工程力学

《工程力学》-------制作：王奇利《工程力学》高职高专规划教材机械职业教育基础课教学指导委员会工程力学学科组组编主编：穆能伶（成都航空职业技术学院）授课顺序学时章节授课内容目的与要求§1－1绪论刚体和力的概念熟悉工力的研究对象、内容；掌握刚体、平衡、力的概念§1－2静力学公理熟悉静力学五个公理和两个推论§1－3力矩掌握力矩的概念和合力矩定理§1－4力偶掌握力偶的性质及力偶系的合成计算§1－5力的平移定理熟悉力的平移定理§2－1约束与约束反力熟练掌握几种约束反力的画法§2－2受力图熟练掌握物体及物体系受力图的画法§3－1力系合成的解析法掌握力在直角坐标系上的投影及合力投影定理§3－2平面任意力系的简化熟悉平面任意力系的简化及简化结果§3－3平面任意力系的平衡方程掌握平面任意力系、汇交力系、平行力系平衡方程的应用§3－4平面任意力系平衡方程的应用举例§3－5物体系统的平衡熟练掌握物体系统平衡问题的解法§3－6静定与静不定问题的概念了解静不定问题的概念§4－1滑动摩擦与自锁掌握静、动、临界滑动摩擦力的计算§4－3摩擦角与自锁现象（一、二）掌握摩擦角的概念及自锁条件§4－4滚动摩擦简介了解滚动摩擦§5－1力在空间直角坐标轴上的投影掌握两种投影计算方法§5－2力对轴之矩掌握力对轴之矩的概念及合力矩定理§5－4空间力系平衡问题的平面解法掌握空间任意力系的平面解法§5－5重心了解重心坐标公式及形心的位置412782569222222223授课计划----理论力学授课计划----材料力学看材力录像§13－1材料力学的任务与研究对象了解材力的任务§13－2变形固体的基本假设了解四种基本假设和四种基本变形§13－3内力和截面法掌握截面法§13－4正应力、切应力与切应力互等定理掌握正应力的概念及切应力互等定理§13－5位移、应变与虎克定律掌握位移、应变的概念及虎克定律§14－1轴向拉伸或压缩杆件的内力掌握轴向拉压受力、变形特点，会画轴力图§14－2扭转圆轴的内力掌握m=9549P/n公式，会画扭矩图§14－3弯曲梁的内力掌握平面弯曲的概念及FQ、M大小的计算§14－4弯曲梁的内力图——剪力图和弯矩图熟练掌握FQ、M图的绘制142§15－1轴向拉压杆件的应力与变形掌握轴向拉压杆件的应力与变形的计算152§15－2扭转圆轴的应力与变形掌握扭转圆轴的应力与变形的计算162§15－3弯曲梁的正应力熟练掌握梁弯曲强度条件，了解惯性矩平行轴公式§15－4弯曲梁的切应力了解弯曲梁的切应力计算§15－5弯曲梁的变形掌握y、θ的概念及简单计算§16－1材料拉压时的力学性能掌握低碳钢及铸铁的力学性能§16－2轴向拉压杆件斜截面上的应力掌握斜截面上的应力计算§17－1杆件的强度设计准则掌握杆件的强度设计准则§17－2轴向拉压杆件的强度计算熟练掌握拉压杆件的三类强度计算问题202§17－3弯曲梁的强度计算熟练掌握弯曲梁的强度计算212§17－4轴向拉弯组合变形杆件的强度计算熟练掌握拉（压）弯组合变形的强度计算222§17－5扭转圆轴的强度计算熟练掌握扭转圆轴的强度计算232§17－6杆件的刚度准则与杆件刚度计算掌握刚度设计准则与刚度计算242§17－7联接件的假定计算掌握联接件的假定计算252§17－7提高杆件承载能力的措施熟悉提高杆件承载能力的有关措施262§19－2交变应力掌握交变应力的概念、特征及影响构件持久极限的因数102111222131722181922《工程力学》-------制作：王奇利总第一讲第一章静力学基础绪论§1-1刚体和力的概念§1-2静力学公理教学要求：1、熟悉工程力学的研究对象、内容，2、掌握刚体、平衡、力的概念3、掌握五个公理《工程力学》-------制作：王奇利刚体和力的概念刚体在力的作用下，其物体内部任意两点之间的距离始终保持不变刚体是静力学中对物体进行分析所简化的力学模型力力是物体间的相互机械作用力对物体作用效应外效应：使物体的运动状态发生改变；内效应：使物体的形状发生改变力是矢量力的三要素：力的大小、方向、作用线力的单位：牛[顿]（N）或千牛（kN）分布力和集中力《工程力学》-------制作：王奇利力系合力：若一个力和一个力系等效，则这个力就称为该力系的合力；力系中的每个力就称为力系的分力；将一个复杂力系简化为一个简单力系或一个力的过程，称为力系的简化。