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文檔簡介
考試(開卷)60%+平時40%
單選15,每題1分,共15分
簡答7-8,每題6分,共55分
計算2,每題15分,共30分
考試可以攜帶計算器,但不準用手機代替
注意攜帶尺子、鉛筆和橡皮(繪圖實用)
復(fù)習(xí)要點總結(jié)
以課本、PPT和課堂練習(xí)題和測驗題為要,靈活運用
基本知識。
一、力學(xué)部分
1靜力學(xué)部分
重點難點:1、機器的概念和術(shù)語
2、力的概念、基本性質(zhì)、物體的受力分析及計算
1.1緒論部分
能夠分辨出機器中的:動力部件、傳動部件、控制部件和執(zhí)行部件;例如:
電機在整個機床中為動力部件,而單獨考慮是為機器;思考:車床的主軸是車床
的什么部件?
(一)機器的概念
1、機械:機器和機構(gòu)的總稱。
2、機器:
人工物體組合,各部分之間具有確定的相對運動,能夠轉(zhuǎn)換或傳遞能量、物料和
信息的機械。
3、機構(gòu):
人工物體組合,各部分之間具有一定的相對運動的機械。
4、構(gòu)件:
相互之間能作相互運動的機件。
5、零件:機械的構(gòu)成單元。
零件與構(gòu)件的區(qū)別:
零件是制造單元,構(gòu)件是運動單元,零件組成構(gòu)件,構(gòu)件是組成機構(gòu)的各個相
對運動的實體。
機構(gòu)與機器的區(qū)別:
機器能完成有用的機械功或轉(zhuǎn)換機械能,機構(gòu)只是完成傳遞運動、力或改變運
動形式,同時機構(gòu)是機器的主要組成部分。
(二)機器的組成
一臺完整的機器,通常由四部分組成
1、原動機部分(動力裝置):
作用是將其它形式的能量轉(zhuǎn)換為機械能,以驅(qū)動機器各部分的運動。
2、執(zhí)行部分(工作機構(gòu)):
機器中直接完成具體工作任務(wù)。
3、傳動部分(傳動裝置):
將原動機的運動和動力傳遞給工作機構(gòu)。
4、操縱或控制部分:
顯示、反映、控制機器的運行和工作。
1.2構(gòu)件的靜力分析
一、工程力學(xué)的幾個基本概念
1、剛體
指受力時不變形的物體。
實際中剛體并不存在,但如果物體的尺寸和運動范圍都遠大于其變形量,則可不考
慮變形的影響,將其視為剛體,因此,剛體只是一個理想的力學(xué)模型。
2、平衡
平衡是指物體相對于地面保持靜止或作均速直線運動。
3、平衡條件
作用在剛體上的力應(yīng)當滿足的必要和充分的條件稱為平衡條件。
二、力的基本性質(zhì)
(,~,)力和力系
1、力的定義
力是物體間的相互作用,這種作用使物體的運動狀態(tài)和形狀發(fā)生改變。
力使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變的效應(yīng),稱為力的外效應(yīng);使物體的形狀發(fā)生改
變的效應(yīng),稱為力的內(nèi)效應(yīng)
2、力的三要素
力的大小、方向和作用點稱為力的三要素。
力的任一要素的改變,都將改變其作用效果,因此,力是矢量,用黑體字母(如
F)表示,對
應(yīng)的白體字母表示其大小,力的大小以牛頓(N)為單位。
3、力的圖示法
力在圖中用有向線段AB表示:
線段的長度代表其大??;線段所在(----一
的直線為力的作用線,箭頭代表力
的方向;線段的起點表示力的作用點。一
4、力系
1)力系的概念
作用在物體上的一群力稱為力系
2)力系的等效
力系的等效是指兩個力系對同一剛體的作用效果相同。等效的兩個力系可以互相代替。
3)合力與分力
若一力與一力系等效,則此力稱為該力系的合力,力系中各力稱為此力的分力。
(二)力的基本性質(zhì)(重點,考慮適合的條件:剛體和彈性體)
1)性質(zhì)一(二力平衡原理)
作用在剛體上的兩個力,使剛體保持平衡的必要和充分條件是:這兩個力大小
相等,方向相反,作用在同一直線上(即兩力等值、反向、共線)。
只受二個力的作用而保持平衡的剛體稱為二力體。
2)性質(zhì)二(力的平衡四邊形法則/力三角形法))
作用在物體上同一點的兩個力,可以按平行四邊形法則合成一個合力。此合力
