机械工程基础教案课件-物体的受力分析与受力图-4
2光滑接触面约束
定义：表面光滑两物体直接接触，所构成的约束。
特点：光滑接触面的约束力通过接触点，方向沿着接触面在该点的公法线并指向受力物体，常用N 表示。
3圆柱铰链约束
(1)连接铰链(中间铰链)约束两构件用圆柱形销钉连接且均不固定，即构成连接铰链，其约束力用两个通过铰链中心的正交分力FCx和FCy表示，如图1-10b所示。
图1-10 连接铰链(中间铰链)约束
(2)固定铰链支座约束如果连接铰链中有一个构件与地基或机架相连，便构成固定铰链支座，如图1-11所示，其简化画法如图1-12所示，其约束力仍用两个正交的分力FCx 和FCy表示
（3)活动铰链支座约束活动铰链支座在桥梁、屋架等工程结构中经常采用。
在铰链支座的底部安装一排滚轮，可使支座沿固定支承面移动，如图1-14a所示，这种支座的约束性质与光滑面约束相同，其约束力必垂直于支承面，且通过铰链中心，如图1-14c所示。
4 固定约束
定义：构件一端被固定。
特点：约束端不能做任何移动和转动，受到互相垂直的约束力以及一个力偶矩。
四、物体的受力分析与受力图
在工程实际中，为了求未知的约束力，需要根据已知力，应用平衡条件求解。为此需对构件的受力个数、受力方向和作用位置进行分析，这个分析过程称为物体的受力分析。被解除了约束的物体称为分离体。在分离体上画出全部主动力和约束反力的简明图形称为受力图。
画受力图需按一下步骤进行：
（1）根据题意选取研究对象，用尽可能简明的轮廓把它单独画出，即取分离体；
（2）在分离体上画出全部主动力；
（3）在分离体上按其所受约束类型逐一画出约束反力。
1.受力图的画法举例
例重为G 的球用绳索AB 固定，并靠在光滑的斜面上，如下图所示。试分析其受力情况，并画出受力图。
解：
1）确定研究对象
2）进行受力分析。
3）画出分离体所承受的全部主动力和约束力。
画受力图时必须注意以下几点：
1) 明确研究对象。根据求解需要，可以取单个物体为研究对象，也可以取由几个物体组成的系统为研究对象。不同的研究对象的受力图是不同的。
2) 正确确定研究对象受力的数目。由于力是物体间相互的机械作用，因此，对每一个力都应明确它是哪一个施力物体施加给研究对象的，决不能凭空产生。同时，也不可漏掉某个力。一般可先画主动力，再画约束反力。凡是研究对象与外界接触的地方，都一定存在约束反力。
3) 正确画出约束反力。一个物体往往同时受到几个约束的作用，这时应分别根据每个约束本身的特性来确定其约束反力的方向，而不能凭主观臆测。
4) 当分析两物体间相互作用时，应遵循作用、反作用关系。若作用力的方向一经假定，则反作用力的方向应与之相反。当画整个系统的受力图时，由于内力成对出现，组成
平衡力系。因此不必画出，只需画出全部外力。
分析思路和过程
（1）先确定二力杆，如果有先画二力杆受力。
（2）画与二力构件相联系的其他物体的受力，注意作用力与分作用力公理的应用。
（3）如果在一个刚体上受到三个非平行力的作用，且已知两个力的方向，可应用三力平衡汇交定理确定第三个力的方向。
（4）不满足上述关系的均按约束的类型及受力特点画约束力。
（5）画受力图时注意画受力，不画施力；只画外力，不画内力。
例1重量为G的均质杆AB，其B端靠在光滑铅垂墙的顶角处，A端放在光滑的水平面上，在点D处用一水平绳索拉住，试画出杆AB的受力图。
解：１、选ＡＢ为研究对象
２、在Ｃ处画主动力Ｇ
３、画约束反力
例2图１－１７a所示的三铰拱桥由左、右两拱通过三铰链连接而成。在拱AC
上作用有载荷ＦP，两拱自重不计，试分别画出拱AC和拱BC的受力图。
例3、图１－１８a是曲柄滑块机构，图１－１８c是凸轮机构。试分别画出两图中滑块及推杆的受力图，并进行比较。
例4、如图1-15a所示，水平梁AB用斜杆CD支承，A、C、D三处均为光滑铰链连接。匀质梁AB重G1，其上放一重为G2电动机。若不计斜杆CD自重，试分别画出斜杆CD 和梁AB（包括电动机）的受力图。
解：(1) 斜杆CD的受力图取斜杆CD为研究对象，由于斜杆CD自重不计，并且只在C、D两处受铰链约束而处于平衡，因此斜杆CD为二力构件。斜杆CD的约束反力必通过两铰链中心C与D的连线，用F C和F D表示。如图1-15b所示。
(2) 梁AB的受力图取梁AB（包括电动机）为研究对象，梁AB受主动力G1和G2的作用。在D处为铰链约束，约束反力F'D与F D是作用与反作用的关系，且F'D=-FD。A 处为固定铰链支座约束，约束反力用两个正交的分力F Ax和F Ay表示，方向可任意假设。如图1－15c所示。
小结：受力图在解除约束的分离体简图上，画出它所受的全部外力的简图，称为受力图。
画受力图时应注意：谁是受力物体，谁是施力物体，只画受力，不画施力；只画外力，不画内力；既不要多画力，又不要少画力；解除约束后，才能画上约束反力。
总结：
各类约束反力的性质
（1）光滑面约束——法向约束力
（2） 柔体约束——张力
（3）光滑铰链——
①固定支座—— ②滚动支座—— ⊥光滑面
复习：
（一）、物体受力图的概念
（二）、画受力图步骤：
1、取所要研究物体为研究对象（分离体）画出其简图
2、画出所有主动力
3、按约束性质画出所有约束（被动）力
例1-1
碾子重为 ，拉力为 ，A 、B 处光滑接触，画出碾子的受力图。 解：1、画出简图 2、画出主动力 3、画出约 束力
例1-2
水平均质梁AB 重为 ，电动机重为 ，不计杆CD 的自重，画出杆CD 和梁 AB 的受力图。
如图(a)。
T F Ay Ax F F Ay Ax
F F N F P F 1P 2
P
解：取CD 杆，其为二力构件，简称二力杆，其受力图如图(b)
取AB梁，其受力图如图(c)
CD杆的受力图能否画为图（d）所示？
若这样画，梁AB的受力图又如何改动?
