè)都要涉及到機(jī)械開(kāi)發(fā)設(shè)計(jì)制造市場(chǎng)銷(xiāo)售經(jīng)濟(jì)競(jìng)爭(zhēng)歸根結(jié)底是設(shè)計(jì)和制造能力競(jìng)爭(zhēng)2

◆學(xué)習(xí)本課程的目的1.為學(xué)習(xí)機(jī)械類(lèi)有關(guān)專(zhuān)業(yè)課打好理論基礎(chǔ)。2. 為機(jī)械產(chǎn)品的創(chuàng)新設(shè)計(jì)打下良好的基礎(chǔ)3. 為現(xiàn)有機(jī)械的合理使用和革新改造打基礎(chǔ)。3◆本課程的基本學(xué)習(xí)方法1、著重基本概念的理解和基本計(jì)算方法的掌握，不強(qiáng)調(diào)系統(tǒng)的理論分析；

2、著重理解公式建立的前提、意義和應(yīng)用,不強(qiáng)調(diào)對(duì)理論公式的具體推導(dǎo)；

3、注意密切聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際，努力培養(yǎng)解決工程實(shí)際問(wèn)題的能力。

4、深刻理解基本理論、概念。5、認(rèn)真做一定數(shù)量的習(xí)題。6、有良好的數(shù)學(xué)和物理基礎(chǔ)。澧縣職業(yè)中專(zhuān)學(xué)校主講人：段寶程機(jī)械基礎(chǔ)計(jì)算機(jī)輔助教學(xué)課件5內(nèi)容提要緒論靜力學(xué)基本知識(shí)1、力及其性質(zhì)2、約束和約束力3、受力分析與受力圖6◆本課程研究的對(duì)象及內(nèi)容要學(xué)習(xí)什？為什么要學(xué)機(jī)械基礎(chǔ)？◆

學(xué)習(xí)本課程的目的◆如何進(jìn)行本課程的學(xué)習(xí)學(xué)習(xí)方法？緒論7靜力學(xué)基本知識(shí)81、名詞介紹：(1)力系：F1F2Fn(2)平衡力系：F2F1Fn若平衡，則稱(chēng)為平衡力系。同時(shí)作用在物體上的一群力。(3)等效力系：=P1P2Pn若兩個(gè)力系對(duì)同一物體的作用效果相同，則互稱(chēng)為等效力系。(4)合力、分力：F1FnF2F1FnF2=FR若一個(gè)力和一個(gè)力系等效，則該力稱(chēng)為合力，力系中各力稱(chēng)為此力的分力92、力學(xué)模型：

剛體：受力時(shí)不變形體的物體

剛體系：（物系）3、內(nèi)容：（1）力系的簡(jiǎn)化：

用簡(jiǎn)單力系代替復(fù)雜力系，作用效應(yīng)不變。（2）力系的平衡條件:

物體處于平衡狀態(tài)時(shí)，力系應(yīng)滿足的條件。

平衡：指物體相對(duì)于地面保持靜止或作均速直線運(yùn)動(dòng)10一、力的概念：

定義：物體間的相互作用外效應(yīng)：運(yùn)動(dòng)狀態(tài)改變。(理力）內(nèi)效應(yīng)：變形。（材力）三要素：大小、方向、作用點(diǎn)。力的圖示：FP文字符號(hào)：第一章靜力學(xué)基本概念及受力分析箭頭，代表力的指向力的作用線線段長(zhǎng)度代表力的大小線段的起點(diǎn)或終點(diǎn)為力的作用點(diǎn)11印刷體：黑體字母——力矢。

普通字母——力的大小。手寫(xiě)體：F——力矢。F——力的大小。力單位：NKN牛千牛二、約束的概念：自由體：能在空中自由運(yùn)動(dòng)（飛機(jī)、衛(wèi)星）非自由體：某些方面的運(yùn)動(dòng)受到周?chē)矬w的限制12