也作用在該點,其大小和方向由這兩力為邊構(gòu)成的平行四邊形的主對角線確定。
R=Fi+Fi
3)性質(zhì)三(作用和反作用定律)
任意兩個相互作用物體之間的作用力和反作用力同時存在。這兩個力大小相等,作
用線相同而指向相反,分別作用在這兩個物體上。(注意和二力平衡的區(qū)別)
4)性質(zhì)四(力的可傳性)
作用在剛體的力,可沿其作用線任意移動其作用點而保持它原來對剛體的作用效
5)加減平衡力系公理
可以在作用于剛體的任何一個力系上加上或去掉幾個互成平衡的力,而不改變原力
系對剛體的作用。
6)推論(三力匯交定理)
當剛體在三個力作用下平衡時,設(shè)其中兩力的作用線相交于某點,則第三力的作
用線必定也通過這個點
7)剛化公理
設(shè)變形體在已知力系作用下維持平衡狀態(tài),則如將這個已變形但平衡的物體變成剛
體(剛化),其平衡不受影響。
三、約束和約束力
在分析物體的受力情況時,常將力分為給定力(已知力,如重力、磁力、流體壓
力、彈簧彈力和某些作用在物體上的已知力)和約束力。
(一)約束和約束力
1、約束
對物體運動起限制作用的其他物體稱為約束物,簡稱約束。
2、約束力
約束對被約束物的力稱為約束力。
約束力的方向與該約束所能限制的運動方向相反。約束力的大小需由平衡條件求
(二)常見的約束類型
1)光滑接觸表面約束
兩物體的接觸表面非常光滑,摩擦可忽略不計時,即屬于光滑表面約束。
約束力作用在接觸點,方向沿接觸表面的公法線并指向受力物體。
7777777777777~
A
2)柔性約束
由柔軟的繩索、鏈條等構(gòu)成的約束(假設(shè)其不可伸長)稱為柔性約束。
其約束力為拉力,作用在接觸點,方向沿繩索背離物體。
////////
3)光滑柱金交
約束物與被約束物以光滑圓柱面相聯(lián)接。其中一個為約束物,另一個為被約束物,
約束物不動時,稱為固定校鏈支座,簡稱固足克摩。
約束力為過接觸點K沿徑向的壓力,由于接觸點在圓周上的位置不能預(yù)先確定,因
此,通常用兩個相互垂直的分力代替。
4)可動支座(可動錢鏈支座的簡稱)
它為一種復(fù)合約束,約束力的方向與支承面垂直。
可動支座的簡圖和約束為畫法
5)固定端約束
6)二力體(桿)
二力體為一種復(fù)合約束。工程上常見的二力體是指兩端有金交且自重不計的拉桿或
壓桿。
二力體對被約束物的約束力的作用線與二力體所受兩力作用點的建線重合。
四物體受力分析和受力圖,
受力分析就是研究某個物體受到的力,并分析這些力的三要素。
畫受力圖的一般步驟:
1、認定研究對象,并單獨畫出。
2、畫給定力
3、分析并畫約束力
注意:整體受力分析和局部受力分析
二力桿的運用
例題:
p
五、力矩和力偶
(-)力矩
力矩是力對一點的矩,其定義如下:
力對點的矩可以用一個代數(shù)量表示,其絕對值等于力的大小和力臂的乘積,其正
負號按如下確定:力使物體繞矩心逆時針轉(zhuǎn)動時為正;反之為負。
如下圖:剛體上作用一力F,取。點,0點稱為矩心;d稱為力臂,則F對。
點的矩用Mo(F)
表示,其計算公式如下:
Mo(F)=±Fd單位為牛頓?米(N?M)
由上式可知:
1)力的大小為零時,力矩為零
2)力的作用線通過矩心時,力臂為零,
力矩為零;
3)取不同矩心,力臂和轉(zhuǎn)動方向都可
能改變,故同一力對不同矩心的力
矩并不相同。
(~)合力矩定理
平面匯交力系的合力對于平面內(nèi)任一點之矩等于所有各力對該點之矩的代數(shù)和。
數(shù)學(xué)表達式為:
Mo(R)=Mo(Fi)+Mo(F2)+,,,+Mo(F,)(1—2)
(三)力偶和力偶矩
1、力偶
作用在剛體上的一對等值、反向而不共線的平行力稱為力偶
2、力偶矩
由力偶產(chǎn)生的力矩之和。
Mo(F,F,)=Mo(F)+Mo(F')
=F(d+a)+F,,a
=F?d
Mo(F,F)=F-d(1-3)
由上表明:力偶對作用面內(nèi)任一點的矩恒等于
力偶中一力的大小和力偶臂的乘積,它與力偶的旋轉(zhuǎn)方向
有關(guān)而與矩心的位置無關(guān),乘積Fd加上適當?shù)恼撎柗Q為力偶矩
3、力偶等效變換的性質(zhì)——平面力偶的等效條件