例1-3
不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、右拱AC，CB的受力图与系统整体受力图。
解：
右拱CB为二力构件，其受力图如图（b）所示
取左拱AC ,其受力图如图（c）所示
系统整体受力图如图（d）所示
考虑到左拱AC在三个力作用下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出左拱AC的受力图，如图（e）所示
此时整体受力图如图（f）所示
三、练习
不计自重的梯子放在光滑水平地面上，画出梯子、梯子左右两部分与整个系统受力图。图(a)
解：
绳子受力图如图（b）所示
梯子左边部分受力图如图（c）所示
梯子右边部分受力图如图（d）所示
整体受力图如图（e）所示
员工培训课件《机械基础》
愉悦技校员工培训讲义《机械基础》 第一篇：工程力学 1、工程力学包括：静力学、动力学和材料力学 第一讲：静力学基本概念 教学目的：明确静力学基本概念、掌握受力图的画法及力的平衡方程式及其应用教学重点：物体的受力分析及平衡方程式 教学难点：如何运用力学的基本原理解决机械工程中简单的力学问题 1、力的概念 状态：指的是物质的状况，例如物质的固态、液态、气态等都称之为物质的状态。 运动状态：是指物体进行机械运动时的运动速度与运动方向的状态 运动状态的内容：物体的运动速度与运动方向 当物体从快到慢，从慢到快或从静止到运行、从运动到静止时，物体的速度大小发生了改变，我们就说物体的运动状态发生了改变；同样，当物体向左、向右，向上、向下运动，即物体的运动方向发生改变时，我们也说物体的运动状态发生了改变。 形变：我们把物体伸长、缩短、弯曲等变化称之为“形变” 物体的运动状态发生改变和产生形变的原因：有力作用的结果，因此，我们可以对力定义为：力是物体间相互的机械作用，这中作用一是可以使物体发生形变；二是可以改变物体的运动状态 静力学基本概念 静力学主要是研究物体在力系作用下的平衡规律。所谓力系，是指作用在物体上的多个力的合称。 平衡：在静力学中，我们可以把物体处于“平衡”理解为物体相对于地面保持静止状态或匀速直线运动。物体保持平衡状态的条件，一是不受力，二是受到的合力为“0” 力的作用效果：力对物体的作用效果取决于力的大小、力的作用方向和力的作用点这三个要素，而这三个要素称之为“力的三要素”。在国际单位制中，力的单位是“牛顿”，用大写字母“N”表示，简称“牛”。
矢量：既有大小又有方向的物理量，称之为“矢量”，在数学中称之为“向量”。我们说，力是既有大小又有方向的物理量，因此，我们称力为“矢量”。 力的表示：“矢量”（“向量”）一般用一大写字母加上箭头来表示，例如“F、G”等；用一条有方向的线段表示力的大小和方向，例如“AB”。 物体的加速度：单位时间内物体运动速度的变化率，用字母“a”表示，“a=（v2-v1）/t”，单位是“m/s2”，力的大小计算公式为：“F=ma”。 刚体：定义：刚体是指在力的作用下不会形变的物体，即在力的作用下，物体内任意两点的距离都不会改变的物体。刚体是一种抽象化的模型，在一个问题中能否将物体视为刚体，不仅取决与变形的大小，还取决与题目的要求。 2、静力学基本公理 公理：经过人们长期实践检验、不需要证明同时也无法去证明的客观规律，称之为“公理”。我们静力学的全部理论，就是以静力学公理为依据推导出来的，它们是静力学理论的基础。 公理1：二力平衡公理 定义：作用于同一物体上的两个力，使刚体处于平衡的必要且充分条件（充要条件）是：这两个力（合力）的大小相等，方向相反且在同一直线上。该公理适用于”“刚体”。 举例说明： 公理2：加减平衡力系公理 定义：在已知力系上加上或减去任意一个平衡力系，不会改变原力系对刚体的作用效果。同样，该公理使用于“刚体”。 推论：力的可传性原理。即，作用在刚体上的力（一组力），可以沿着其作用直线任意移动而不会改变它对刚体的作用。 举例说明：以等量的力推或拉一个物体，有力的可传性原理知道，物体的状态不会发生改变。由此可以看出，力的三要素发生了改变，力的作用点已不再是决定其效应的要素之一，因此，作用在刚体上力的三要素是：力的大小、力的方向和力的作用线。我们往往在研究问题的时候，仍然取一个公共作用点，及物体的重心。 公理3：力的平行四边形法则 定义：作用在刚体上的两个汇交力可以合成为一个合力，合力的作用点在这两
汽车机械基础教案-第一篇(工程力学)
【课题】第一章静力学基础 【教材版本】 张让莘.汽车机械基础.北京：高等教育出版社，2005 【教学目标】 1．知识目标：通过本章内容的学习，明确力、平衡、刚体和约束等重要概念；掌握静力学四个公理及其推论所概括的力的基本性质；了解各种常见典型约束的性质，会正确表示典型约束的约束反力。 2．能力目标：通过讲解与练习，初步学会对物体进行受力分析的方法，能正确画出研究对象的受力图；通过学习逐步建立工程的观点。 3．情感目标：通过联系实际，激发学生学习力学的兴趣。 【教学重点、难点】 教学重点：力、刚体、平衡的概念；基本公理；受力分析及画受力图。 教学难点：约束类型及约束反力分析；受力分析及画受力图。 【教学媒体及教学方法】 教师可在课堂讲授或答疑时进行启发式教学、提问和引导，使学生掌握并深入理解基本内容。为了更好地提高教学质量，建议在教学过程中某些内容可以采用教具、模型、挂图、演示，实验，以及采用电化教学手段等。在条件许可的情况下，还可进行现场参观教学，使学生能将简单的实际问题与课程抽象模型相联系。如本章中在讲述铰链约束时，最好利用模型和教具进行演示，以增加学生的感性认识。本章重要的基本概念较多，并且这些概念在以后各章中要反复运用，所以应使学生加深理解。讲解的习题中，综合分析和较难的不宜过多，不宜过分强调工种专业，但可适当有所侧重。通过练习，让学生熟练掌握受力图的画法。
