機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)緒論一、機(jī)械設(shè)計(jì)課程的地位和作用1、研究對(duì)象機(jī)器原動(dòng)機(jī)工作部分傳動(dòng)部分控制部分緒論2、本課程在教學(xué)中的地位本課程是幾乎所有工科專業(yè)必修的一門重要的專業(yè)基礎(chǔ)課程。承前啟后，為學(xué)習(xí)專業(yè)機(jī)械設(shè)備課程提供必要的理論基礎(chǔ)。緒論二、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程研究的內(nèi)容和學(xué)習(xí)目的工程力學(xué)基礎(chǔ)工程材料工程機(jī)構(gòu)機(jī)械傳動(dòng)機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)連接軸系零件及其它緒論三、機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)課程的學(xué)習(xí)方法本課程是一門理論與實(shí)踐雙強(qiáng)的課程，既需要理論的理解，又需要?jiǎng)邮謱?shí)踐。理論聯(lián)系實(shí)際，結(jié)合課后的工程訓(xùn)練和練習(xí)題學(xué)習(xí)理論知識(shí)；充分重視平時(shí)的實(shí)驗(yàn)課和最后的課程設(shè)計(jì)。需要用到先修的課程知識(shí)，例如：機(jī)械制圖、機(jī)械制造等。第一部分工程力學(xué)基礎(chǔ)第一章構(gòu)件的受力分析與計(jì)算（理論力學(xué)）第二章構(gòu)件的承載能力分析（材料力學(xué)）第一章構(gòu)件的受力分析與計(jì)算工程實(shí)例本例說明，作用力方向和作用點(diǎn)的選擇在工程中具有重要的意義。F學(xué)習(xí)目標(biāo)掌握靜力學(xué)基本知識(shí)、四個(gè)基本公理；掌握工程中常見的約束類型，熟練繪制典型機(jī)構(gòu)的受力圖掌握力系計(jì)算的基礎(chǔ)知識(shí)；掌握平面力系平衡方程及其應(yīng)用了解空間力系概念，掌握軸類零件平衡問題的平面解法。4.力的單位：國(guó)際單位制：牛頓(N)

千牛頓(kN) 一、力的概念1．定義：2.力的效應(yīng)：

①運(yùn)動(dòng)效應(yīng)(外效應(yīng))②變形效應(yīng)(內(nèi)效應(yīng))。3.力的三要素：大小，方向，作用點(diǎn)AF力是物體間的相互機(jī)械作用。第一節(jié)靜力學(xué)基本知識(shí)第一章靜力學(xué)基本知識(shí)二、剛體靜力學(xué)中對(duì)物體進(jìn)行分析的力學(xué)模型。在外力作用下，其幾何尺寸和形狀都不會(huì)發(fā)生變化的物體。現(xiàn)實(shí)中不存在。三、平衡物體在力或力系的作用下相對(duì)于慣性參考系保持靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)的狀態(tài)。對(duì)機(jī)械結(jié)構(gòu)或零部件進(jìn)行靜力分析計(jì)算的基礎(chǔ)。四、靜力學(xué)公理第一章靜力學(xué)基本知識(shí)公理：

是人類經(jīng)過長(zhǎng)期實(shí)踐和經(jīng)驗(yàn)而得到的結(jié)論，它被反復(fù)的實(shí)踐所驗(yàn)證，是無(wú)須證明而為人們所公認(rèn)的結(jié)論。公理1二力平衡公理作用于剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的必要與充分條件是： 這兩個(gè)力大小相等

|F1|=|F2|，方向相反

F1

=–F2

，作用在同一直線上。

剛體F1F2說明

③二力桿：不計(jì)自重，作用線沿兩個(gè)作用點(diǎn)的連線，與桿的形狀無(wú)關(guān)。②對(duì)變形體(或多體中)來(lái)說，上面的條件只是必要條件。二力桿①對(duì)剛體來(lái)說，上面的條件是充要的。

在已知力系上加上或減去任意一個(gè)平衡力系，并不改變?cè)ο祵?duì)剛體的作用。

作用于剛體上的力可沿其作用線移到同一剛體內(nèi)的任一點(diǎn)，而不改變?cè)摿?duì)剛體的效應(yīng)。因此，對(duì)剛體來(lái)說，力作用三要素為：大小，方向，作用線。公理2加減平衡力系原理推論1：力的可傳性原理公理3力的平行四邊形法則

作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可合成一個(gè)合力，此合力也作用于該點(diǎn)，合力的大小和方向由以原兩力矢為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來(lái)表示。力的三角形法則FRFR