性質(zhì)1:力偶可以在其作用平面內(nèi)任意移動,而不改變它對剛體的作用。
性質(zhì)2:只要保持力偶矩不變,可以同時改變力偶中力的大小和力臂的長短,
而不改變力偶對剛體的作用。
4、平面力偶系的合成與平衡
1)平面力偶系的合成
作用在剛體上同一平面內(nèi)的幾個力偶稱為平面力偶系。平面力偶系能與一個力偶
等效,這個力偶稱為該平面力偶系的合力偶,合力偶等于力偶系中各力偶矩的代數(shù)和。
M=Mi+M2+M3+…=SMi
2)平面力偶系的平衡
平面力偶系平衡的必要和充分條件是各力偶矩的代數(shù)和為零。
SMi=O
六、平面一般力系向一點簡化
平面一般力系的簡化,通常是利用下述定理,將力向一點簡化。
1、力的平移定理
作用在剛體上的力,可以在附加一個力偶的條件下,平移到剛體上任一指定點,
而不改變原來對剛體的效應(yīng)。附加力偶矩等于原力對指定點的矩。
2、平面一般力系向一點簡化?主矢和主矩
如下圖:根據(jù)力的平移定理,由(a)圖可簡化得(b)圖;根據(jù)力的平行四邊形
法則及力偶的合成,(b)圖可簡化得(c)圖。A
即:F/=F.Mi=M0(F.)
R'=EE'=EF,(1-4)
M0=SMi=SM0(F.)(1-5)
合力R'稱為一般力系的主矢,其矩Mo稱為一般力系的主矩。
3、平面一般力系簡化結(jié)果討論
1)力系平衡
當主矢和主矩同時為零時(R'=0,Mo=0),力系必定平衡。
2)力系簡化為合力
當主矢R'豐0,主矩M0=0時,原力系與R'等效,這時主矢R'就是原力
系的合力R,合力的大小和方向由式(1-4)確定,其作用線通過簡化中心。
當主矢和主矩均不為零(R‘豐0.Mo*0),可利用力的平移定理,將作用在同
平面內(nèi)的力R'和力偶M合成一個合力。
見圖2-3反向推理。
3)力系簡化為合力偶
當主矢R'=0,主矩Mo豐。時,原力系與Mo等效,這時主矢Mo就是原力系
的合力偶。
綜上所述:平面一般力系簡化的最后結(jié)果有三種可能:平衡;簡化為一個合力;
簡化為一個合力偶。
三、平衡方程及其應(yīng)用
(-)平面受力時的解析表示法
F
平面受力時的解析表示法是通過力在坐標軸上的
投影為基礎(chǔ)建立起來的。
如圖:在力F的作用線所在的平面建立直角坐標
系Oxy,將力F分別向x軸和y軸投影則可得下式:
Fx=F-cosa
Fy=F-cosP=F-sina
x
tana=Fy/Fx
Fx、Fy是力F沿x軸和y軸分解所得的兩正交分力,其正負號的規(guī)定為:與軸
指向相同為正,反之為負??梢?,利用力在直角座標軸上的投影可以表示力在直角座
標上分力的大小和方向。
(-)平面受力時的平衡方程式
由前面可知:平面一般力系平衡的必要和充分條件是主矢和主矩同時為零。
即:R'=EF.=O
MQ=2Mo(F.)=0(1-6)
設(shè)力R在兩坐標軸上的投影為X/口Y,,主矢R’的投影為XR、YR。則
XR=X1+X2+-+Xn=SX1
YR=YI+Y2+…+Yn=ZYi
因而主矢R'的大小為
R,=XR,+YR.=(SXi)2+(ZY32
利用上式,招式(1-6)改寫成(為簡便計,將2M。(F,)簡寫成ZM。,并略去各投影的下
標i):
zx=o
SY=0(1-7)該式稱為平面一般力系的平衡方
程。
SMo=0
即平面一般力系平衡的必要和充分條件是:在平面內(nèi),該力系中所有各力在兩個任選
的相互垂直的坐標軸上投影的代數(shù)和分別為零,以及這些力對任一點0之矩的代數(shù)和為
零。
(三)應(yīng)用平衡方程解題的注意事項
1、平面匯交力系和平面力偶系都是平面一般力系的特殊情況。因此,他們的平衡方
程可作式(2-7)的特殊情況而導(dǎo)出。
如對平面匯交力系,無論其平衡與否,ZMo=。都能滿足,平衡方程可寫為:
SX=0
ZY=0
2,為使計算簡便,適當選取矩心的位置和坐標軸的方向:矩心選在兩未知力的交點,
坐標軸盡量與未知力垂直或與多數(shù)力平行。
3、解題的主要步驟:
(1)選取一個或多個研究對象。
(2)進行受力分析,畫出受力圖。
(3)選取坐標系,計算各投影;選取矩心,計算各力的矩。
(4)列出平衡方程,求知未知量。
思考題:剛體受三力作用一定處于平衡狀態(tài)嗎?
