中职 机械基础第一、二章

1.载荷
➢机械工作时，机械零件所受的载荷是力（拉力、压力、切 向力）或力矩（弯矩、转矩），或者是由力和力矩组成的联 合载荷。 ➢静载荷：大小或方向不随时间变化或变化缓慢的载荷。 ➢动载荷：大小和方向随时间变化的载荷。 ➢根据动力机的额定功率P（kW）和额定转速n（r/min）计 算出的载荷称为名义载荷，
例题
➢例2-1 如图所示，物体重量为G，放在与与水平面成角的斜面上，试将重 量G分解为沿斜面方向及垂直于斜面方向的两个分力
解：根据力的平行四边形法则对力进行分解，以重量G为 对角线，以平行于斜面及垂直于斜面为两邻边，
重量G沿斜面方向的分力具有下滑作用，其大小为 F1=Gsinα
重量G垂直于斜面方向的分力具有正压力作用，其大小为 F2=Gcosα
二、力的基本性质
①作用与反作用定律 两物体间的相互作用力总是大小相等、方向相反、沿同一直
线，且分别作用在此二物体上。 该公理说明，力总是成对出现的，有作用力就必有反作用力，
二者同时存在同时消失。作用力和反作用力分别作用在两个物体上，
②二力平衡公理 作用于同一刚体（受力后变形不明显的物体称为刚体 ）上的二力
二、机械中的磨损
❖ 磨损的类型： 粘着磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损、腐蚀磨损。
❖ 单位时间内材料的磨损量称为磨损率。 ❖ 磨损过程：
磨合磨损、稳定磨损、剧烈磨损。
三、机械中的润滑
❖ 正确选用摩擦副的材料组合，使摩擦因数小、磨损率低是 减少磨损的先决条件
❖ 流体润滑：流体静力润滑、流体动力润滑 ❖ 弹性流体动力润滑 ❖ 边界润滑 ❖ 混合润滑
❖通用化：指在不同规格的同类产品甚至不同类型的产品上采用同 样的零部件。
三、零件的强度
❖ 失效：机械零件丧失工作能力或达不到要求的性能时。 ❖ 机械零件的失效形式主要有：因强度不足而断裂，过大的弹性
变形或塑性变形，摩擦表面的过度磨损、打滑或过热，连接松 动，压力容器、管道等的泄漏，运动精度达不到要求等。 ❖ 工作能力：零件不发生失效时的安全工作限度，对载荷而言的 工作能力称为承载能力。
常见的约束类型
1. 柔性约束
2.光滑面约束
3.铰链约束
4.固定端约束
约束力包括限制移动的两个正交的约束力Fx Fy和限制转动的约束力偶MA。
二、力系
❖一个物体或构件上有多个力的作用，这些力组成一个力系， 若这些力在同一平面内，则称之为平面力系。
❖平面汇交力系：在平面力系中，若各个力的作用线全部汇交 于一点称之为平面汇交力系。
二、力偶
❖力学中，把作用在同一物体上大小相等、方向相反、作用线平 行的一对平行力称为力偶，记作（F1,F2）,
力偶矩公式表示： M(F1,F2)=±Fd ❖力偶中两个力的作用线间的垂直距离d，称为力偶臂 ❖两个力所在的平面称为力偶的作用面， ❖规定使物体产生逆时针旋转的力偶矩为正值，反之为负值。 ❖力偶矩的单位：N·m（牛·米） kN·m（千牛·米）
使物体的运动状态和形状发生改变。前者称为力的外效应， 使物体产生变形称为力的内效应。 ❖力对物体的作用效应取决于力的大小、方向和作用点，这三者 为力的三要素。
力的基本单位是牛顿（Ｎ），常用单位还有千牛顿（kＮ）等。
❖力是矢量，常用一带有箭头的线段表示，线段的长度表示力 的大小（按一定的比例尺），线段的方位和箭头的指向表示力 的方向，线段的起点或终点表示力的作用点。通常用黑体字母 表示力矢量。用同一字母非黑体字表示力的大小。（补充矢量）
1Pa=1N/m2 1KPa=103 N/m2 1MPa=106 N/m2 1GPa=109 N/m2 ❖ 公式：
FN
A ❖ 应力的分类：静应力、变应力、循环应力
3、零件的强度
❖ 材料在外力作用下抵抗永久变形和断裂的能力称为强度。 ❖ 根据工作条件的不同，强度分为静强度和疲劳强度
根据破坏部位和破坏形式的不同，强度分为体积强度和表面 强度。 ❖ 体积强度：静应力下的强度、变应力下的强度 ❖ 表面强度：表面接触强度、表面挤压强度、表面磨损强度。
❖已知合力求分力的过程，称为力的分解