剛體受三力作用而平衡，若其中兩力作用線匯交于一點(diǎn)，則另一力的作用線必匯交于同一點(diǎn)，且三力的作用線共面。（必共面，在特殊情況下，力在無(wú)窮遠(yuǎn)處匯交—平行力系。）推論2：三力平衡匯交定理∴三力必匯交，且共面。[證]∵為平衡力系，∴

也為平衡力系。又∵二力平衡必等值、反向、共線，F(xiàn)R公理4作用力和反作用力定律等值、反向、共線、異體、且同時(shí)存在。[例]

吊燈181）自由體：2）非自由體：可以任意運(yùn)動(dòng)（獲得任意位移）的物體。不可能產(chǎn)生某方向的位移的物體。五、約束與約束反力1、約束與約束反力的概念靜力學(xué)①大小常常是未知的；②方向總是與約束限制的物體的位移方向相反；③作用點(diǎn)在物體與約束相接觸的那一點(diǎn)。約束力特點(diǎn)：G約束力：約束與非自由體接觸相互產(chǎn)生了作用力，約束作用于

非自由體上的力叫約束力或稱為約束反力。

約束：對(duì)非自由體的某些位移預(yù)先施加的限制條件稱為約束。（這里，約束是名詞，而不是動(dòng)詞的約束。）FGFN1FN2五、約束與約束反力2、工程中常見的約束類型1）柔性體約束：由柔軟的繩索、鏈條或皮帶構(gòu)成的約束。繩索類只能受拉，約束反力作用在接觸點(diǎn)，方向沿繩索背離物體。TF1F2約束力方向與所能限制的物體運(yùn)動(dòng)方向相反。A約束力方向與所能限制的物體運(yùn)動(dòng)方向相反。F1F2柔繩約束膠帶構(gòu)成的約束柔索約束靜力學(xué)約束反力作用在接觸點(diǎn)處，方向沿公法線，指向受力物體2）光滑面約束PNNPNANBNN凸輪頂桿機(jī)構(gòu)3）光滑的圓柱鉸鏈約束約束反力特點(diǎn)：沿著接觸處的公法線方向且通過銷軸的中心固定鉸支座（用N表示）約束反力特點(diǎn)：在垂直于圓柱銷軸線的平面內(nèi)并通過物體被約束處圓孔中心，方向不定靜力學(xué)光滑圓柱鉸鏈約束圓柱鉸鏈AAXAYAAFNFNFNFxFy約束反力過鉸鏈中心，用XA、YA表示靜力學(xué)固定鉸支座上擺銷釘下擺靜力學(xué)固定鉸支座中間鉸鉸銷釘中間鉸（b）活動(dòng)鉸支座約束反力特點(diǎn)：方向垂直于支承面且過物體被約束處圓孔中心上擺銷釘?shù)装鍧L輪活動(dòng)鉸支座六、物體的受力分析和受力圖1、畫受力圖的方法與步驟：1）取分離體（研究對(duì)象）2）畫出研究對(duì)象所受的全部主動(dòng)力（使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力）3）在存在約束的地方，按約束類型逐一畫出約束反力（研究對(duì)象與周圍物體的連接關(guān)系）靜力學(xué)

①選研究對(duì)象，取分離體；②畫上主動(dòng)力③去除約束，畫出約束反力。[例]OWFDFEFAxFAyFBFAFBABDABDG靜力學(xué)2、畫受力圖應(yīng)注意的問題除重力、電磁力外，物體之間只有通過接觸才有相互機(jī)械作用力，要分清研究對(duì)象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。2）不要多畫力要注意力是物體之間的相互機(jī)械作用。因此對(duì)于受力體所受的每一個(gè)力，都應(yīng)能明確地指出它是哪一個(gè)施力體施加的。1）不要漏畫力靜力學(xué)約束反力的方向必須嚴(yán)格地按照約束的類型來(lái)畫，不能單憑直觀或根據(jù)主動(dòng)力的方向來(lái)簡(jiǎn)單推想。在分析兩物體之間的作用力與反作用力時(shí)，要注意，作用力的方向一旦確定，反作用力的方向一定要與之相反，不要把箭頭方向畫錯(cuò)。3）不要畫錯(cuò)力的方向

即受力圖一定要畫在分離體上。4）受力圖上不能再帶約束。靜力學(xué)一個(gè)力，屬于外力還是內(nèi)力，因研究對(duì)象的不同，有可能不同。當(dāng)物體系統(tǒng)拆開來(lái)分析時(shí)，原系統(tǒng)的部分內(nèi)力，就