中职机械基础课件

河南省职业技术教育教学研究室编1目录引言走进机械世界项目一构件的静力分析任务一画构件受力图任务二求解平面力系项目二直杆的基本变形任务一轴向拉伸与压缩计算任务二剪切、扭转、弯曲变形分析2学习目标：1、掌握机器、机构、机械、构件、零件的概念及其关系，了解机器的组成及其各部分的作用。2、掌握平面运动副及类型；了解常用的机构简图符号。能力目标：培养学生对日常生活中机械的认知能力和判断能力。33学习重点、难点：1、机器的组成部分2、机器与机构的区分3、对运动副的判断及对运动副简图的识别课时：4节445566778899101011111212131314141515原动机部分其他形式能转化为机械能（动力部分）执行部分直接完成具体工作任务部分（工作部分）传动部分完成运动和动力的传递与转换操纵控制部分控制机器正常运行与工作1616零件构件机构机器（制造单元）（运动单元）（传递、转化运动形式）（做功或能量转换）机械171718181919202021212222232324242525262627272828292930301．下列属于机构的是（）A．机床B．纺织机C．千斤顶D．拖拉机2．机床的主轴是机器的（）部分。A．原动机B．执行C．传动D．自动控制3．汽车的车轮属于机器的（）部分。A．原动机B．执行C．传动D．操纵和控制4．构成机械的最小单元，也是制造机械时的最小单元是（）A．机器B．零件C．构件D．机构5．机器的部分的作用是用以完成运动和动力的传递与转换。A．原动机B．执行C．传动D．操纵和控制3131作业总结本章节的名词解释及简答题梳理并总结本章节的知识点3232学习目标：1、掌握力的概念和力的三要素；掌握力的基本性质。2、掌握力矩、力偶的概念和基本性质，熟练掌握力矩、力偶的计算。3、掌握约束、约束反力的概念，熟练掌握常见约束的约束反力方向的确定，能绘制简单的受力图。4、理解平面力系的平衡方程，熟练掌握平面力系的求解方法。3333学习重点：1、力矩的计算2、受力图的画法3、平衡方程的应用学习难点:1、对约束反力的理解2、受力图的画法3、平衡方程的应用能力目标：培养学生运用力学原理分析、解决工程实践中问题的能力。课时：12节3434(2).力的三要素：力是物体间相互的机械作用，其作用结果是使物体的形状（内效应）和运动状态（外效应）发生改变。(1).力的概念大小、方向、作用点1、力任务一画构件受力图3535(3).力的矢量表示法FF符号表示：F、N或等。力是一矢量，用数学上的矢量记号来表示，如力。AF(4).力的单位在国际单位制中，力的单位是牛顿（N）1N=1公斤•米/秒2（kg•m/s2）F力N3636刚体力作用于物体时，总会引起物体变形。但在正常情况下，构件的变形都很小，这种微小的变形对物体的平衡影响很小，可以忽略。这种忽略其变形的物体称之为刚体。刚体是一种理想化的力学模型。37372、力的基本性质公理一二力平衡公理作用于刚体上的两个力，使刚体处于平衡状态的必要和充分条件是：二力力大小相等、方向相反且作用在同一直线上。（等值、反向、共线）二力杆件：只在两个力作用下平衡的刚体叫二力杆件。注意：二力杆不一定是直杆3838二力杆件实例ACBABNANBAB自重不计！二力杆受力必沿二力作用点的连线方向。3939公理二作用和反作用公理作用力与反作用力总是同时存在，二力的大小相等，方向相反，沿着同一直线分别作用在两个相互作用的物体上。等值、反向、共线、异体、且同时存在。FFNN表示：[例]吊灯在画物体受力图时要注意此公理的应用。4040公理三力平行四边形公理作用于物体上任一点的两个力可合成为一个合力。合力的大小和方向由以原两力矢为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。即，合力为原两力的矢量和。21FFR矢量表达式：三角形法则4141力的分解用一个力来取代两（多）个力—力的合成。用两个力来取代一个力—力的分解。