机械基础【完整版】

第1章 绪论
1.1 课程的内容、性质、任务和基本要求 1.2 一般机械的组成及基本要求
·2 ·
目录 上页 下页 返2 回
1.1 课程的内容、性质、任务和基本要求
• 1.1.1 课程的内容
• 《机械基础》课程的内容包括基础模块、选学模块
和综合实践模块三大部分。
• 绪论
• 杆件受力分析
基 础 模
• 直杆的基本变形 • 机械工程材料 • 连接
·17 ·
目录 上页 下页 1返7 回
2.1 力的概念与基本性质 • 2.1.2 静力学基本公理 • 公理1（二力平衡公理）
• 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：这两个力大小相等，方向相反，作用在同一直 线上。
• 只受两个力的作用而保持平衡的刚体称为二力体。右下 图所示结构中的CD杆，不计其自重时，可视为二力杆。
• 1.1.1 课程的内容
• 选学模块是根据专业培养的实际需要自主确定的选择 性内容，包括：
• 机械零件
选
的精度
• 主要学习极限
学 模 块 • 液压与气
与配合、形位 公差、液压传 动、气压传动 等基本知识。
压传动
• 综合实践模块是以典型机械拆装、调试和分析为主的 综合性实践教学内容，侧重实践技能培养。综合实践
·12 ·
目录 上页 下页 1返2 回
1.2 一般机械的组成及基本要求
·13 ·
磨损曲线
目录 上页 下页 1返3 回
1.2 一般机械的组成及基本要求
• 3.润滑
• 润滑实际上就是为了减少机械的两个相对运动的接触 表面之间的摩擦及磨损而采取的措施。
• 根据摩擦零件的工作条件和润滑油在摩擦表面间所起 的作用，将机械零件的润滑分为两个类型：流体润滑 及边界润滑。
块 • 常用机构
• 机械传动
• 支承零部件
章节中配有
阶段性实习 训练，是各 专业学生必 修的基础性 内容和应该 达到的基本 要求。
• 机械的节能环保与安全防护
·3 ·
目录 上页 下页 返3 回
1.1 课程的内容、性质、任务和基本要求
• 基础模块主要学习内容：
• 一般机械的组成及机械零件的材料、结构、摩擦、 磨损和润滑等
• 简单记为：M F d
• 力偶矩的方向规定： • 逆时针转向为正，顺时针转向为负。
·25 ·
目录 上页 下页 2返5 回
2.2 力矩、力偶、力的平移
• 2．力偶的性质 • 1）力偶既无合力，也不能和一个力平衡，力偶只能用力
偶来平衡。2）力偶对刚体的作用效果与力偶在其作用面 内的位置无关。3）只要保持力偶矩的大小和转向不变， 可以同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长短，而不改 变其对刚体的作用效果。 • 同平面内力偶的等效定理：在同平面内的两个力偶,如果 力偶矩的大小相等,转向相同,则两个力偶等效。
• 2）培养分析问题和解决问题的能力，使其形成良好 的学习习惯，具备继续学习专业技术的能力；
• 3）进行职业意识培养和职业道德教育，使其形成严 谨、敬业的工作作风，为今后解决生产实际问题和职 业生涯的发展奠定基础。
·6 ·
目录 上页 下页 返6 回
1.1 课程的内容、性质、任务和基本要求
• 1.1.3 课程的基本要求 • 通过《机械基础》课程的学习，具备对构件进行受力
• 2.2.2 合力矩定理
• 平面汇交力系的合力对平面任一点的矩，等于力系 中所有各分力对于该点力矩的代数和。数学表达式 为： M O (R) M O (F1 ) M O (F2 ) M O (Fn )
·23 ·
目录 上页 下页 2返3 回
2.2 力矩、力偶、力的平移
• 例2-1 已知力的作用点，如图所示，求力F对坐标原点 O的矩。
机械基础
目录
• 第1章 绪论 • 第2章 杆件的静力分析 • 第3章 直杆的基本变形 • 第4章 工程材料 • 第5章 连接 • 第6章 机构 • 第7章 机械传动
• 第8章 支承零部件 • 第9章 机械的节能环
保与安全防护 • 第10章 机械零件的精度 • 第11章 液压与气压传动
·1 ·
目录 上页 下页 返1 回
油膜厚度/mm
摩擦系数
液体静力润滑
5×10-2～5×10-