注意平面匯交力系、平面平行力系、平面任意力系的平衡條件?
2材料力學(xué)部分
內(nèi)谷
1、本章研究的內(nèi)容屬材料力學(xué)范籌,所學(xué)習(xí)的內(nèi)容,為材料力學(xué)中的一些基本
知識。主要研究桿件的四種變形:
1)軸向拉壓變形;
2)剪切變形;
3)扭轉(zhuǎn)變形;
4)彎曲變形。
2、各種機械、設(shè)備和建筑,都是由許多構(gòu)件或零件組成,受外力作用的構(gòu)件,
要能夠正常的工作,一般須滿足下面三個方面的要求:
1)足夠的強度
2)必要的剛度
3)足夠的穩(wěn)定性
構(gòu)件的強度、剛度和穩(wěn)定性,有時統(tǒng)稱為構(gòu)件的承載能力。材料力學(xué)研究的
是構(gòu)件在外力作用下變形和破壞的規(guī)律,研究材料的力學(xué)性質(zhì),并根據(jù)構(gòu)件受到的
載荷及其工作要求,為構(gòu)件選擇材料、確定截面形狀及尺寸,使其具有相應(yīng)的承載
能力。
材料力學(xué)的基本概念和基本假設(shè)
1,強度
構(gòu)件在外力的作用下,抵抗變形和破壞的能力。
2、剛度(了解即可)
構(gòu)件在一定外力的作用下,抵抗彈性變形的能力。
3、*穩(wěn)定性(了解即可)
在一定外力的作用下,構(gòu)件維持其原有的平衡形式的能力。
4、材料力學(xué)的基本假設(shè)(了解)
材料力學(xué)研究的是構(gòu)件在外力作用下變形和破壞,這時不能象理論力學(xué)那樣,
再把物體看成
為絕對剛體,而必須將物體視為右變形體。為便于研究,作如下假設(shè):
1)連續(xù)均勻性假設(shè):認為物體在其整個體積內(nèi)毫無空隙地充滿了物質(zhì),各點處的
力學(xué)性質(zhì)是完全相同的。
2)各向同性假設(shè):認為物體沿各個方向的力學(xué)性質(zhì)是相同的。
2.1桿的拉伸和壓縮
(一)內(nèi)力與截面法
1、內(nèi)力的概念
內(nèi)力,即是構(gòu)件內(nèi)部之間或各質(zhì)點之間的相互作用力。
構(gòu)件在未受外力作用時,其中即有內(nèi)力存在;當受到外力作用時,這些構(gòu)件內(nèi)力
就要發(fā)生相應(yīng)的變化,可以認為,在外力作用下出現(xiàn)了附加內(nèi)力,材料力學(xué)中,只研究
外力與附加內(nèi)力的關(guān)系,故將附加內(nèi)力簡稱為內(nèi)力(桿件的外力作用下產(chǎn)生變形,其內(nèi)
部一部分對另一部分的作用稱為內(nèi)力)。
2、截面法
1)概念
將受外力作用的桿件假想地切開以顯示內(nèi)力,并以平衡條件來確定其合力的方
N-F=0N=F--------------
3)軸力
上述內(nèi)力N為沿桿的軸線,稱為截面m-m上的獨力。
由上可見,留下左側(cè)或右側(cè),所求得的內(nèi)力合力大小相等而指向相反。
當桿件受拉伸時,則軸力背離截面時為正號;反之,桿件受壓縮,軸力指向截面
時為負號。
(二)桿件拉伸與壓縮的受力、變形特點?應(yīng)力與應(yīng)變
1、受力特點?應(yīng)力
1)受力特點
作用于桿件上的外力合力的作用線沿桿件軸線。
2)平面假設(shè)
根據(jù)實驗,可作用出如下假設(shè):直桿在軸向拉壓時橫截面仍保持為平面。
3)應(yīng)力
根據(jù)“平面假設(shè)”可知,內(nèi)力在橫截面上是均勻分布的,若桿軸力為N,橫截面
面積為A,則單位面積上的內(nèi)力為:
o=N/A
式中。稱為正應(yīng)力,它反B內(nèi)力在橫截面上分布的密度,國際單位為帕斯卡
(Pa)o
當軸力為正號(拉伸)時,正應(yīng)力也得正號,林為拉應(yīng)力,常以。I表示;
當軸力為負號(壓縮)時,正應(yīng)力也得負號,稱為壓曲7;常以oy表示。
2、變形特點?應(yīng)變
1)變形特點
桿件在拉力或壓力的作用下,沿軸線方向產(chǎn)生縱向伸長或縮短。
2)線應(yīng)變
桿件單位長度的伸長或縮短,稱為線應(yīng)變(簡稱應(yīng)變)£,即
e-Al/1
3)胡克定律
實驗表明,工程上使用的材料大都有一個彈性階段,在此范圍內(nèi)軸向拉、
壓桿件的伸長或縮短量A1與軸力N和桿長1成正比,與橫截面A成反比,即
AlocNl/A
引入比例常數(shù)E,得到
△1=N1/EA
式中E稱為彈性模量(楊氏模量)。上式改寫為
N/A=E(Al/1)
其中:N/A=oAl/l=e
Dll
o=Ee
在彈性范圍內(nèi),正應(yīng)力與線應(yīng)變成正比。這一關(guān)系,稱為虎克定律。
虎克定律適用的條件是?
