机械工程力学教案

绪论

一、机械工程中的力学

提到力学，同学们并不陌生，在中学已经学习了，然而中学所讲的力学只是一般的讨论，具体到工程实际中的应用，则又分成多和类型：理论力学，材料力学，建筑力学，流体力学，固体力学等。对于我们来说

工作原理：电机转动—两皮带轮转动—主轴卡盘工件转动—车刀轴向径向移动—切削零件

这个机器的力学问题就是各部分的受力、运动和承载能力

运动：电机转动、皮带轮转动、主轴转动、卡盘工件转动、车刀移动

各部分运动快慢有一定要求：太慢,切削力小,工作效率低；太快,电机超载,

工人不能操作

怎样把电机的高速转动变成各部分所需要的运动？

这是力学的一方面问题——运动及运动的传递

受力：车刀切削力、卡盘夹紧力、轴承支持力、皮带拉力、电机动力

各部分受力之间有一定的关系：

一定的切削力，夹紧力多大？轴承受力多大？皮带拉力？电机动力？

怎样从一个零件的受力计算其他零件的受力？

是力学问题——受力及力的传递

各构件能否受力：

设疑：

车刀受力之后会不会拆断？轮轴受力之后会不会弯曲？皮带受多大的力会断裂？

解疑:

为了不发生断裂，可以使用高强度的合金钢材料,但成本太高；或将构件做得又粗又大,但机器笨重

怎样做到既要坚固结实,又要降低成本、节省材料、减轻重量？

是力学问题——构件的承载能力

结论：所以，力学是研究机器各构件的受力及传力，运动及传动，构件的承载能力

二、机械工程力学课程的性质

是专业及后读课的需要

将来的工程材料、机械零件、机械工艺、机械实习课程，都要用到工程力学学过的知识，所以力学课程是一门承前启后、承上启下的专业技术基础课程。

三、机械工程力学课程的内容

受力及力的传递——第一篇静力分析静力是指在平衡状态下的受力构件的承载能力——第二篇机械零部件的承载能力

运动及运动的传递——第三篇运动分析与动力分析

四、机械工程力学研究对象的力学模型

五、怎样才能学好工程力学

工程力学与日常生活的工程实际密切相关，应通过实践观察抽象，概念，归纳，综合。最后提出假设，逻辑推理得出定理和结论。

第一篇静力分析

引入：

静力分析是研究构件在平衡状态下的受力，包括两个部分：

1、外力，

2、内力

第一章静力分析基础

静力学基本概念

一、力的概念

是物体间相互的机械作用，这种作用使物体的运动状态和形态发生改变。讨论：

1、力能否脱离物体单独存在？

2、物体的运动状态与什麽有关？

二：刚体的概念

在外力作用下大小和形壮始终保持不便的物体。

提问：刚体是否就是指钢块？（否：钢块在加温后，可锻造成各种形状）

静力学原理

在长期的科学实践中，人们提示了各中性质和最基本的规律，而被大家公认的，不须再进行推导论证的，称之为公理。

公理一（二力平衡）

作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这

两

力大小相等，方向相反且作用在同一直线上。

它是刚体保持平衡的必要条件和充分条件。

注意：对非刚体来说，它只是必要条件而非充分条件。（例绳子）

此公理关键在于：是二个力的合力为0。

思考题：

在已知力系上加上或减去任意平衡力系，不会改变原力系对刚体的效

应。

举例：两人推车、四人推车

由此可得出一个推论：

推论一（力的可传性原理）

作用在刚体上任意一点的力，沿其作用线移到刚体内任一点，不会改变

由此可以推出：作用点已被作用线所取代（大小，方向，作用线）

说明：只适用于刚体，也只限在一个刚体上。

讨论：思考题1-5

公理二：当其合力不为零时，其大小，方向，就要用合成方法。

公理三：（平行四边形公理）

作用物体上某一点的两个力的合力，作用点也在该点，大小和方向由这两个力为邻边所使平行四边形的对角线确定，四边形也称为为平行四边形。

F可用余弦定理求

α=180º F=F2-F1 共线，反向

α=0º F=F2+F1 共线，同向

F²=F²1+F²2+F1F2cos（180º-α）

= F²1+F²2+F1F2cosα

讨论：一条对角线可以作出许多不同的平行四边形，所以没有附加条件，可以有无数解，故而，一般将其正交分解。

推论二（三力平衡汇交定理）

当刚体受同一平面四互不平行的三个力作用而平衡时，此三力作用线必汇交于一点

1、用可传性交于一点

2、用公理三求合力

3、用公理一说明平衡条件

公理四：（作用力与反作用力）

两物体相互作用的力，总是同时存在，这两个力大小相等，方向相反，

沿同一直线，分别作用在这两个物体上。

举例：人坐在椅子上，人受到椅子的支承力，椅子受到人的压力，若人站起，则其支承力压力同时消失。

因此：作用力与反作用力总是同时存在同时消失，这是力的一条基本性质，在机械动力的传动都是通过零部件间的作用力和反作用力的关系实现

的。

设疑：

平衡力是等值，反向共线，作用力也是等值反向共线，两者有何区别？解疑：

区别所在：平衡力是作用在一个物体上，作用力和反作用力是作用在

两个物体上。

课堂小结：本次课讲了绪论，并补充了静力学公理，中心内容是了解力学的内容，掌握力，平衡，刚体的三个概念，四个公理和两个推论，要

理解记忆，融会贯通，为今后解决各类问题打好基础