3
10-6～10-3
液体动力润滑
弹性液体动力润 滑
边界润滑
10-2～10-3 10-3～10-4 10-3～10-6
10-3～10-2 10-3～10-2 0.05～0.15
·15 ·
目录 上页 下页 1返5 回
第2章 杆件的静力分析
2.1 力的概念与基本性质 2.2 力矩、力偶、力的平移 2.3 约束、约束力、力系和受力图的应用 2.4 平面力系的平衡方程及应用*
·7 ·
目录 上页 下页 返7 回
1.2 一般机械的组成及基本要求
1.2.1 一般机械的组成 例：小轿车
·8 ·
目录 上页 下页 返8 回
1.1 课程的内容、性质、任务和基本要求
• 小轿车主要由发动机、传动装置、行驶和控制装置、 车身、电气设备等五部分组成，各部分的主要功用为：
• 1）发动机：动力装置，使供入其中的燃料汽油燃烧 而发出动力；
1.机器的组成 由小轿车可以得出一般机器组成：
（1）动力部分：将非机械能转换为机械能并为机器提 供动力。最常见的动力源是发动机、电动机。
（2）传动部分：将原动机提供的机械能以动力或运动 的形式传递给工作部分。传动部分的形式多种多样，例 如齿轮传动、带传动等。
（3）工作部分：完成机器预定功能，如小轿车的行驶 和控制装置、车床的刀架、飞机的客仓等。
·22 ·
目录 上页 下页 2返2 回
2.2 力矩、力偶、力的平移
• 2．力矩的性质
• 1）力矩不仅与力的大小有关，而且与矩心的位置有 关，同一个力，因矩心的位置不同，其力矩的大小 和正负都可能不同。
• 2）力矩不因力的作用点沿其作用线的移动而改变。
• 3）力等于零或者力臂等于零时力矩为零，即力的作 用线通过矩心。
（5）构件：由一个零件或若干个零件刚性组合成的 最小的运动单元。
（6）部件：部件是机器的装配单元，机器是由若干 部件组成的。
·11 ·
目录 上页 下页 1返1 回
1.2 一般机械的组成及基本要求
• 2. 摩擦和磨损 • 摩擦是指两物体的接触表面阻碍它们相对运动的机械
阻力。按照两物体相对运动的状态，可以分成滑动摩 擦、滚动摩擦、滚滑动摩擦和旋转摩擦等。 • 磨损是由于摩擦导致机械零件表面材料的逐渐丧失或 转移的现象。通常按照磨损的机理可以分成粘着磨损、 磨料磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损及腐蚀磨损等。磨损 会影响机器的效率，降低工作的可靠性，甚至促使机 器提前报废。
• 解 由于没有给定明确的力臂，直接应用力矩定义计算 就比较麻烦，而利用合力矩定理计算很方便，将力F沿
坐标轴分解为两个分力Fx、
Fy，则
M O ( F ) M O ( Fx ) M O ( Fy )
Fy xFx y
·24 ·
F x sin F y cos
目录
图 2.9 例 2-1 图Biblioteka Baidu
（4）控制部分：保证机器的启动、停止和正常协调动 作，如汽车照明、信号装置、各种按钮、操纵手柄、仪 表等。
·10 ·
目录 上页 下页 1返0 回
1.2 一般机械的组成及基本要求
2.几个名词 （1）机构：各组成部分之间具有确定相对运动的实 物组合。 （2）机器：能代替或减轻人类劳动，完成有用的机 械功或转换机械能的机构。 （3）机械：机构与机器的总称。 （4）零件：机器组成中不可再拆的最小单元，是机 器的制造单元。
模块内容另见《机械基础实训指导》一书。
·5 ·
目录 上页 下页 返5 回
1.1 课程的内容、性质、任务和基本要求
• 1.1.2 课程的性质和任务
• 课程性质：是中等职业学校机械类及工程技术类相关 专业的一门基础课程。
• 课程任务：
• 1）掌握必备的机械基本知识和基本技能，懂得机械 工作原理，了解机械工程材料性能，准确表达机械技 术要求，正确操作和维护机械设备；
• 2）传动装置：将发动机输出的动力传给驱动车轮的 装置；
• 3) 行驶和控制装置：支承全车并保证汽车正常行驶 的装置；
• *传动装置、行驶和控制装置合并称为底盘。 • 4）车身：是驾驶员工作和装载乘客、货物的场所； • 5）电气设备：汽车照明、信号装置等。
·9 ·
目录 上页 下页 返9 回
