机械基础PPT

1上页下页返回目录·1·•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章液压与气压传动机械基础目录2上页下页返回目录·2·第1章绪论1.2一般机械的组成及基本要求1.1课程的内容、性质、任务和基本要求3上页下页返回目录·3·1.1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•直杆的基本变形•机械工程材料•连接•常用机构•机械传动•支承零部件•机械的节能环保与安全防护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。基础模块4上页下页返回目录·4·1.1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•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5上页下页返回目录·5·1.1课程的内容、性质、任务和基本要求•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：•机械零件的精度•液压与气压传动•主要学习极限与配合、形位公差、液压传动、气压传动等基本知识。选学模块•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。综合实践模块内容另见《机械基础实训指导》一书。6上页下页返回目录·6·1.1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）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。7上页下页返回目录·7·1.1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。8上页下页返回目录·8·1.2一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9上页下页返回目录·9·1.1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；•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。10上页下页返回目录·10·1.2一般机械的组成及基本要求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。（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。11上页下页返回目录·11·1.2一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。（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。12上页下页返回目录·12·1.2一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。13上页下页返回目录·13·1.2一般机械的组成及基本要求磨损曲线14上页下页返回目录·14·1.2一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。•（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。15上页下页返回目录·15·1.2一般机械的组成及基本要求润滑类型摩擦系数表润滑类型油膜厚度/mm摩擦系数液体静力润滑5×10-2～5×10-310-6～10-3液体动力润滑10-2～10-310-3～10-2弹性液体动力润滑10-3～10-410-3～10-2边界润滑10-3～10-60.05～0.1516上页下页返回目录·16·第2章杆件的静力分析2.4平面力系的平衡方程及应用*2.3约束、约束力、力系和受力图的应用2.2力矩、力偶、力的平移2.1力的概念与基本性质17上页下页返回目录·17·2.1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上页下页返回目录·18·2.1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。••二力平衡二力杆19上页下页返回目录·19·2.1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。20上页下页返回目录·20·2.1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。•21FFFR21上页下页返回目录·21·2.1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。22上页下页返回目录·22·2.2力矩、力偶、力的平移dFFMO)(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。•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。23上页下页返回目录·23·2.2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。•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：)()()()(21nOOOOFMFMFMRM24上页下页返回目录·24·2.2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。•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cossin)()()(yFxFyxFxyFyFOMxFOMFOM图2.9例2-1图25上页下页返回目录·25·2.2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•简单记为：•力偶矩的方向规定：•逆时针转向为正，顺时针转向为负。dFFMFMFFMOOO)()(),(dFM26上页下页返回目录·26·2.2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。•=•27上页下页返回目录·27·2.2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，可平移到刚体上的任意一点，但必须附加一力偶，其附加力偶矩等于原力对平移点的力矩。28上页下页返回目录·28·2.3约束、约束力、力系和受力图的应用•2.3.1约束与约束力的基本概念•对物体的某些位移起限制作用的周围其他物体称为约束，如轴承就是转轴的约束。约束限制了物体的某些运动，约束对物体的作用力称为约束力。一般将物体所受的力分为两类：一类是能使物体产生运动或运动趋势的力，称为主动力，如重力、拉力、推力。主动力有时也叫载荷。另一类是约束反力，如图所示的力T，它是由主动力引起的阻碍物体运动或运动趋势的力，称为被动力。29上页下页返回目录·29·2.3约束、约束力、力系和受力图的应用•2.3.2常见的约束类型•2．刚性约束1．柔性约束（柔索）30上页下页返回目录·30·2.3约束、约束力、力系和受力图的应用3．光滑圆柱形铰链约束（2）固定铰链支座（3）活动铰链支座（1）连接铰链31上页下页返回目录·31·2.3约束、约束力、力系和受力图的应用4．固定端约束5．球铰链支座32上页下页返回目录·32·2.3约束、约束力、力系和受力图的应用2.3.3力系例2-2已知：系统如图，不计杆、轮自