注意:拉壓桿的應(yīng)力、應(yīng)變、變形、軸力的關(guān)系?
(三)拉伸(壓縮)時材料的力學(xué)性質(zhì)
材料的力學(xué)性質(zhì),主要是指材料受力時在強度、變形方面表現(xiàn)出來的性質(zhì)。
1、低碳鋼拉伸時的力學(xué)性質(zhì)
1)彈性階段
2)屈服階段
3)強化階段
4)破壞階段
塑性變形和彈性變形的區(qū)別,查PPT
2、脆性材料的拉壓時的力學(xué)性質(zhì)
(四)計算強度的許用應(yīng)力和安全系數(shù)
根據(jù)前面知道,受拉壓材料在達到或超過材料的極限應(yīng)力0s時,材料就會破
壞,為保證構(gòu)件的安全,將測定的極限應(yīng)力。s作適當降低,規(guī)定出桿件能安全工
作的應(yīng)力最大值,這就是許用應(yīng)力(。)。
〔0〕=0s/n
式中,n稱為安全系數(shù)
為保證零件有足夠的強度,必須使零件在受載后的最大工作應(yīng)力不超過許用應(yīng)力。
°max=Nmax/AV[o]
2.2剪切和擠壓
(一)剪切
1.剪切的概念
如圖,這種相鄰截面間的相互錯動稱為剪切變形
2、剪切應(yīng)力
如圖,鋼板在外力作用下發(fā)生剪切變形,此時,在零件內(nèi)部產(chǎn)生的抵抗變形的
力,稱為剪力剪力的大小與外力相等且與該受力截面相切。假設(shè)剪力均勻分布,
可得剪切應(yīng)力《:
T=FQ/A
3、剪切強度
剪切面上的最大剪切應(yīng)力,即抗剪強度Tmax不得超過材料的許用切應(yīng)力,
Tmax=FQ/A<[T]而[T]=Tb/n
Tmax-------------破壞時的抗剪強度應(yīng)力極限;
A--------剪切截面積;
[T]------許用切應(yīng)力
n---------安全系數(shù)
(二)擠壓
1、擠壓力的概念
零件彼此相互擠壓的作用力稱為擠壓力。
2、擠壓應(yīng)力
擠壓面上單位面積所受到的擠壓力,稱為擠壓應(yīng)力。
°B=FB/AB
3、擠壓強度
擠壓面上的最大擠壓應(yīng)力不得超過擠壓許用應(yīng)力,即
OBmax=PB/AB^〔OB〕
式中
°Bmax最大擠壓應(yīng)力
FB-----接面擠壓力
AB-----擠壓計算表面積
[OB]-----擠壓許用應(yīng)力
2.3圓柱扭轉(zhuǎn)(紅筆標出公式要熟練)
(-)扭轉(zhuǎn)概念
在力偶的作用下,回轉(zhuǎn)件會產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形,桿件的扭轉(zhuǎn)變形特點:
1、桿件兩端受到大小相等,方向相反的一對力偶的作用。
2、桿件上各個橫截面均繞桿件的軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動。
(-)圓柱扭轉(zhuǎn)的外力偶矩計算M,
由理論力學(xué)可知:力偶在單位時間所作之功即功率NP等于其力偶矩M與相應(yīng)角
速度s的乘積,即
Np=Mco
扭矩圖繪畫,扭矩的正方向?