平行四边形法则同样适用于力的分解。工程实际中常用力的正交分解，即把一个力分解为互相垂直的两个分力。RABRxRy4242推论三力平衡汇交定理当刚体受到三个力作用而处于平衡时，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三力的作用线必交于同一点，且三个力的作用线在同一平面内。4343二力平衡公理、作用与反作用公理中的二力有什么不同？44441、力矩（1）.什么是矩心？什么是力臂？什么是力矩？（2）.力矩与什么有关？2、力偶（1）.什么是力偶？（2）.力偶是一对平衡力（3）.力偶的性质是什么？45451.力矩力矩的定义力F对矩心O点的矩，写作M0(F）,其大小等于力F的大小与力臂d的乘积M0(F）=±F·d4646力矩的特性1.力作用线过矩心，力矩为零；2.力沿作用线移动，力矩不变。3.矩心的位置可以任意选定，矩心不同，所求的力矩的大小和转向就有可能不同。FOh47472.力偶力偶：作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反且作用线平行的一对力。4848力偶的作用平面：两力作用线所在的平面力偶臂：两力作用线间的垂直距离d力偶的作用效果是引起物体的转动，和力矩一样，产生转动效应。4949力偶的转动效应用力偶矩M表示，它等于力偶中任何一个力的大小F与力偶臂h的乘积，加上适当的正负号，即式中：F是力的大小；d是力偶臂，是力偶中两个力的作用线之间的距离.M=±Fd5050力偶的图例5151力矩与力偶的区别：力矩：是对物体上的某一点而言，对于不同的点，力臂不同，故力矩值也不同力偶：在其作用平面内任意移动或转动，不改变该力偶对物体的转动效应5252性质1.力偶无合力，不能与一个力平衡和等效，力偶只能用力偶来平衡。性质2.作用在同一平面内的两个力偶等效的必要和充分条件是力偶等值且转向相反。3.力偶的性质5353性质3.力偶的转动效应与转动中心的位置无关，所以力偶对作用平面内任意一点的转动效应是相同的。性质4.在力偶矩不变的条件下，同时改变力偶中两力的大小和力偶臂的长短，不改变力偶对物体的作用效应。5454拓展：力的平移定理可以把作用在刚体上某点A的力平行移动到任一点B，但必须同时附加一个力偶。这个力偶的矩等于原力对新作用点B的力矩。FFF'=F''=F∥FMdFmBd5555三、约束、约束反力和受力图1、约束与约束反力自由体：可以在空间眼任何方向自由运动的物体。如气球。非自由体：由于受到其它物体的限制而不能向某些方向自由运动的物体。如电灯。约束：限制非自由体运动的物体。约束反力：约束对非自由体的反作用力。主动力：能引起运动状态改变约束反力外力5656约束反力特点①大小常常是未知的；②方向总是与约束限制的物体的位移方向相反；③作用点在物体与约束相接触的那一点。GGN1N2静力学的任务：由已知的主动力求未知的约束反力；常见约束：柔体、光滑面、铰链、固定端。5757约束反力作用在接触点处，方向沿公法线，指向受力物体（1）光滑接触面的约束(光滑指摩擦不计)PPNNNANB2、常见的约束及其约束反力585859596060光滑接触约束实例36161绳索类只能受拉，所以它们的约束反力是作用在接触点，方向沿绳索背离物体。（2）由柔软的绳索、链条或皮带构成的约束PPTS1S'1S'2S26262636364646565（3）.光滑圆柱铰链约束①圆柱铰链6666AAXAYAA6767光滑铰链6868②固定铰支座特点：只限制两物体间的相对移动，不限制两物体间的相对转动。69697070固定铰支座7171活动铰支座（辊轴支座）N的实际方向也可以向下7272活动铰支座特点：只限制支座沿支承面的法向位移，不限制支座沿支承面的位移。7373（4）、固定端约束约束特点：阻止杆端在平面内任何方向的移动和转动约束力：FAx、FAxy、MA74743、受力图（1）、受力分析和受力图概念（2）、画受力图的步骤是什么？