【课时安排】 3课时（135分钟） 【教学建议】 教学中应使用教材（包括学习指导）、教具、模型、挂图。根据学生基本情况及课堂上的的总体反应，灵活使用不同的教学方法，加强和学生的互动，尤其联系工程实际使学生积极地参与到教学活动中来。 【教学过程】 一、导入（5分钟） 上中学时，在物理课中我们学习过力学，现在我们又来学习力学。但此力学非彼力学。介绍物理中学习过的力学与理论力学中的相同点与不同点。 二、新授（120分钟） 1．力的概念（15分钟） 教师分析讲解：力是物体间相互的机械作用。 教师演示：以相互作用明显的，如轮滑、武术、射击等为例。 2．刚体的概念（5分钟） 教师分析讲解：刚体，是指在任何力的作用下都不发生变形（或者说其内任意两点间距离保持不变）的物体。 学生复习：与质点比较。 教师演示：后面将要学到的变形体。 3．平衡的概念（5分钟）
中职学校《机械基础》第一学期全套电子教案(含教学进度计划)(配套教材：高教版中职统编)云天课件
中等职业学校备课教案《机械基础》（2学期共160学时） 第一学期教案（80学时） 科目机械基础 教师 专业机械加工、数控加工 班级 二O 年期
第一学期教学进度计划（80学时）
（配套课件已上传百度文库）
章节緒论 第一节机械的组成 第二节机械零件的材料、结构和承载能力 备注 教学目的知识 目标 1、了解机器的定义及机器的组成 2、了解常用工程材料的用途及对零件对材料的一般要求。 课型新授课 技能 目标 能判别常见机器的类型，对工程材料有简单认识。 学时 3 日期 情感 目标 激发学生对专业的热爱，培养对机械基础学科的学习兴趣 教学 资源 多媒体课 件、模型 机零实物 重点机器的定义及组成 难点材料类别、零件的强度问题教学 方法 演示法 讲授法 教学过程教学引导 教师自我介绍： 导入新课： 你能说出你见过什么样的机器吗？ 机器是人们根据使用要求而设计的一种执行机械运动的装置。 绪论 第一节机械的组成 一、机器的组成 机器：是人们根据使用要求而设计的一种执行机械运动的装置。 机器用来传递能量、物料与信息，以代替或减轻人的劳动。 机械：是机器与机构的总称。 机器用来传递能量、物料与信息，以代替或减轻人的劳动。 机器的定义： （1）是人工的实物组合；（2）各部分之间有确定的运动关系；（3）能实现功能转换。 机器的组成：动力部分、传动部份、执行部份及控制部分。组织教学： 清点人数，整顿秩序 想一想下列产品那些可称为机器？
二、机器的结构 机器由若干机构组成； 机构由若干构件组成，能实现功能转换； 构件由若干零件组成；是机器中最小的运动单元。 零件是机器中最小的制造单元。 三、机械的类型 机器的类型：种类繁多，应用广泛。 主要分类有： 教材分类：动力机械、加工机械、运输机械、信息机械等。 按行业分还有工程、矿山、建筑、化工、食品、农业、医疗机械等等。 第二节机械零件的材料、结构和承载能力 一、零件的常用材料及选用 1.常用材料 主要分类有：钢、铸铁、有色金属、非金属材料。 2.材料的选用原则使用要求、工艺要求和经济性。
机械工程基础教案课件-物体的受力分析与受力图-4
2光滑接触面约束 定义：表面光滑两物体直接接触，所构成的约束。 特点：光滑接触面的约束力通过接触点，方向沿着接触面在该点的公法线并指向受力物体，常用N 表示。 3圆柱铰链约束 (1)连接铰链(中间铰链)约束两构件用圆柱形销钉连接且均不固定，即构成连接铰链，其约束力用两个通过铰链中心的正交分力FCx和FCy表示，如图1-10b所示。 图1-10 连接铰链(中间铰链)约束 (2)固定铰链支座约束如果连接铰链中有一个构件与地基或机架相连，便构成固定铰链支座，如图1-11所示，其简化画法如图1-12所示，其约束力仍用两个正交的分力FCx 和FCy表示 （3)活动铰链支座约束活动铰链支座在桥梁、屋架等工程结构中经常采用。 在铰链支座的底部安装一排滚轮，可使支座沿固定支承面移动，如图1-14a所示，这种支座的约束性质与光滑面约束相同，其约束力必垂直于支承面，且通过铰链中心，如图1-14c所示。 4 固定约束
定义：构件一端被固定。 特点：约束端不能做任何移动和转动，受到互相垂直的约束力以及一个力偶矩。 四、物体的受力分析与受力图 在工程实际中，为了求未知的约束力，需要根据已知力，应用平衡条件求解。为此需对构件的受力个数、受力方向和作用位置进行分析，这个分析过程称为物体的受力分析。被解除了约束的物体称为分离体。在分离体上画出全部主动力和约束反力的简明图形称为受力图。 画受力图需按一下步骤进行： （1）根据题意选取研究对象，用尽可能简明的轮廓把它单独画出，即取分离体； （2）在分离体上画出全部主动力； （3）在分离体上按其所受约束类型逐一画出约束反力。 1.受力图的画法举例 例重为G 的球用绳索AB 固定，并靠在光滑的斜面上，如下图所示。试分析其受力情况，并画出受力图。 解： 1）确定研究对象 2）进行受力分析。 3）画出分离体所承受的全部主动力和约束力。 画受力图时必须注意以下几点： 1) 明确研究对象。根据求解需要，可以取单个物体为研究对象，也可以取由几个物体组成的系统为研究对象。不同的研究对象的受力图是不同的。 2) 正确确定研究对象受力的数目。由于力是物体间相互的机械作用，因此，对每一个力都应明确它是哪一个施力物体施加给研究对象的，决不能凭空产生。同时，也不可漏掉某个力。一般可先画主动力，再画约束反力。凡是研究对象与外界接触的地方，都一定存在约束反力。 3) 正确画出约束反力。一个物体往往同时受到几个约束的作用，这时应分别根据每个约束本身的特性来确定其约束反力的方向，而不能凭主观臆测。 4) 当分析两物体间相互作用时，应遵循作用、反作用关系。若作用力的方向一经假定，则反作用力的方向应与之相反。当画整个系统的受力图时，由于内力成对出现，组成