根據(jù)靜力學(xué)關(guān)系可導(dǎo)出切應(yīng)力的計算公式為:
T=T?P/Ip
式中:T一—橫截面上的扭矩
P一—橫截面上任一點的半徑
IP——稱為圓截面對0點的極慣矩(或稱截面二次極矩)。
Mn=J.PT。dA(橫截面上力矩積分)工“=GPIp=JAP2dA
當P=R時,切應(yīng)力最大,即
Tmax=T?R/【P
令I(lǐng)p/R=W,則Tmax=T/W,
M稱抗扭截面系數(shù)
Ip和W、的計算
(1)實心圓軸
截面二次極矩:IP=7tD732%0.1D"
3
抗扭截面系數(shù):Wt=KD716?0.2D
(2)空心圓軸
4
截面二次極矩:IP=0.1D(1-a')
抗扭截面系數(shù):叭=0.2D3(1-a')
式中:a=d/D
(五)圓柱抗扭強度計算
為保證圓軸正常工作,圓軸內(nèi)的最大工作應(yīng)力不得超過材料的許用切應(yīng)力
Tmax=Tmax/M?[1]
在靜載荷作用時,1T)和[。]之間存在如下關(guān)系
塑性材料[T]=(0.5-0.6)[o]
脆性材料〔心=(0.8-1.0)[o]
2.4直梁彎曲
(-)彎曲的概念
(二)平面彎曲
(三)梁的基本形式
1、簡支梁
一端固定較支承,另一端可動較對承的梁。
2、懸臂梁
一端固定校支承,另一端自由的梁。
3、外伸梁
具有一個或二個外伸部分的梁。
受力分析
(四)梁的內(nèi)力(剪力與彎矩圖)重點
梁的內(nèi)力包括剪力FQ和彎矩M,其計算步驟如下:
1、受力分析求出梁上所受的外力(約束反力)
FRA=F-b/LFRB=F?a/L
2、用截面法求內(nèi)力
(1)在截面m-m處假想將梁切成兩段。
(3)建立平衡方程:
由EY=O,得:FRA—FQ=O,
由EM=0,得:M=FRA?K
由此可見:梁的橫截面上產(chǎn)生兩種力:剪力和彎矩。
3、剪力和彎矩符號的確定
剪力符號規(guī)定:左上右下為正,反之為負。
彎矩符號規(guī)定:使梁微段上凹為正,反之為負。
4、建立剪力、彎矩方程,繪制剪力、彎矩一圖
一般情況下,在梁的不同截面上,剪力F。和彎矩M是不同的,并隨橫截面位置
的不同而改變。若以橫坐標x表示橫截面在梁軸線上的位置,則剪力和彎矩皆可表達為x
的函數(shù):
凡=%(x),M=M(x)
上式函數(shù)表達式為剪力、彎矩方程
把W和彎矩M沿X軸的變化情況用圖線在坐標內(nèi)表達出來,所得的圖分別為剪力圖
和彎矩圖
F?(x)=M(x)=FHA■X—F-bx/L0
(0<X<a)(0<x<L)
PPT中的例題
[例5]圖示外伸梁4J,受力
作用。試畫出該軸的剪力圖和彎矩圖,并求Qmax和"max。
解:1-外力分析:求支座約束反力。研究梁AD,受力分析如圖,列平衡方程:
]£月,=刈+3+。—”1=0
[zmA(F)=NBx2+Px3+m-^xlx2.5=0
=NA=3kN,NR=—IkN
2.內(nèi)力分析:首先列出各段的剪力方程和彎矩方程,
£y=N,「Q=0Jg=N,=3(kN)
[z加I=%-N.「怎=0[必=押「內(nèi)=3$(kN-m)
CBt2=;M.,=3(kN)
E小三=+加一y「4二0Af,=?*「6=3x:-6(kN-m)
£y=P+Qi-q(3-A,)=0
=尸,(3_*3)_"、_q(3_/)二=0
/2=4(3-當)-2
=1知3=-2(3-/):+2(3-&)
然,根據(jù)卜而?剪刀方程和彎矩方程分區(qū)段繪制剪力圖和方
矩國,如㈤、電:圖所示
如果此截面為下列T字梁求最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力要會求。
w7n抗彎截面模量。
ymax
M
°max=
WZ
復(fù)習(xí)資料
以課本、PPT和課堂練習(xí)題和測驗題為要,靈活運用
基本知識。
剪力、彎矩與外力間的關(guān)系
外無外力段均布載荷段集中力集中力偶
力m
Hh”“III.