第二节 力矩、力偶与力的平移
课程设置
力矩 力偶 力的平移
一、力矩
❖在力学上用F与d的乘积及其转向来度量力F使物体绕O点转动 的效应，称为力F对O点的力矩，用符号MO(F)表示，
公式表示： MO(F)=±Fd ❖O点称为力矩中心，称为矩心 ❖O点到力F作用线的垂直距离d称为力臂， ❖规定使物体产生逆时针旋转的力矩为正值，反之为负值。 ❖力矩的单位：N·m（牛·米） kN·m（千牛·米）
传动部分：把动力部分的运动和动力传递给执行部分的中间装置
控制部分：能够使机器的动力部分、传动部分、执行部分按一定 的顺序和规律实现运动，完成给定的工作循环
❖ 图例说明：以冲压机为例说明
三.机器的结构
❖零件：构成机器的不可拆的制造单元。分为通用零件和专用零件。 ①通用零件：在各种机器中普遍使用的零件，如螺栓、 轴等。 ②专用零件：只在某些机器中使用的零件，如曲轴、连杆等。
使刚体平衡的必要与充分条件是：此二力大小相等、方向相反且作用于 同一直线上。该公理是关于平衡的最简单、最基本的性质，
作用在刚体上的力，可以沿其作用线移动到该刚体上任一点不 改变它对刚体的作用效果。
③力的平行四边形法则 作用于物体上同一点的两个力的合力仍作用于该点，其大小和
方向由以此二力为邻边所构成的平行四边形的对角线来确定。平行四 边形法则又称为矢量加法，它不仅适用于力的合成，对所有矢量（如 速度等）的合成均适用。
第二节 约束、约束反力、力系和受力图
课程设置
约束与约束力 力系 受力图
一、约束与约束力
❖自由体：位移(表示物体的位置变化，是矢量)不受任何限制的物 体。 ❖非自由体：位移受到限制的物体。 ❖约束：对非自由体的某些位移起限制作用的周围物体。 ❖约束反力：约束作用于被约束物体上的力，也称为约束力。 ❖约束力的方向必与该约束所能阻碍的位移方向相反。
力偶矩M和力Fr将使轴发生弯曲
作业
一、填空
1、机器主要由（
）、（
）、（
）、（
）
四个部分组成。
2、在各种机器中普遍使用的零件，称为（
），只在某些机器中使用
的零件，称为（
）。
3、按机械主要用途不同，可分为（
）、（
）、（
）、
（
）等。
4、（ ）是反映机械零件承受载荷时抵抗破坏能力的重要指标。
5、机械工作时，机械零件所受的载荷是（ ）或（ ），或者是
第二节 机械零件的摩擦、磨损和润滑
课程设置
机械中的摩擦 机械中的磨损 机械中的润滑
一、机械中的摩擦
❖ 摩擦是两相互接触的物体有相对运动时，在接触处产生阻力的 现象。
❖ 一般讲到的摩擦都是指外摩擦，两个相互摩擦的物体称为摩擦 副。
❖ 外摩擦的分类： ①根据摩擦副的运动状态分为：静摩擦、动摩擦 ②根据摩擦副的运动形式分为：滑动摩擦、滚动摩擦 ③根据摩擦副的表面润滑状态分为：干摩擦、边界摩擦、液体 摩擦、混合摩擦。
加工机械：用来改变物料的状态、性质、结构和形状， 如机床、轧钢机、粉碎机等。
运输机械：用来改变人或物料的空间位置， 如汽车、轮船、缆车等。
信息机械：用来获取或处理各种信息， 如打印机、计算机、电话等。
视频
第二节 机械零件的材料、结构和承载能力
课程设置
零件的常用材料及选用 零件的结构工艺性 零件的标准化、系列化、
图例
❖ 约束力与主动力的区别
主动力
约束力
定义
物体受到的各种力，如重力 、压力、切削力等，它们是 促使物体运动或有运动趋势 的力，工程上常称为载荷。
约束力是一种阻碍物体运动的 力，随主动力的变化而变化，
特征
大小与方向预先确定，可以 改变运动状态，
大小未知，取决于约束本身的 属性，约束力的作用点在约束 与被约束物体的接触处，约束 力的方向与约束所能限制的方 向相反，
通用化 零件的强度
一.零件的常用材料及选用
❖常用材料：钢、铸铁、铜合金、铸造锡基和铅基轴承 合金、工程塑料、橡胶
❖材料的选用原则 ①使用要求 ②工艺要求 ③经济性
二.零件的标准化、系列化、通用化
❖零件的标准化：指将产品的形状、材料、尺寸、参数、性能等用 “标准”予以统一规定并实施；
❖系列化：指对同一种零部件，在相同的基本结构和基本尺寸条件 下，规定若干个辅助尺寸不同的规格，