物体的受力分析和受力图
第一章课题四物体的受力分析和受力图 教学目的要求： 掌握物体的受力分析方法，并能正确画出受力图 教学重点和难点：准确地画出物体的受力图 解决措施：掌握物体的受力分析方法，严格规范画受力图的步骤，教师示范与学生课上练习相结合。 授课类型：采用课件讲练结合 教学进程和时间分配（两学时） 1、复习引入5分钟 2、讲授新课60分钟 3、课堂练习18分钟 4、课堂小结5分钟 5、布置作业2分钟 教具准备： 课件、三角板、圆规、课堂练习题 结构提纲： 复习引入—讲授新课—课堂练习—课堂小结—布置作业
复习引入（5分钟）采用课件，提问方式 1、四种常见约束：柔体约束、光滑面约束、 铰链约束、固定端约束 2、各类约束的约束反作用力特点 柔体约束约束反作用力的特点：力的作用点在连接点，力的作用线沿着柔体的中心线，力的方向离开被约束物体。通常用F T或T S表示。如图所示 光滑面约束约束反作用力的特点：力的作用点在接触 点，力的作用线沿着接触面的公法线，力的作用方向指向被约束的物体，通常用T N表示。 铰链约束（两种支座）
固定铰链支座约束反作用力：常用相互垂直的两个分力F RX和F RY表示 活动铰链支座约束反作用力：力的作用线必通过铰链中心，且垂直于支承面，方向有两种情况。 讲授新课（60分钟） §1.4物体的受力分析和受力图 一、概念（采用课件） 1、研究对象：所研究的物体称为研究对象 2、分离体：解除约束后的物体 3、受力图：在分离体上画上它所受的全部主动力和约束反力的图
二、画受力图的步骤 1、首先确定研究对象 2、在研究对象上画出全部已知的主动力。 3、在研究对象上解除约束的地方画出相应的约束反力。 三、下面举例说明物体受力分析及画受力图的方法 例1均质球重G，用绳系住，并靠于光滑的斜面上，如图所示。试分析球的受力情况，并画出受力图。 解①确定球为研究对象 ②画出主动力G，约束反作用力F T和F N 注：满足三力平衡汇交定理 此题目的：掌握如何对物体进行受力分析，并规范画图顺序。 教学方法：先板书，一步一步按步骤讲解，然后通过课件演示以加深影响
超级全的机械力学知识：收藏起来慢慢看
超级全的机械力学知识：收藏起来慢慢看 机械工程力学基础包括三部分：静力学、材料力学和运动力学。 1、静力学：是研究物体平衡时作用力之间关系的科学，主要研究两个问题： （1）力系的简化研究如何将作用在物体上比较复杂的力系用作用效果完全相同而便于分析的简单力系代替。 （2）力系的平衡条件研究受力物体平衡时作用在物体上各力之间应该满足的条件。 2、材料力学是研究零件在外力作用下产生破坏，变形和失稳的规律，为既安全又经济地设计零件提供有关强度，刚度和稳定性计算的基本理论和方法。 3、运动力学是研究质点的运动和刚体的基本运动，以及在这些运动中，受力物体的运动与作用力之间的关系。 静力学的基本概念及公理 1、力的概念 力是物体间的机械作用，这种作用使物体的运动状态或形状发生变化。物体运动状态的改变是力的外效应，物体形状的改变是力的内效应。 （1）力的三要素 力的大小、力的方向和力的作用点。 （2）力的单位 采用国际单位制，牛顿（N）或千牛顿（kN）。 （3）标量和矢量 标量：只考虑大小的物理量。如：时间、长度。 矢量：既考虑大小又考虑方向的物理量。如：力、速度。 （4）矢量的表示方法 矢量用按一定的比例尺绘制的有向线段来表示，线段的长度表示矢量的大小，箭头表示矢量的方向，中的AB 线段表示的矢量。为了简化，矢量可以只用一个黑体字母表示，如AB矢量可用F表示,书写时
要在字母上方加箭头。 2、力系的概念 力系是同时作用在物体上的一群力。 如果一个力系对物体的作用能用另一个力系来代替而不改变作用的外效应，这两个力系互为等效力系。 若一个力和一个力系等效，则称这个力是该力系的合力。而力系中的各个力都是其合力的分力。把各分力代换成合力的过程，称为力系的合成。把合力换成几个分力的过程，称为力的分解。 3、平衡的概念 平衡是指物体相对地面保持静止或作匀速直线运动状态。 物体在力系作用下处于平衡状态时，称该力系为平衡力系。作 用于物体上的力系，若使物体处于平衡状态，必须满足一定的条件，这些条件称为力系的平衡条件。 4、刚体和变形固体的概念 （1）刚体：是指在力的作用下，大小和形状都不发生改变 的物体。 （2）变形固体：是指在力的作用下，形状或大小发生变化的固 体。 在静力学中，通常把物体看成是刚体。 二、静力学公理 所谓公理，就是符合客观现实的真理。静力学的全部理论，都是以静力学公理为依据导出的。 公理一（二力平衡公理） 作用在同一刚体上的两个力，若使刚体处于平衡状态，则这两个力必须大小相等，方向相反，且作用在同一直线上。 公理二（加减平衡力系公理） 在已知力系上加上或减去任意平衡力系，都不会改变原力系对刚的效应。 推论一（力的可传性原理） 作用在刚体上某点的力，沿其作用线移到刚体内任意一点，不会
机械基础物理教案