C
水平直線斜直線自左向右突變無變化
自左向右折角自左向右突變
與不,
m1r
同“他、
第一章機構(gòu)分析的基本知識
1.1機構(gòu)的組成和運動副
熟悉各種運動副,可以分辨出各種運動副及約束自由度的數(shù)目;
IWJ副、低副概念
1.2機構(gòu)自由度的計算
1)機構(gòu)具有確定性運動的條件?
2)機構(gòu)自由度的計算
分辨出各種運動副類型
機構(gòu)自由度的公式:F=3n—(20+口卜?一p')一尸
可動構(gòu)件數(shù)n
高副Ph:_
低副2加_
復(fù)合較鏈:_
局部自由度F:_
虛約束/:_
各種校鏈的判斷,主要將PPT中的典型例題作一下。
第二章平面連桿機構(gòu)
2.1平面四桿機構(gòu)的分類及其應(yīng)用
一、全轉(zhuǎn)動副的四桿機構(gòu)(又稱錢鏈四桿機構(gòu))
錢鏈四桿機構(gòu)可分為曲柄搖桿機構(gòu)、雙曲柄機構(gòu)、雙搖桿機構(gòu)三種。
二、含有移動副曲柄滑塊機構(gòu)
2.2其他常見的四桿機構(gòu)四桿機構(gòu)的演化
平面四桿機構(gòu)中曲柄存在的條件;雙搖桿;雙曲柄;曲柄搖桿機構(gòu)演化。
2.3錢鏈四桿機構(gòu)存在曲柄的條件
3、全交鏈四桿機構(gòu)存在nil柄的條彳上
1.較鋌四桿機和方曲柄的條件
C*>
CD址短桿氏,出土圾氏本下氏,生W我氽兩軍F氏,置之和;
<%>NU成垓周核MU09兩布口卜,略彳/"+r>gA*fet+r?
Jt'I'SFS-個余力卜偉方對:氏呆中卜.
<2)(交鏈yq本彳ruh柄g樂甘卜
CDs-tr氏」運應(yīng)辿i足布r氏余
3融冠木連邨3桿cK招L來。
例h鉉密四木1:招1桐
X>
a)M?F4fe*K*H*F工
結(jié)論:
>如果較鏈四桿機構(gòu)各桿長度滿足桿長條件,當最短桿為連架
桿時則機構(gòu)為曲柄搖桿機構(gòu):當最短桿為機架時,則機構(gòu)為雙
曲柄,構(gòu)當最短桿的相對桿為機架時,機構(gòu)為雙搖桿機構(gòu).
■加巢各桿K度不滿足桿氏條件,則機構(gòu)無周轉(zhuǎn)副,此時不論
以何臃矗懶潞搖桿機構(gòu).
偏置曲柄滑塊機構(gòu)有曲柄的條件:
①最短桿長度+偏距w連桿的長度;
②連架桿為最短桿。
對心曲柄滑塊機構(gòu)有曲柄的條件:
①最短桿長度W連桿的氏度:
②連架桿為最短桿。
2.4平面四桿機構(gòu)的特性
針對平面四桿機構(gòu)-壓力角;死點;急回特性;極位夾角;行程速比系數(shù)k的概
念,對一個機構(gòu)來時如何確定死點、急回特性、極位夾角、行程速比系數(shù)k。
同樣針對曲柄滑塊機構(gòu):急回特性;壓力角、極位夾角;行程速比系數(shù)k
詳見ppt和課本
第三章凸輪機構(gòu)和間歇運動機構(gòu)
3.1凸輪機構(gòu)的組成'特點
1、組成
由凸輪、從動件和機架三個基本構(gòu)件組成的高付機構(gòu)。
2、特點
能使從動件獲得較復(fù)雜的運動規(guī)律。為了保證機構(gòu)的正常運轉(zhuǎn),凸輪一般都作為主動
件并勻速轉(zhuǎn)動。凸輪機構(gòu)是高副機構(gòu),接觸應(yīng)力大,一般用于傳力不大的場合。
(-)凸輪機構(gòu)的類型
了解
3.2從動件常用的運動規(guī)律及其選擇
基圜基圓半徑G
推程推程運動角4
遠體量休止角小
回程回程運動角步
近休近休止角心
行程力
推桿運動規(guī)律:
s=s(t)=s(6)
v=v(t)=儀6)
。=州=。(6)
由于決定了從動件預(yù)定的運動規(guī)律凸輪輪廓曲線,對于凸輪的輪廓曲線幾種運
動規(guī)律及特點要掌握:參考PPT的表
最大速度叫?