（燈繩、合頁(yè)軸、鐵軌）（1）約束：阻礙物體運(yùn)動(dòng)的限制物（2）約束反力：約束作用于被約束物體上力

作用點(diǎn)：接觸處

方向：永遠(yuǎn)與所限制的運(yùn)動(dòng)方向相反

大?。何粗螅ū粍?dòng)力）（3）主動(dòng)力：約束反力以外的其它力能主動(dòng)引起物體運(yùn)動(dòng)的力。例如13主動(dòng)力大小一般已知（重力、風(fēng)力、牽引力）如：

三、靜力學(xué)公理(公理與定律；定理、推理與推論）1、公理一（二力平衡公理）：T1T2GF1F2若剛體受二力作用而平衡，則必、充條件為：此二力等值、反向、共線。（1）適于剛體。14（2）二力構(gòu)件（二力桿）：

只受二力作用而平衡的構(gòu)件或桿件。F1F2

F1F2F1F2

（拉桿）（壓桿）2、公理二（加、減平衡力系公理）：

在作用于剛體上的任一力系中，加上或減去任一個(gè)平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用受力特點(diǎn)：所受兩力必沿兩力作用點(diǎn)連線15F1F2F3P1P2=F1F2F3（適于剛體）3、推論一（力的可傳性原理）

作用在剛體上的力可沿其作用線移動(dòng)，而不改變?cè)摿?duì)剛體的作用效應(yīng)。=FF2F1F1（令F1=F2=F）

（適于同一個(gè)剛體）164、公理三（力的平行四邊形法則）：

作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可以合成為作用于該點(diǎn)的一個(gè)合力，它的大小和方向由這兩個(gè)力的矢量為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來(lái)表示。矢式：R=F1+F2F1F2RF1F2RF2F1R（適合于任何物體）（逆過(guò)程也成立，一般正交分解）F1F2F力三角形法則:175、推論二（三力平衡匯交定理）

剛體受不平行的三力作用而平衡時(shí)，此三力作用線必共面，且匯交于一點(diǎn)。證：=F1F2F3F3F2F1R1、只適于剛體2、三力匯交一點(diǎn)，只是平衡的必要條件3、三力構(gòu)件，若已知三力作用點(diǎn)和任兩力作用線則可定出第三力作用線。 ooABCC18如：（并不平衡）F1F2F36、公理四（作用、反作用定律）

兩物體間相互作用的一對(duì)力，總是等值、反向、共線，并分別作用在這兩個(gè)物體上。..GGNN（1）適于任何物體。（2）（G、N）是平衡力；

N是作用力，N‘是反作用力19四、幾種常見(jiàn)的約束及反力：（一）柔索約束：柔繩、皮帶、鏈條等。

特征：只限制沿柔索中心線伸長(zhǎng)方向的運(yùn)動(dòng)。

反力：作用點(diǎn)：聯(lián)結(jié)點(diǎn)。作用線：沿柔索。指向：背離被約束體。（拉力）

例如20GGF1F2GGFAFBFCFDFEABCDEFAFBFCFDF1F2F1F221（二）光滑接觸面約束:

(不計(jì)摩擦)特征:只限制沿接觸處公法線做壓入光滑面的運(yùn)動(dòng).公法線FN反力:

作用點(diǎn):接觸處

作用線:沿接觸處的公法線

指向:指向被約束體BCAFAFBFCG（壓力）22（三）光滑鉸鏈約束

帶孔的構(gòu)件套在圓軸（銷(xiāo)釘）上。

特征：只限制構(gòu)件間的相對(duì)移動(dòng)。不限制構(gòu)件間的相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。（在垂直于軸線的平面內(nèi)）傳力特點(diǎn)：帶孔構(gòu)件與銷(xiāo)釘直接作用。（A）固定鉸支座：底座固定。例如23FFFFFyFx

反力F：作用點(diǎn)、作用線、及指向，均隨主動(dòng)力而變。通常用互相垂直的Fx與Fy表示.