机械基础物理教案1 一、教学目的与要求： 1.了解机器机构构件和零件等基本概念 2.了解本课程的内容性质和任务 1)了解工程力学的基本知识和相应简单扼要的计算 2)了解机械机械工程材料的基础知识; 3)了解常用的机构和机械传动原理; 4)了解金属零件的联接和支承 5)了解液压传动的基本内容 二、教学方法与手段 方法：讲授法、谈话法、讨论法、演示法、参观法、调查法、练习法、实验法、引导发现法、自学辅导法、案例教学法、情境教学法、实训作业法等。 手段：常规或现代(多媒体投影、音像资料、各种教具、实物、案例素材文件等)。 三、教学重点、难点： 机器与机构、构件和零件概念，的区别和联系 四、课时分配计划：2课时布置作业：0-1，0-2 实施情况及课后教学效果分析 引 言 当人们拓展视野、深入到创造物质世界活动中时会发现，单纯的数学、物理或化学，常常无法解决实际应用问题。不同的应用领域，需要将数、理、化知识适度综合，高度概括，从而形成解决问题更为直接、更为有效的理论体系，这便产生了诸如机械工程、电气工程、计算机工程、化学工程、建筑工程等门类众多的应用工程科学。它们是创造人类社会多姿多彩物质世界的应用理论基础。 一、本课程的研究对象
机械工程的研究对象是机械。 什么是机械?机械是机器与机构的总称。 1.机器 机器是用来变换或传递能量、物料和信息，能减轻或替代人类劳动的工具。 图1一1所示的台钻是比较常见的典型机器。观察其工作过程：电动机1转动，驱动带传动，带传动又将运动和动力传递给变速箱2内的齿轮系，变速箱中的主轴与钻头3直接联接，从而熔话动与动力传涕给了钻头。最后完成对工件的切削加工。 图O-2所示为牛头刨床，它由电动机1通过带传动3和齿轮传动装置2实现减速，又通过暇动导杆机构9改变运动形式，使滑枕5带动刨刀7作往复移动来实现刨削。 由上述两例分析表明，机器通常由三大部分组成：原动装置一传动装置一执行装置。机械最常见的原动装置是电动机。传动装置和执行装置通常是由一些机构或传动组成(如台钻的传动装置为带传动和变速箱，牛头刨床的执行装置为摆动导杆机构等)。 2.机构 机构是具有确定相对运动的构件组合。图0一3所示为实现滑枕运动的摆动导杆机构，它由若干构件(大齿轮6，滑块 1、3，导杆2，滑枕4)组合而成。从运动的角度看，构件是机器中运动的最小单元。 3.机械零件 从制造的角度看，机器是由许多零件组成的。零件是不可拆的最小制造单元。 一个零件可能是一个构件(如图O-3中的导杆)。但多数构件是由若干零件固定联接而成的刚性组合。如图。一4所示的齿轮构件，就是由轴、键和齿轮联接而成。 4.运动副 构件与构件之间既保证相互接触和制约，又保持确定的运动，这样一种可动联接称为“运动副”。只允许被联接的两构件在同一平面或相互平行的平面内作相对运动的运动副称为平面运动副。按照接触特性，平面运动副可分为低副和高副。构件问的接触形式为面接触的运动副称为低副。常见的平面低副有回转副和移动副。图0一5b所示为回转副及其运动简图符号，回转副有时也称为铰链(图O一5c);图0一5a所示为移动副及其运动简图符号。构件间的接触形式为点、线接触的运动副称为高副。如图O-6所示，在凸轮机构和齿轮机构中，构件1和构件2形成的运动副均为高副。 综上所述，归纳要点如下：
土木工程力学教案——物体的受力分析与受力图
第一节物体的受力分析与受力图 一、脱离体和受力图 在力学求解静力平衡问题时，一般首先要分析物体的受力情况，了解物体受到哪些力的作用，其中哪些是已知的，哪些是未知的，这个过程称为对物体进行受力分析。工程结构中的构件或杆件，一般都是非自由体，它们与周围的物体（包括约束）相互连接在一起，用来承担荷载。为了分析某一物体的受力情况，往往需要解除限制该物体运动的全部约束，把该物体从与它相联系的周围物体中分离出来，单独画出这个物体的图形，称之为脱离体（或研究对象）。然后，再将周围各物体对该物体的各个作用力（包括主动力与约束反力）全部用矢量线表示在脱离体上。这种画有脱离体及其所受的全部作用力的简图，称为物体的受力图。 对物体进行受力分析并画出其受力图，是求解静力学问题的重要步骤。所以，必须掌握熟练选取脱离体并能正确地分析其受力情况。 二、画受力图的步骤及注意事项 1、确定研究对象取脱离体 应根据题意的要求，确定研究对象，并单独画出脱离体的简图。研究对象（脱 离体）可以是单个物体、也可以是由若干个物体组成的系统，这要根据具体情况确定。 2、根据已知条件，画出全部主动力。应注意正确、不漏不缺。 3、根据脱离体原来受到的约束类型，画出相应的约束反力 对于柔索约束、光滑接触面、链杆、可动铰支座这类约束，可以根据约束的 类型直接画出约束反力的方向；而对于铰链、固定铰支座等约束，经常将其反力用两个相互垂直的分力来表示；对固定支座约束，其反力则用两个相互垂直的分力和一个反力偶来表示。约束反力不能多画，也不能少画。如果题意要求明确这些反力的作用线方位和指向时，应当根据约束的具体情况并利用前面的有关公理进行确定。同时，应注意两个物体之间相互作用的约束力应符合作用力与反作用力公理。 4、要熟练地使用常用的字母和符号标注各个约束反力，注明是由哪一个物 体（施力体或约束）施加。注意要按照原结构图上每一个构件或杆件的尺寸和几何特征作图，以免引起错误或误差。 5、受力图上只画脱离体的简图及其所受的全部外力，不画已被解除的约束。 6、当以系统为研究对象时，受力图上只画该系统（研究对象）所受的主动 力和约束反力，不画成对出现的内力（以及内部约束反力）。 7、对系统中的二力杆应当明确的指出，这对系统的受力分析很有意义。 下面举例说明如何画物体的受力图。 例1—1重量为G的梯子AB，放置在光滑的水平地面上并靠在铅直墙上， 在D点用一根水平绳索与墙相连，如图1—16a所示。试画出梯子的受力图。 解：将梯子从周围的物体中分离 出来，作为研究对象画出其脱离体。 先画上主动力即梯子的重力G，作用 于梯子的重心（几何中心），方向铅直 向下；再画墙和地面对梯子的约束反 力。根据光滑接触面约束的特点，A、 B处的约束反力FNA、FNB分别与墙面 、地面垂直并指向梯子；绳索的约束反 力FD应沿着绳索的方向离开梯子为拉 力。图1—16b即为梯子的受力图。图1—16 例1—2 如图1—17a所示，简支梁AB，跨中受到集中力F作用，A端为固定铰支座约
