机械设计基础课件 模块1 相关力学基础知识

模块1相关力学基础知识单元1.1静力学基础知识的学习单元1.2构件承载能力分析基础的学习问题提出思考各种机械都是由若干个基本的零部件按照一定规律组成的，当机械工作时，组成机械的各个构件都要受到外力的作用。在载荷的作用下，构件可能平衡、也可能运动状态发生变化，同时构件将产生一定的变形。构件是由一定的材料制成的，若受到的载荷超过材料的承受能力，就会使构件产生过大的变形或断裂而破坏。例如机床主轴，若载荷过大而发生断裂，整个机床将无法使用；若变形过大，将使齿轮间不能正常啮合，引起轴承的不均匀磨损，从而影响机械加工的精度。又如柴油机的挺杆、千斤顶的螺杆，当轴向载荷超过一定的限度时就会突然弯曲甚至折断。这就是构件的强度、刚度及稳定性问题。单元1.1静力学基础知识的学习1.1力与力系的基本概念力是物体间相互机械作用。力的三要素：力的大小、力的方向和力的作用点。刚体是指在任何外力作用下，大小和形状始终保持不变的物体。对于刚体，只会出现运动效应，而对于变形固体则既会出现运动效应也会出现变形效应。力

的

分

类体分布力，单位：N/m3或kN/m3；面分布力，单位：N/m2或kN/m2；线分布力，单位：N/m或kN/m；集中力，单位是N或kN。力

的

效应内效应：变形效应外效应：运动效应力

系的

分

类平面力系空间力系汇交力系平行力系任意力系单元1.1静力学基础知识的学习1.2静力学基本公理及推论公理1：二力平衡公理公理2：加减平衡力系公理公理3：力的平行四边形法则公理4：作用与反作用定律推论1：力的可传性原理推论2：三力平衡汇交原理作用在刚体上两个力平衡的必要与充分条件是：两个力等值、反向、共线。在已知力系上加上或者减去任意平衡力系，不会改变原力系对刚体的效应。两个共点力合成时，以表示这两个力矢量的线段为邻边作平行四边形，这个平行四边形的对角线就表示该两个力的合力大小和方向。作用力和反作用力总是同时存在，两力的大小相等、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。作用于刚体上的某点的力，可沿其作用线滑移到该刚体上任一点，而不会改变力对刚体的作用效应。作用在一个刚体上三个互不平行的力达到平衡状态的必要条件是：则此三个力一定汇交到同一点。单元1.1静力学基础知识的学习1.3构件受力分析基础工程常见约束柔性体约束光滑面约束铰链约束固定端约束中间铰链固定铰链支座滑动铰链支座非刚性体形成的约束。忽略接触面摩擦力的刚性约束。只限制移动，不限制转动的约束。圆柱铰链约束中用光滑圆柱体连接的两个物体有一个固定。圆柱铰链约束中用光滑圆柱体连接的两个物体都不是完全固定。光滑面与光滑圆柱约束的复合约束。限制物体在约束处移动和转动的约束。用光滑圆柱体（例如销钉）相连接。构件受力分析：选取研究对象做分离体受力图画上主动力和约束反力单元1.1静力学基础知识的学习1.4构件平面力系问题的分析基本物理量平面力的投影与分力平面力对点之矩力偶平面力系简化平面力系平衡简化结果力的平移定理平衡方程：平衡条件:平衡分析计算单元1.2构件承载能力分析基础的学习材料变形弹性变形塑性变形材