机械设计基础第一章受力分析

机械设计基础第一章受力分析汇报人：AA2024-01-14目录绪论静力学基础平面力系空间力系摩擦与磨损受力分析应用实例01绪论机械设计基础的定义机械设计基础是机械工程专业的一门重要技术基础课程，主要研究机械零件和机构的设计原理、方法和机械设计的一般规律。机械设计基础的研究对象本课程的研究对象包括各种常用机构、通用零件的工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法。机械设计基础概述受力分析的定义受力分析是研究物体在力作用下的平衡和运动的规律，以及物体间相互作用力的一门科学。受力分析在机械设计中的意义在机械设计中，受力分析是必不可少的一步，它能够帮助工程师预测机械零件在特定条件下的性能和行为，从而优化设计方案，提高产品的质量和可靠性。受力分析的重要性章节内容与学习目标章节内容本章节主要介绍机械设计基础的基本概念、研究对象、受力分析的基本知识和方法，以及机械设计的一般流程和规范。学习目标通过本章节的学习，学生应该能够掌握机械设计基础的基本概念和受力分析的基本方法，了解机械设计的一般流程和规范，为后续章节的学习打下坚实的基础。02静力学基础静力学公理刚体概念力的概念平衡状态阐述力系简化的基本原理，是受力分析的基础。在静力学中，将研究对象视为不变形的物体，即刚体。物体间的相互作用，使物体产生运动或运动趋势的原因。物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动的状态。0401静力学公理与基本概念0203010203约束概念对物体运动的限制条件。约束力约束对物体运动的阻碍力，其方向总是与约束所能阻碍的运动方向相反。常见约束类型柔索约束、光滑面约束、铰链约束、固定端约束等。约束与约束力ABDC受力分析对研究对象进行受力情况的分析，是机械设计的基础。受力图将研究对象所受的全部外力，按一定比例尺用线段表示在图上，称为受力图。受力分析的步骤确定研究对象、画出研究对象的简图、在简图上画出全部外力、标明各力的符号及大小。注意事项不要漏画力，也不要多画力；正确判断二力构件和三力构件；注意作用力和反作用力的关系。受力分析与受力图03平面力系各力作用线在同一平面内且汇交于一点的力系称为平面汇交力系。定义平面汇交力系的合力等于各分力的矢量和，合力的作用线通过各分力的汇交点。性质平面汇交力系平衡的充分必要条件是，力系的合力等于零。即力系中各力在两个坐标轴上的投影的代数和分别等于零。平衡条件平面汇交力系作用在刚体上的两个大小相等、方向相反但不共线的平行力组成的力系称为平面力偶系。定义性质平衡条件平面力偶系对刚体的作用效果取决于力偶矩的大小和转向，而与力的作用点位置无关。平面力偶系平衡的充分必要条件是，力偶系中各力偶矩的代数和等于零。030201平面力偶系各力作用线在同一平面内且任意分布的力系称为平面任意力系。定义平面任意力系可以简化为一个合力或一个合力偶，或者同时简化为一个合力和一个合力偶。性质平面任意力系平衡的充分必要条件是，力系的主矢（合力）等于零且主矩（合力偶矩）也等于零。平衡条件平面任意力系04空间力系

空间汇交力系定义各力作用线在空间中汇交于一点的力系称为空间汇交力系。性质空间汇交力系的合成结果是一个合力，其方向由力多边形确定，大小等于各分力的矢量和。平衡条件空间汇交力系平衡的充分必要条件是，力系中各力在两个坐标轴上的投影的代数和分别等于零。作用在刚体上的两个大小相等、方向相反但不共线的平行力组成的力系称为空间力偶。定义空间力偶系平衡的充分必要条件是，力偶系中各力偶矩的矢量和等于零。平衡条件空间力偶系各力的作用线不在同一平面内且任意分布的力系称为空间任意力系。定义空间任意力系可以等效为一个合力和一个合力偶，合力的大小和方向由力系的主矢确定，合力偶的矩由力系对某点的主矩确定。性质空间任意力系平衡的充分必要条件是，力系的主矢和主矩都等于零。平衡条件空间任意力系05摩擦与磨损发生在两个干燥固体表面间的摩擦，通常伴随着磨损。干摩擦发生在两个接触表面间存在一层极薄的润滑膜时的摩擦，润滑膜厚度接近或小于表面粗糙度。边界摩擦发生在两个被完全隔开的表面间的摩擦，由流体（如润滑油）的黏性引起。流体摩擦摩擦现象与分类磨粒磨损由硬颗粒或突出物在摩擦过程中引起的表面材料脱落现象，常见于矿山、冶金等工业领域。表面疲劳磨损由于交变应力作用在表面或亚表面层引起的裂纹扩展而导致的材料脱落现象，常见于滚动或滑动轴承等部件。黏着磨损由于接触表面局部发生黏着而导致的磨损，常见于重载、高温或低速运动的场合。磨损现象与分类选择具有高硬度、高韧性、耐磨性好的材料，如轴承钢、陶瓷等。选用合适的材料采用表面涂层、渗碳淬火、激光淬火等表面处理技术，提高表面的硬度、耐磨性和耐腐蚀性。表面处理技术选用合适的润滑剂或润滑方式，如油润滑、脂润滑、固体润滑等，以减少摩擦和磨损。润滑技术优化机械结构设计，如减少接触面积、降低接触应力、避免或减少冲击和振动等，以降低摩擦和磨损的发生。结构设计摩擦与磨损的防止措施06受力分析应用实例03零件摩擦与磨损分析研究零件在相对运动时的摩擦和磨损现象，以及润滑和密封等问题。01零件静力学分析研究零件在静力作用下的平衡条件，以及零件的强度、刚度和稳定性。02零件动力学分析研究零件在运动过程中的受力情况，以及零件的振动、冲击和疲劳等问题。机械零件的受力分析结构静力学分析研究结构在静力作用下的平衡条件，以及结构的强度、刚度和稳定性。结构动力学分析研究结构在运动过程中的受力情况，以及结构的振动、冲击和疲劳等问题。结构优化分析研究在满足强度、刚度和稳定性等要求的前提下，如何优化结构的形状、尺寸和材料等问题。机械结构的受力分析根据受力分析的结果，制定相应的设计准则，以确保机械零件和结构的安全性和可靠性。设计准则制定材料选择结构优化故障诊断与预防根据受力分