机械力学中的受力分析方法
机械力学中的受力分析方法机械力学是研究物体在受力作用下的力学性质和运动规律的学科。在机械力学中，受力分析是解决问题的基础，它能够帮助我们确定物体所受到的外力以及力的作用方向和大小。本文将介绍机械力学中常用的受力分析方法。 一、受力图法 受力图法是机械力学中最常用的受力分析方法之一。通过画出物体所受的外力以及其作用点、力的方向和大小的标示，可以清晰地表示出力的叠加和平衡情况。 以一个简单的单摆为例，当摆球处于静止状态时，我们可以画出摆球所受的外力图，包括重力和拉力。通过观察这个受力图，我们可以判断出拉力与重力大小相等，方向相反，使得摆球保持静止。 受力图法不仅适用于简单的案例，也可用于复杂的结构。它可以帮助工程师分析设计中的受力情况，并找出可能出现的问题，以便进行优化和改进。 二、平衡力分析法 平衡力分析法是机械力学中解决平衡问题的重要方法。它基于平衡条件，即物体在受到的各个力之间存在力的平衡关系。平衡力分析法可以用于求解物体所受力的大小和方向。
在平衡力分析法中，我们需要将物体所受的各个力进行分解，并利 用力的平衡条件来求解未知力的大小和方向。以一个悬挂物体为例， 我们可以将它所受重力进行分解，再利用力的平衡条件来求解悬挂绳 的拉力。 平衡力分析法在解决复杂结构的平衡问题时非常有用，它能够帮助 我们明确力的作用方向和大小，为工程设计提供依据。 三、自由体图法 自由体图法是机械力学中一种常用的力分析方法。它将物体与其周 围环境分开，将物体看作一个独立的整体，以便更好地分析物体所受 的外力和受力情况。 在自由体图法中，我们需要将物体与外界的接触面上的力进行分解，并利用牛顿第二定律来求解物体所受力的大小和方向。以一个斜面上 的物体为例，我们可以将斜面对物体的支持力和重力进行分解，并利 用牛顿第二定律来求解物体在斜面上的加速度。 自由体图法能够帮助我们更好地理解物体所受的外力和运动规律， 为求解问题提供了便利。 四、动量法 动量法是机械力学中求解力学问题的一种重要方法。在动量法中， 我们将物体的受力情况与其运动状态联系起来，利用动量守恒原理和 动量定理来分析物体的运动过程。
工程力学教案电子版
第一章静力学基础 §1-1 静力学的基本概念 一力的概念 1. 力：是物体间的相互机械作用。 2. 力的作用效果：使物体的运动状态发生变化，也可以使物体发生变形。 3. 力的三要素：力的大小、方向、作用点。 （1）力的大小反映了力的强弱。 （2）力的方向反映了力的作用线在空间的方位和指向。 （3）力的作用点是物体相互作用位置的抽象化。只要改变其中任何一个要素，力对物体的作用效应也会随之改变。 4．理解力的概念应该注意以下几点：力不能脱离物体而独立存在。有力存在，就一定有施力物体和受力物体。 (1)力总是成对出现，即有作用力，就必有其反作用力存在。 (2)力是矢量，对物体的作用效应取决于力的三要素。 (3)力使物体运动状态发生变化的效应称为力的外效应，使物体产生变形的效应称为力的内效应。静力学只研究力的外效应，材料力学研究力的内效应。 5.力的单位：力的单位为牛顿，符号是N，工程力学中常用KN，1KN=1000N。 6力的表示：力的三要素可用带有箭头的有向线段（矢线）来表示。线段的长度（按一定比例画出）表示力的大小，箭头的指向表示力的方向，线段的起始点或终止点表示力的作用点。通过力的作用点，沿力的方向的直线，叫做力的作用线。用（F）表示。
二刚体：在力的作用下形状和大小都保持不变的物体称为刚体。 刚体是一个抽象化的力学模型，在一定的条件下可以把物体抽象为刚体。在自然界中，绝对的刚体实际上是不存在的。 §1-2 静力学公理 公理1：二力平衡公理：刚体只受两个力作用而处于平衡状态时，必须也只须这两个力的大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上。 二力平衡公理是力学最简单力系平衡的必要和充分条件，是研究力系平衡的基础。但是它只适用于刚体，对于非刚体，只是必要的，不是充分的，即并非满足受等值，反向，共线的作用力就平衡。 二力杆：只有两个着力点而处于平衡的构件，称为二力构件。当构件呈杆状时，称为二力杆。 二力杆受力特点：所受二力必沿其两作用点的连线。在图1-2中的CD杆就是二力杆，二力等值，反向，共线。 公理2：加减平衡力系公理：作用在已知力系的刚体上，加上或减去任意的平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。 推论：力的可传性原理：作用于刚体上某点的力，可沿其作用线移到刚体上任意一点，而不改变该力对刚体的作用效果。（只适用于刚体） 公理3：力的平行四边形公理：作用于物体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力也作用于该点上。合力的大小和方向，用这两个力为邻边所构成的平行四边形的对