三、力的平移定理
❖作用在刚体上的力，可以平移到刚体上任意一点，但必须附加一 个力偶才能与原来的力等效，附加的力偶等于原来的力对新作用点 的力矩。
例题
➢例2-2 如图所示用钉锤拔钉，力F与锤柄AC垂直，F=200N， AB=410mm，BC=90mm，AC⊥BC,试求F力对钉B作用的力矩，
解：以钉锤与平面的接触点B为矩心，由B向力F的作用线引垂线 BD,力臂：
（
）。
6、力对物体的效应取决于（
）、（
）和（
），称
为力的三要素。
7、力的基本性质包括（
）、（
）、
（
）。
8、力矩的单位是（
）或（
）。
9、力偶是大小（
）、方向（
）、作用线（
）的一对相
互作用力。
作业
一、填空
1、机器主要由（
）、（
）、（
）、（
）
四个部分组成。
2、在各种机器中普遍使用的零件，称为（
），只在某些机器中使用
中职 机械基础第一、二章
绪论
1 机械概述 2 机械的组成 3 零件的材料、结构、承载能力 4 零件的摩擦、磨损、润滑 5 总结
第一节 机械的组成
课程设置
机械概述 机器的组成 机器的结构 机械的类型
一.机械概述
❖机械是机器和机构的总称
图例
二.机器的组成
❖ 机器
动力部分：机器的动力来源
执行部分：直接完成工作任务
的零件，称为（
）。
3、按机械主要用途不同，可分为（
）、（
）、（
）、
（
）等。
4、（ ）是反映机械零件承受载荷时抵抗破坏能力的重要指标。
5、机械工作时，机械零件所受的载荷是（ ）或（ ），或者是
（
）。
6、力对物体的效应取决于（
）、（
）和（
），称
为力的三要素。
7、力的基本性质包括（
）、（
）、
（
）。
8、力矩的单位是（
❖一般情况下，平面力系中各个力的作用线是任意分布的， 称之为平面任意力系。
二、物体的受力分析和受力图
❖在工程中，要研究物体所受的力，需要把研究的物体从周围的 物体中分离出来，将周围物体对它的作用以相应的主动力和约束 反力代替，这种表示物体受力情况的简明图形，称为受力图。
❖这样分离出来的物体称为隔离体，周围物体对隔离体的各种力 用力的矢量线表示在隔离体上。
❖部件：在机器中，由若干零件装配在一起构成的具有独立功能的部分。 ❖构件：构成机器的各个相对运动单元，
构件由一个零件或若干个零件刚性连接而成。 ❖机构：用来传递运动和力的构件系统。
视频
四.机械的类型
按照机械用途的不同，机械分为四类：
机械
动力机械：用来实现机械能与其他形式能量之间的转换， 如电动机、内燃机、压缩机等。
BD AC AB2 BC2 4102 902 mm 400mm
拔钉的力矩为： MB（F）= －F·BD=－20如图所示锥齿轮宽度中点分度圆半径为r=50mm，受轴向力 Fx=300N，径向力Fy=200N,
解：由力的平移原理，可将Fr沿其作用线移到轴线上C点，可将 Fx平移到轴线上，同时附加一力偶 其力偶矩为： MB= Fxr=300×0.05N·m=15N·mm
）或（
）。
9、力偶是大小（
）、方向（
）、作用线（
）的一对相
互作用力。
二、名词解释 1、机器： 2、机构： 3、零件： 4、构件： 5、力 6、力矩 三、计算题
1、如图所示扳手手柄长20cm，施加的力F为100N，求力F对O点的力矩(P37)。
2、如图所示，方向盘的直径为40cm，对方向盘施加的力F为200N，求 力F的力偶矩？(P38)
第二章 杆件的静力分析
1 力的概念与基本性质 2 力矩、力偶与力的平移 3 约束力、约束反力、力系和受力图应用 4 平面力系的平衡方程及应用
第一节 力的概念与基本性质
课程设置
力的概念 力的基本性质 思考与练习
一、力的概念
❖力是使物体的运动状态发生变化或使物体产生变形的物体之间 的相互机械作用，
名义转矩为
T
i
T 9.55106 P i
n
转矩，N·m 从动力机到所计算零件之间的总传动比
从动力机到所计算零件之间传动的总效率
载荷系数K与名义载荷的乘积称为计算载荷，以 Tc , Fc 等表示，
Tc KT
K
载荷系数，一般取 K 1
2、应力
❖ 材料单位面积上承受的内力称为应力，用σ表示, ❖ 单位为Pa