1.2 一般机械的组成及基本要求
•
=
•
·26 ·
目录 上页 下页 2返6 回
2.2 力矩、力偶、力的平移
• 2.2.4 力向一点平移的结果及应用 • 力的平移定理：作用于刚体上的力，可平移到刚体上
·16 ·
目录 上页 下页 1返6 回
2.1 力的概念与基本性质
• 2.1.1 力的概念
• 1．力的定义
• 力是物体间的相互机械作用。也就是说，物体的机械 运动状态发生的变化，都是由于其他物体对该物体所 施加力的作用结果。
2．力的三要素及表示方法 力对物体的作用效果取决于三个 要素：力的大小、力的方向和力 的作用点。三要素中任何一个要 素改变，都会使力的作用效果改 变。
•
•
·18 ·
二力平衡
二力杆
目录 上页 下页 1返8 回
2.1 力的概念与基本性质
• 公理2（加减平衡力系公理） • 在已知上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。 • 推论1（力的可传性） • 作用在刚体的力，作用点可沿作用线任意移动而不改
变其作用效果，如下图所示。
·19 ·
上页 下页 2返4 回
2.2 力矩、力偶、力的平移
• 2.2.3 力偶和力偶矩 • 1．力偶及其力偶矩 • 由两个大小相等方向相反且不共线的平行力所组成的
力系称为力偶。力偶对物体作用效果用力偶矩来度量， 力偶矩的大小等于力的大小与力偶臂的乘积，即
MO (F, F) MO (F ) MO (F) F d
• 杆件在力作用下处于平衡的问题 • 直杆轴向拉伸与压缩时的应力分析及强度计算，
连接件的剪切与挤压，圆轴扭转，直梁弯曲等 • 选择工程材料 • 键连接、销、螺纹等连接 • 常用的机构、传动 • 轴、滑动轴承、滚动轴承等 • 机械润滑、密封、环保与安全防护等
·4 ·
目录 上页 下页 返4 回
1.1 课程的内容、性质、任务和基本要求
目录 上页 下页 1返9 回
2.1 力的概念与基本性质
• 公理3（力的平行四边形公理） • 作用在物体上同一点的两个力，可以按平行四边形法
则合成一个合力。此合力也作用在该点，其大小和方 向由这两力为边构成的平行四边形的主对角线确定。 如下图所示。 •
FR F1 F2
·20 ·
目录 上页 下页 2返0 回
2.1 力的概念与基本性质
• 推论2（三力平衡汇交定理）
• 若刚体受到同平面内三个互不 平行的力的作用而平衡时，则 该三个力的作用线必汇交于一 点。如下图所示，刚体受不平 行三力F1、F2和F3作用而平衡 时，这三个力的作用线必汇交 于一点。
公理4（作用力与反作用公理） 作用力和反作用力同时存在于相互作用的物体之间，这 两个力大小相等方向相反，沿作用线分别作用在这两个 物体上。
分析的基本知识，会判断直杆的基本变形；具备机 械工程常用材料的种类、牌号、性能的基本知识， 会正确选用材料；熟悉常用机构的结构和特性，掌 握主要机械零部件的工作原理、结构和特点，初步 掌握其选用的方法；能够分析和处理一般机械运行 中发生的问题，具备维护一般机械的能力。具备获 取、处理和表达技术信息，执行国家标准，使用技 术资料的能力；能够运用所学知识和技能参加机械 小发明、小制作等实践活动，尝试对简单机械进行 维修和改进；了解机械的节能环保与安全防护知识， 具备改善润滑、降低能耗、减小噪声等方面的基本 能力；养成自主学习的习惯，具备良好的职业道德 和职业情感，提高适应职业变化的能力。
·21 ·
目录 上页 下页 2返1 回
2.2 力矩、力偶、力的平移
• 2.2.1 力矩
• 1．力矩的定义
• 如图所示，用Fd来度量力使物体绕点O的转动效应， 称为力F对点O之矩，简称力矩，以符号MO(F)表示。
MO (F) F d
力矩的正负号通常规定：力 使物体绕矩心逆时针转动时 为正，反之为负。
• （1）流体润滑 是指在两摩擦表面之间存在具有一 定压力的流体薄层，流体将摩擦表面完全隔开，而流 体中的压力平衡了摩擦零件所受的外载荷。
• （2）边界润滑 是指不光滑表面之间发生部分表面 接触的润滑状况。
·14 ·
目录 上页 下页 1返4 回
1.2 一般机械的组成及基本要求
润滑类型摩擦系数表
润滑类型