机械工程基础
机械工程基础 机械工程是一门涉及机械设计、制造和运行的工程学科。它关注物体的运动和能量转化，并致力于设计和制造能够完成特定功能的机械设备。 机械工程的重要性 机械工程在现代社会中起着重要的作用。它涉及到很多领域，包括制造业、交通运输、能源产业和航空航天等。机械工程师可以通过设计和制造高效的机械设备来提高生产效率并降低能源消耗。他们还参与解决社会问题，如环境污染和可持续发展等。 机械工程的基础知识 力学 力学是机械工程的基础知识之一。它研究物体的运动和受力的影响。力学可以分为静力学和动力学两个方面。静力学研究平衡状
态下物体的受力情况，而动力学则研究物体在运动中的受力和加速度变化。 材料科学 材料科学也是机械工程的基础知识之一。它研究材料的性质、结构和性能。机械工程师需要了解不同材料的特点，以便选择适当的材料用于机械设备的制造。 热力学 热力学研究能量转化和能量传递的原理。机械工程师需要了解热力学的基本概念，以便设计和制造高效的能源系统和热机。 流体力学 流体力学研究液体和气体的运动和受力情况。它在机械工程的很多领域中都有应用，如泵、管道和风力涡轮机等。 机械工程的职业发展
机械工程师在许多行业中都有就业机会。他们可以在制造业、 能源产业、航空航天、汽车制造和石油矿业等领域工作。随着技术 的不断进步，机械工程师在自动化和智能化领域的需求也越来越高。 结论 机械工程是一门重要的工程学科，涵盖了多个知识领域。掌握 机械工程的基础知识，有助于理解机械设备的设计和制造原理，提 高工程效率和质量。机械工程师在现代社会中扮演着重要的角色， 并为社会进步和经济发展做出了重要贡献。
物体受力分析和受力图教案
《物体受力分析和受力图》教案 涉县职教中心 王飞 ⊥光滑面 、物体受力图的概念 T F Ay Ax F F Ay Ax F F N F
1、取所要研究物体为研究对象（分离体）画出其简图 2、画出所有主动力 3、按约束性质画出所有约束（被动）力 例1-1 碾子重为 ，拉力为 ，A 、B 处光滑接触，画出碾子的受力图。 解：1、画出简图 2、画出主动力 3、画出约束力 例1-2 水平均质梁AB 重为 ，电动机重为 ，不计杆CD 的自重，画出杆CD 和梁 AB 的受力图。 如图(a)。 解： 取 CD 杆，其为二力构件，简称二力杆，其受力图如图(b) P F 1P 2 P
取AB梁，其受力图如图(c) CD杆的受力图能否画为图（d）所示？ 若这样画，梁AB的受力图又如何改动? 例1-3 不计三铰拱桥的自重与摩擦，画出左、右拱AC，CB的受力图与系统整体受力图。 解： 右拱CB为二力构件，其受力图如图（b）所示 取左拱AC ,其受力图如图（c）所示 系统整体受力图如图（d）所示 考虑到左拱AC在三个力作用下平衡，也可按三力平衡汇交定理画出左拱AC的受力图，如图（e）所示 此时整体受力图如图（f）所示
三、练习 不计自重的梯子放在光滑水平地面上，画出梯子、梯子左右两部分与整个系统受力图。图(a) 解： 绳子受力图如图（b）所示 梯子左边部分受力图如图（c）所示 梯子右边部分受力图如图（d）所示 整体受力图如图（e）所示 四、提问思考： 在梯子的左右部分的受力图中，A处所受力的方向能否确定？如何画？ 绳子对左右两部分梯子均有力作用，为什么在整体受力图没有画出？
第3节 物体的受力分析和受力图
第三节物体的受力分析和受力图 图7-6a所示为利用定滑轮装置提升一工字钢梁的情况。人用力F拉吊索3的一端D，使梁作匀速直线上升或保持静止，即处于平衡状态。假设已知梁的重力W和几何角度α，不计摩擦和吊索、吊环、滑轮的自重，试求吊索l、2和3上所受的力。 a) d) e) 图7-6 定滑轮装置的受力分析和受力图 a）用定滑轮装置提升重物b）定滑轮受力图c）吊环受力图d）大梁受力图e）物系受力图 解这类平衡问题的一般步骤是： 1）确定研究对象。根据问题中的已知量和待求量之间的关系，确定选取某一个物体或类几个物体或整个物体系统（简称物系）来研究其平衡，则该物体或某几个物体或物系称为研究对象。 2）进行受力分析。分析研究对象上所受的全部外力。 3）画出受力图。画出研究对象和它所受的全部外力的图称为受力图，如图7－6b、c、d、e 分别为定滑轮、吊环、大梁和物系的受力图。为了清楚起见，受力图一般应单独画出（对于简单的问题，在不致引起误解时，方可画在原图上）。在画物系的受力图时，不可画出物系内部各物体之间相互作用的内力，见图7－6e。 4）根据平衡条件，列出平衡方程——矢量方程或解析方程。 5）用几何法或解析法解方程，并由已知量求出待求量。 在研究对象所受的全部外力中，凡能主动引起物体运动或使物体有运动趋势的力称为主动力（又称载荷或负荷）。主动力的大小和方向通常都是已知的，如本例中梁的重力W。而阻碍、限制研究对象运动的物体称为约束物，简称约束。约束作用在研究对象（被约束物）上的力称为约束力（或被动力）。约束力的大小需要根据平衡条件求出，而约束力的方向一般根据约束的类型即可予以确定。确定的原则是约束力的方向总是与约束所能限制的运动方向相反，并通过两物体的接触点。 下面介绍工程上常见的几种约束及其约束力方向的确定方法。 一、柔索 工程上的钢丝绳、链条、胶带等都可以简化为柔索。图7－6中的梁BC和吊环A都是受柔索约束的例子。柔索只限制物体沿着拉长柔索方向的运动，故物体所受的约束力是拉力，其作用线与柔索重合，见
机械基础复习资料教案：第五章 工程力学