力系的分类：平面力系：力的作用线均在同一个平面内汇交力系：力的作用线汇交于一点；平行力系：力的作用线相互平行；一般力系：力的作用线既不完全汇交，又不完全平行；空间力系汇交力系平行力系一般力系《工程力学》-------制作：王奇利平衡定义：物体相对于惯性参考系处于静止或匀速直线运动状态。建立在地球上，并相对于地球不动的参考系称为惯性参考系。平衡力系：一个物体受某力系作用而处于平衡，则此力系称为平衡力系。力系成为平衡力系而需要满足的条件称为平衡条件。《工程力学》-------制作：王奇利静力学公理一公理一：力的平行四边形公理作用在物体上同一点的两个力可以合成为一个力，合力的作用点仍作用在这一点，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。矢量表示法：FR=F1+F2《工程力学》-------制作：王奇利静力学公理二、三公理二：二力平衡公理作用于刚体上的两个力使刚体平衡的必要和充分条件是：这两个力的大小相等、方向相反、作用线重合。矢量表示法：F1=－F2；公理三：加减平衡力系公理在一个刚体上加上或减去一个平衡力系，不改变刚体的原状态。力的可传性原理作用于刚体的力可以沿其作用线滑移至刚体的任意点，不改变原力对该刚体的作用效应力的三要素：力的大小、方向、作用线三力平衡条件《工程力学》-------制作：王奇利静力学公理四、五公理四：作用于反作用公理任何两个物体相互的作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，沿着同一条直线，分别作用在这两个物体上。作用力和反作用力的作用对象公理五：刚化原理若变形体在某一力系作用下平衡，则可将此受力的变形体视为刚体，其平衡状态仍保持不变。《工程力学》-------制作：王奇利总第二讲§1-3力矩§1-4力偶§1-5力的平移教学要求：1、熟悉力矩的概念，掌握合力矩定理2、掌握力偶的性质及力偶系的合成方法3、掌握力的平移定理《工程力学》-------制作：王奇利力矩力对物体的运动效应，包括力对物体的移动和转动效应，其中力对物体的转动效应用力矩来度量。力矩是力对物体的转动效应的度量力矩的表示力矩的矩心、力臂大小、转向、作用面正负号规定右手螺旋法则量纲单位：牛顿.米[N.m]或千牛.米[kN.m]dFFMo)(《工程力学》-------制作：王奇利合力矩定理力系中合力对一点的矩，等于力系中各分力对同一点之矩的代数和。设某力系为Fi（i=1,2,…n），其合力为FR，根据以上理论，则有表达式：in21RFF...FFF其中：)()(...)()()(21ionoooRoFMFMFMFMFM《工程力学》-------制作：王奇利例1-2圆柱齿轮如图，受到啮合力Fn的作用，设Fn=1400N，齿轮的压力角α=200，节圆半径，r=60mm，试计算力Fn对轴心O的力矩。解：1）直接法：由力矩定义求解cos)(rFhFFMnnno2）合力矩定理将力Fn分解为切向力Ft和法(径)向力Fr，即rtnFFF由合力矩定理得：cos0)()()(rFrFFMFMFMntrotono《工程力学》-------制作：王奇利力偶定义：两个大小相等，方向相反，且不共线的平行力组成的力系称为力偶。