（二力構(gòu)件除外）

簡(jiǎn)圖:24（B）中間鉸鏈：

僅有兩個(gè)帶孔的構(gòu)件，套在銷(xiāo)釘上，且節(jié)點(diǎn)處不受外力。

FFFFFxFyFyFx(1)(2)(1)(2)(1)(2)構(gòu)件(1)與構(gòu)件(2)互為約束

滿足作用力與反作用力的關(guān)系25

通常用(Fx、Fy)，（Fx'、Fy')表示（二力構(gòu)件除外）簡(jiǎn)圖：例：BACFCBFCFBFFCCAFAyFAx先識(shí)別二力構(gòu)件；中間鉸鏈處：作用力與反作用力關(guān)系。26（C）可動(dòng)鉸支座：底座與支撐面間有輥軸。（軸支座）公法線F

只限制沿垂直支撐面方向的運(yùn)動(dòng)。

反力F：沿支撐面法線，通過(guò)銷(xiāo)釘中心，指向可假設(shè)。簡(jiǎn)圖：27（四）鏈桿約束：兩端鉸接，中間不受力的直桿（二力桿）ABABFAFBAFA（A處為中間鉸鏈）反力：沿鏈桿中心線，指向可假設(shè)。（只限制沿鏈桿中心線的運(yùn)動(dòng)。）===28（五）軸承約束（A）徑向軸承（向心軸承）：只限制沿半徑方向的運(yùn)動(dòng)。軸線FAyFAx(B)止推軸承：既限制沿半徑方向的運(yùn)動(dòng)，又限制沿軸線方向的運(yùn)動(dòng)。29FxFzFy（六）球形鉸鏈支座:

球狀物體置于球窩形支座內(nèi)，只限制任何方向的移動(dòng)。FxFyFz(七)固定端30五、物體的受力分析與受力圖

受力分析：

所研究物體共受幾個(gè)力的作用，每個(gè)力的作用點(diǎn)、作用線、指向是怎樣的？

受力圖：

所研究物體的簡(jiǎn)圖單獨(dú)畫(huà)出，在上面畫(huà)上其所受全部主動(dòng)力和全部約束反力的圖形。

步驟：

（1）確定研究對(duì)象（取分離體），并把其簡(jiǎn)圖單獨(dú)畫(huà)出。（2）畫(huà)上其所受主動(dòng)力。（3）畫(huà)上其所受約束反力。31例：已知F，試畫(huà)出AB梁的受力圖。解：（1）取AB梁為研究對(duì)象。（2）畫(huà)主動(dòng)力F。F（3）畫(huà)反力FB,FAx,FAy。FBBAFAxABFFAy或：按三力平衡匯交定理FBBAFFAO

32例:已知P。試畫(huà)出AD桿、BC桿及構(gòu)架整體受力圖DABCPBCFBFCABDPFBFAxFAyABDPOFBFAABCDPFCFAxFAy（系統(tǒng)內(nèi)力）（系統(tǒng)外力）33例：三鉸剛架，已知F。試分別畫(huà)出AC、BC構(gòu)架及剛架整體受力圖ABCF解：BCFCFBACFFCFAxFAyABCFFBFAxFAy34例：已知P。試分別畫(huà)出AB、BC桿、銷(xiāo)釘C及構(gòu)架整體的受力圖。解：ACFAFCABCFBFCBCFFCAFCBACFFCBFA（AC桿含銷(xiāo)C）ABCFFBFA35例：BCDEFDFECGFOFCOBCFBFEHFCBACDFCOFCBFDFAxFAyGFADEFBFAxFAy36例：ABCF1F2ACF1FCxFCyFAxFAyBCF2FcxFcyFBxFByCABFAxFAyFBxFByF1F237例:BCFCBFBACPFCAxFCAyFAxFAyCGFCBFCAxFCAyACPGFCBFAxFAyABCPGFBFAxFAy38例：OABPBPFBAFB例：P.OCABDPABDFAFBFD39例題.

由水平桿AB和斜桿BC構(gòu)成的管道支架如圖所示.在AB桿上放一重為P的管道.A,B,C處都是鉸鏈

連接.不計(jì)各桿的自重,各接觸面都是光滑的.試分別畫(huà)出管道O,水平桿AB,斜桿BC及整體的受力圖.ACBD