第五章工程力学 本章重点 1．掌握：力的概念和力的合成与分解。 2．了解：力在坐标轴上的投影。 3．掌握：二力平衡的条件及作用和反作用定律。 4．掌握：力矩和力偶的概念及计算。 5．掌握：几种常见约束力及约束反力的特点，能画出简单物体的受力图。 6．掌握：平面汇交力系的解法。 7．掌握：拉伸与压缩的概念，内力的概念及计算方法。 8．了解：应力的计算及许用应力、安全系数的概念。 9．掌握：拉压时的强度计算，了解：剪切的时强度计算。 10.掌握：功、功率、效率的概念及计算，了解：摩擦角、自锁的概念。 本章内容提要 一．力的概述 （一）力的概念 1.力的定义 力是物体相互间的机械作用，其作用结果使物体的形状和运动状态发生改变。 2. 力的效应 外效应—改变物体运动状态的效应。 内效应—引起物体变形的效应。 3. 力的三要素: 力的大小、方向、作用点。 4．力的表示法——力是一矢量，用数学上的矢量记号来表示，如图。 F 5．力的单位——在国际单位制中，力的单位是牛顿(N) 。1Kg f=9.807N≈10N （二）力的合成与分解 1．力的合成 作用于一点的两个或两个以上的力，可以合成为作用于同一点的一个力，这个力就称为合力。 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为一个合力。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。 2．力的分解 己知合力求分力的过程，称为力的分解。工程上常遇到的是把一个力分解为方向己知的二分力，分解方法仍利用平行四边形法则。 （三）力在坐标轴上的投影 力F在x、y轴上的投影：
式中α是力F 与X 轴正向间的夹角。 力F 在x 、y 轴分力大小： 力在坐标轴上的投影，其大小就等于此力沿该轴方向分力的大小。力的分力是矢量，而力在坐标轴上的投影是代数量，它的正负规定如下：若此力沿坐标轴的分力的指向与坐标轴一致，则力在该坐标轴上的投影为正值；反之，则投影为负值． 若已知力在坐标轴上的投影，则力F 的大小和方向可按下式求出： 力F 的指向由F X 、F y 的正负号判定。 （四）静力学的基本公理 公理1(二力平衡公理) 要使刚体在两个力作用下维持平衡状态，必须也只须这两个力大小相等、方向相反、沿同一直线作用。二力构件—不计自重只在两点受力而处于平衡的构件。与构件形状无关。 公理2(力平行四边形公理) 作用于物体上任一点的两个力可合成为作用于同一点的一个力，即合力。合力的矢由原两力的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角矢来表示。即，合力为原两力的矢量和。 矢量表达式：F R = F 1+F 2 推论（三力平衡汇交定理）： 当刚体受三个力作用而处于平衡时，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力的作用线必交于同一点，且三个力的作用线在同一平面内。Ｆ１、Ｆ２汇交于一点Ａ，则Ｆ３通过Ａ点。 A F 1 2 R 二力平衡公理 力的平行四边形公理
(完整)工程力学教案
0.1 工程力学的课程内容及其工程意义 工程力学是一门关于力学学科在工程上的基本应用的课程,它通过研究物体机械运动的一般规律来对工程构件进行相关的力学分析和设计，其包含的内容极其广泛。本书仅包括工程静力学和材料力学两部分。 机械运动是人们在日常生活和生产实践中最常见的一种运动形式，是物体的空间位置随时间的变化规律。 工程静力学研究的是机械运动的特殊情况，即物体在外力作用下的平衡问题，包括对工程物体的受力分析，对作用在工程物体上的复杂力系进行简化,总结力系的平衡条件和平衡方程，从而找出平衡物体上所受的力与力之间的关系。 构件，是工程上的机械、设备、结构的组成元素。 材料力学是研究工程构件在外力作用下，其内部产生的力,这些力的分布，以及将要发生的变形，这些变形中有些在外力解除后是可以恢复的，称为弹性变形；而另一些不可恢复的变形，则称为塑性变形。 为保证工程机械和结构的正常工作，其构件必须有足够的承载能力，即必须具有足够的强度、刚度和稳定性。 足够的强度，是保证工程构件在外力作用下不发生断裂和过大的塑性变形。 足够的刚度，是保证工程构件在外力作用下不发生过大的弹性变形。 足够的稳定性，是保证工程构件在外力作用下不失稳，即不改变其本来的平衡状态. 在工程实际中，广泛地应用着工程力学的知识.例如图0—1所示的简易吊车，为了保证它能正常工作，首先需要用静力学知识分析和计算各构件所受的力，然后再应用材料力学知识，在安全、经济的前提下合理地确定各构件的材料和尺寸。因此，工程力学是一门技术基础课程，
它为后继专业课程和工程设计提供了必要的理论基础。 0。 2 工程力学的研究模型 在工程力学中，由于工程静力学和材料力学所研究的问题不同，其工程模型也是各不相同的。 工程静力学的研究模型为刚体，即受力后理想不变形的物体。因为大多数情形下，工程构件受力后产生的变形很小，忽略不计也不会对构件的受力分析产生影响。 而材料力学的研究模型是变形体。因为材料力学是通过研究物体的变形规律来对工程构件进行安全性设计，所以构件的变形是不可忽略的。 特别需要注意的是，由于工程静力学和材料力学的研究模型不同,在工程静力学中所采用的某些受力分析方法，在材料力学中是不适用的。如前图0—1简易吊车中的斜杆，如果将其两端所受的力沿作用线任意移动，不会改变斜杆的平衡状态,但是斜杆的变形却发生了明显的改变，如图0—2。这就说明力可以沿其作用线在刚体内任意移动,但在变形体上则不可以. 图