力偶的表示法书面表示（F，F’）图示力偶矩大小正负规定：逆时针为正单位量纲：牛米[N.m]或千牛米[kN.m]dFxFxdFFMoFMoFFMo')()'()()',(力偶的三要素力偶矩的大小、力偶的转向、力偶的作用面《工程力学》-------制作：王奇利力偶的基本性质力偶的基本性质力偶无合力力偶中两个力对其作用面内任意一点之矩的代数和，等于该力偶的力偶矩力偶的可移动性：（保持转向和力偶矩不变）力偶的可改装性：（保持转向和力偶矩不变）力偶的等效平面力偶系合成平衡《工程力学》-------制作：王奇利力的平移定理作用在刚体上某点的力，可以平移至刚体上任意一点，但同时必须增加一个附加力偶，该力偶的力偶矩等于原力对该点之矩。M=?《工程力学》-------制作：王奇利作业思考题1-1～1-4习题练习1-1～1-5作业1-6、1-7《工程力学》-------制作：王奇利总第三讲第二章§2-1约束与约束反力§2-2受力图单个物体受力图物体系统受力图教学要求：1、常见的几种约束及其约束力的画法2、物体及物系的受力图《工程力学》-------制作：王奇利约束与约束反力定义：限制某物体运动的其他物体称为该体的约束约束的分类柔性约束刚性约束铰链约束固定端约束《工程力学》-------制作：王奇利柔性约束的特点：只能受拉，不能受压。只能限制延约束的轴线伸长方向本书柔性约束力用FT表示常见的柔性约束：绳子、皮带、链条等《工程力学》-------制作：王奇利刚性约束光滑面：限制接触点法向运动铰链连接铰链（中间铰）活动铰链支座固定铰链支座球型铰链支座（空间力系）《工程力学》-------制作：王奇利固定端约束性质特点：限制了平面内可能的运动（移动和转动）。《工程力学》-------制作：王奇利受力图绘出受力体（被分析物体）受到的所有外力的示意图，称为该受力体的受力图画受力图步骤：取分离体-----画出所分析物体的分离体画主动力---画出该物体所受到的所有主动力画约束力----根据约束的性质画出约束反力举例：《工程力学》-------制作：王奇利例2-1重量为G的均质杆AB，其B端靠在光滑铅垂墙的顶角处，A端放在光滑的水平面上，在点D处用一水平绳索拉住，试画出杆AB的受力图。FAFBFDG《工程力学》-------制作：王奇利例2-2（略）画AB梁的受力图。FAyFAxFB《工程力学》-------制作：王奇利物系受力图物体系统中每个物体的受力分析方法和单个物体分析方法相同，但应注意以下几点：物系受力分析时往往需要画整体受力图画单个物体受力图时，注意作用与反作用力的关系。注意判断二力构件（二力杆）。二力构件一般不作为单个物体画独立受力图。《工程力学》-------制作：王奇利例（物体系统受力图）P332-5(c)《工程力学》-------制作：王奇利作业P30-33思考题需交作业：2-2（a),2-5(b)课外练习2-1(a),(b),(c),(d)2-2(b),(d),(f)2-5(b),(d)《工程力学》-------制作：王奇利总第四讲力系合成的解析法力在直角坐标轴上的投影合力投影定理平面任意力系的简化简化方法结果讨论教学要求：掌握力在直角坐标系上的投影及合力投影定理熟悉平面任意力系的简化及简化结果《工程力学》-------制作：王奇利力系合成的解析法力系合成的解析法，就是通过力矢量在直角坐标轴上的投影来表示合力与分力之间的关系。力在平面直角坐标轴上的投影1.定义：2.大小计算：Fx=FcosαFy=Fcosβ＝Fsinα3.正负规定：4.投影和分力关系《工程力学》-------制作：王奇利合力投影定理合力在某一轴的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和。niiynyyyRyniixnxxxRxFFFFFFFFFF121121......合力的投影与各分力投影的关系2cos;cos2222通常：RRRYRRRxRyRxRFFyFFFF