机械学基础-机械设计的力学基础知识

机机 械械 学学 基基 础础绪绪 论论机械设计的力学基础知识机械设计的力学基础知识机械工程材料及钢的热处机械工程材料及钢的热处理理机械精度设计基础机械精度设计基础机构的组成原理及机构的组成原理及平面连杆机构平面连杆机构凸轮机构凸轮机构 弹簧弹簧机械零件设计制造机械零件设计制造的结构工艺性的结构工艺性带传动与链传动带传动与链传动齿轮传动机构齿轮传动机构间歇运动机构间歇运动机构齿轮传动设计齿轮传动设计轴与联轴器轴与联轴器轴承轴承连接连接机械学基础机械学基础第 1章 机械设计的力学基础知识补充 : 静力学基础补充 : 材料力学基础1-1 载荷和应力1-2 机械零部件失效形式与设计准则补充 : 静力学基础静力学 研究物体在力系作用下的平衡条件的科学补充 : 静力学基础力 物体间相互的机械作用 ,这种作用使物体的机械运 动状态发生变化力的外效应 物体运动状态发生变化力的内效应 物体产生变形刚体 在受力情况下保持形状和大小不变的物体。它是理想化了的力学模型力系 作用于物体上的一群力平面力系空间力系平面汇交力系平面平行力系平面一般力系平衡 物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动静力学公理 公理 1（二力平衡公理）作用于刚体上的二力平衡的必要和充分条件是，此二力大小相等，方向相反，且沿同一直线。 补充 : 静力学基础作用于刚体的已知力系上，加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。 推论 （力的可传性）作用于刚体上某点的力，可以沿其作用线移至刚体上任意一点，而不改变它对刚体的作用效果。 静力学公理 公理 2（加减平衡力系公理）补充 : 静力学基础作用于物体上同一点的两个力，可以合成一个合力。合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向以这两个力为边所做的平行四边形的对角线来表示静力学公理 公理 3（力的平行四边形公理）补充 : 静力学基础两物体间相互作用的力总是大小相等，方向相反，沿同一条作用线，并分别作用在这两个物体上静力学公理 公理 4（作用与反作用公理）补充 : 静力学基础变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，则平衡状态保持不变公理 5（刚化原理）物体的受力分析 补充 : 静力学基础1. 取分离体 （研究对象）3. 画约束反力2. 画出物体所受的已知力 物体的受力分析 补充 : 静力学基础1.除重力等主动力以外，物体间只有在接触处才有力的相互作用。2.约束反力应画在解除约束的地方，并根据约束类型画约束反力。3.若约束是二力杆，则其约束反力沿二力构件两个受力点的连线，不是拉力就是压力。4.作物体系整体受力图时，物体之间的相互作用力变成内力，不必画出。5.物体系中各物体之间的作用力与反作用力，若其中一个力的方向确定（或假定），则另一个力的方向必与其相反，不必再另行假定。物体的受力分析 补充 : 静力学基础发动机的曲柄滑块机构如图所示。活塞 C上作用可燃气体的爆发力 F，曲柄 AB上作用阻力矩 MA。试画出曲柄滑块机构的主要构件活塞 C、连杆 BC和曲柄 AB的受力图。各构件的自重均不计。平面任意力系的平衡条件补充 : 静力学基础力系的主矢和对于任一点的主矩都等于零 ,即也可以表示为补充 : 材料力学基础材料力学 研究材料在各种外力作用下产生的应变、应力、强度、刚度、稳定和导致各种材料破坏的极限的学科补充 : 材料力学基础变形弹性变形：塑性变形：可恢复不可恢复强度 构件抵抗塑性变形和断裂的能力刚度 构件抵抗弹性变形的能力稳定性 构件保持其原有平衡形态能力一、强度、刚度、稳定性的基本概念补充 : 材料力学基础二、构件受力与变形的基本形式拉伸或压缩剪切扭转弯曲组合变形1.构件受力情况机构或机械工作时，作用在构件上的力称为载荷集中载荷分布载荷静载荷动载荷2.构件变形的基本形式拉伸拉伸补充 : 材料力学基础压缩压缩 补充 : 材料力学基础剪切剪切补充 : 材料力学基础扭转扭转补充 : 材料力学基础弯曲弯曲 补充 : 材料力学基础特点：直杆；所受外力的合力与杆轴线重合；沿轴线方向发生伸长特点：直杆；所受外力的合力与杆轴线重合；沿轴线方向发生伸长或缩短变形或缩短变形补充 : 材料力学基础三、直杆的轴向拉伸与压缩构件受外力作用产生弹性变形时，构件内部分子间就伴随着产生一种抵抗力，它们力求恢复构件已变形部分的形状和尺寸。这种抵抗构件变形的分子间的力称为内力。应力为正应力为正应力为负应力为负补充 : 材料力学基础三、直杆的轴向拉伸与压缩单位面积上承受的内力称为应力。应力的单位为兆帕（ MPa），即 N/mm2补充 : 材料力学基础三、直杆的轴向拉伸与压缩材料在材料在 轴轴 向拉伸或向拉伸或 压缩时压缩时 的机械性的机械性 质质 屈服阶段屈服阶段 弹性变形阶段弹性变形阶段 强化阶段强化阶段 局部变形阶段局部变形阶段补充 : 材料力学基础三、直杆的轴向拉伸与压缩比例极限比例极限弹性极限弹性极限屈服极限屈服极限强度极限强度极限补充 : 材料力学基础三、直杆的轴向拉伸与压缩强强 度条件度条件塑性材料塑性材料 :屈服极限屈服极限 s做为破坏的极限应力做为破坏的极限应力脆性材料脆性材料 :强度极限强度极限 b 作为破坏的极限应力作为破坏的极限应力强强 度公式：度公式：许许 用用 应应 力：力：补充 : 材料力学基础三、直杆的轴向拉伸与压缩刚刚 度公式：度公式：杆的变形：杆的变形： 特点：一对大小相等、方向相反的力作用在物体的两侧，两力作特点：一对大小相等、方向相反的力作用在物体的两侧，两力作用线间的距离相距很近，物体受上述两力作用后，受剪面发生相用线间的距离相距很近，物体受