7575画物体受力图主要步骤为：①选研究对象；②取分离体；③画上主动力；④画出约束反力。[例1]XAYANDNENBND`7676[例2]画出下列各构件的受力图QAOBCDE7777QAOBCDE7878QAOBCDE7979[例3]画出下列各构件的受力图说明：三力平衡必汇交当三力平行时，在无限远处汇交，它是一种特殊情况。8080[例4]尖点问题应去掉约束应去掉约束8181[例5]画出下列各构件的受力图8282画受力图应注意的问题1、不要漏画力2、不要多画力3、不要画错力的方向4、受力图上不能再带约束5、受力图上只画外力，不画内力。6、同一系统各研究对象的受力图必须整体与局部一致，相互协调，不能相互矛盾。7、正确判断二力构件。8383任务二求解平面力系学习目标1、会分析平面力系2、会计算力在坐标轴上的投影会建立平衡方程并计算未知力8484一、平面力系力系：作用在物体上的一组力。平面力系：力系中各力的作用线在同一平面内。力系分为：平面力系、空间力系平面汇交力系平面力系平面一般力系(平面任意力系)平面汇交力系：各力的作用线都在同一平面内且汇交于一点的力系。例：起重机挂钩平面平行力系8585结论：力在某轴上的投影，等于力的大小乘以力与该轴所夹锐角的余弦。（加正负号）力的投影是标量，其正负号规定为：若投影的指向与坐标轴正向一致，投影为正；反之为负。X=Fx=±F·cosαY=Fy=±F·sinα1、力在坐标轴上的投影S二、平面力系的平衡方程yb´a´abFOxBFxFyA8686合力投影定理XXXXRx421YYYYYRy4321XRx由图看出各分力在x轴和在y轴投影的和分别为：YRy合力投影定理：合力在任一轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和。87872、平面力系的平衡方程平面任意力系平衡的充要条件为：力系中各力在两个任选的坐标轴上投影的代数和分别为零，各力对平面内任一点之矩的代数和也等于零。0FM0Y0Xo88880FM0Y0Xo平面力系的平衡方程：平面任意力系平面汇交力系平面平行力系0Y0X0FM0YoxyF1F2F3xyF1F2F3xyF1F2F38989例１、悬臂梁AB作用有均布荷载q，在自由端还受一集中力和一力偶矩为m的力偶作用，梁长度为L。求固定端A的约束反力。该题若力P与水平夹角α=30°，则计算结果又如何？9090例2、已知：求：支座A、B处的约束力,,,;PqaMpa0xFyx0AxF4220BFaMPaqaa3142BFPqa0yF20AyBFqaPF342AyPFqa解：取AB梁，画受力图.0FMA9191历年真题1、杆AB一端用铰链固定在地面上，另一端为活动铰支，在C点有一倾斜向下的作用力F，不计自身重量，试利用此定理画出杆AB的受力图。（11分）2、梁AB一端固定，另一端自由。梁上作用有均布载荷，载荷集度为Q，在梁的跨中受到一个力偶矩为M的力偶作用，梁的自由端还受集中力F作用，梁的跨度为L。试求固定端A处的约束反力。9292图5中杆AB由绳子CD系住，假设各接触面光滑无摩擦，不计自重，画出杆AB的受力分析图。（8分）9393本章小结9494课后作业总结本章节的名词解释与简答题梳理本章节的知识并总结做课本25页本章习题9595学习目标:1、了解机械零件承载能力的概念和杆件变形的基本形式。2、掌握拉伸和压缩的概念及拉伸和压缩时的内力、应力的计算。3、掌握低碳拉伸和压缩时的过程和力学性能，了解铸铁拉伸和压缩时的力学性能。4、了解许用应力与安全系数，熟练掌握拉伸与压缩的强度条件及其应用。9696学习重点：1、杆件基本变形的受力特点和变形特点。2、拉伸和压缩时的内力、应力的计算及强度条件的校核。3、低碳钢拉伸和压缩时的过程和力学性能。97学习难点：1、对截面法的应用。2、对低碳钢拉伸和压缩时的过程和力学性能的理解。能力目标：1、培养学生解决现实生活中强度校核的能力。课时：5节97任务一轴向拉伸与压缩计算一、机械零件的承载能力机器设备和