最大加速度0mM最大躍度jmo
運動規(guī)律2適用場合
23/聞X(h?7<so)x
等速運動1.00g低速輕載
等加速運動2.004.008中速輕載
OQ
余弦加速度1.574.93中低速重載
正弦加速度2.006.2839.5中高速輕轂
5次多項式1.885,7760,0高速中教
擺線運動高速
3.3用作圖法設(shè)計盤形凸輪的輪廓曲線
1、尖頂對心直動從動件盤形凸輪反轉(zhuǎn)法原理
2、滾子從動件盤形凸輪
滾子從動件盤形凸輪的實際輪廓線是理論輪廓線的等距線。因此,其實際輪
廓線上各點的向徑就等于理論輪廓線上各點的向徑減去滾子的半徑,為了避免從
動件運動失真和凸輪輪廓曲線變尖則凸輪輪廓曲線半徑夕和滾子半徑r應(yīng)滿足
的條件。
3.4凸輪機構(gòu)基本尺寸的確定
1、凸輪壓力角的概念
1、壓力角的概念
凸輪機構(gòu)的壓力角是指推桿所受正
壓力的方向與推桿上點8的速度方向之
間所夾的銳角,常以a表示。
它是影響凸輪機構(gòu)受力情況的一個
重要參數(shù)
『-F'tana
驅(qū)動從動件的有效分尸一定時,壓力角a
越大,則有害分力就越大,機構(gòu)的效率就
越低.
生產(chǎn)實際中,為了提高機構(gòu)的效率,改善共受力械籬
規(guī)定:凸輪機構(gòu)的戢大壓力角0m「應(yīng)小于某一許用壓力角[閑,即
許用壓力角[a]的一般取值為
推程時:直動推桿£a]=30°
搓動推桿[a]=35°~45°
回程時*[a]=70"?80"
因此說,基圓半徑越小凸輪機構(gòu)越緊湊,帶凸輪傳力性能主要取決與壓力角的大
小,一般說壓力角越小力的傳遞性越好,運轉(zhuǎn)越靈活。
2.凸輪基圓半徑的確定
3.滾子推桿滾子半徑的選擇
采用滾子推桿時,滾子半徑的選擇,要考慮滾子的結(jié)構(gòu)、強
度及凸輪輪廓曲線的形狀等多方面的因素。
(1)凸輪輪廓曲線與滾子半徑的關(guān)系
1)為凸稱■論口紇內(nèi)凹時,則P?=p+a。
此時,無論滾子半徑大小如何,凸輪的工作廊線總是可以平
滑地作出來的。
2)當凸HiMHI外凸廿,則P?=P-G
若p=r,時,則p.=0,即工作廓線出現(xiàn)變尖現(xiàn)象.
若pv4時,則p.<0,即工作廓線出現(xiàn)交叉,推桿運
動規(guī)律出現(xiàn)失真現(xiàn)象。
3.5間歇運動機構(gòu)
1)棘輪機構(gòu)的組成及工作特點
2)槽輪機構(gòu)的組成及工作特點
(1)普通槽輪機構(gòu)的運動系數(shù)
1)外槽輪機構(gòu)
槽輪機構(gòu)的運動:翻&當主動撥盤
回轉(zhuǎn)一周時,槽輪的運動時間匕與主動
醬盤轉(zhuǎn)一周的總時間t之比,以上表示。
k—tjt=2?)/(27?)=(n—29>J/(2n)
=7r-(2n/?)/(2n)=l/2-l/z(a)
由于k>0,故槽數(shù)於3°
又因kvO.5,故此種單銷槽輪機構(gòu)的
槽輪運動時間總是小于其靜止時間.
具有〃個均布圓銷的槽輪機構(gòu)的運動
系數(shù)k為fc=n(l/2-l/z)
第四章帶傳動及鏈傳動
4.1帶傳動及鏈傳動概述
4.1.1帶傳動及鏈傳動組成及特點
帶傳動的組成:主動輪、從動輪、環(huán)形帶。安裝時帶被張緊在帶輪上,產(chǎn)生的初拉力使
得帶與帶輪之間產(chǎn)生壓力。主動輪轉(zhuǎn)動時,V帶傳動主要依靠帶和帶輪接觸面間的摩擦力傳
遞運動和動力的。
傳動帶
動附優(yōu)疝,
1.JuSJIJ丁中心即牧大的傳M
2.-jirnYrinftfiXUAsMi.和》i,.以、吸力女4?劭;
M樹向,K、IA?。系?
dIHC動的玦巾*
1.彳。必的夕卜所UC寸較大W
2.1埼傀號及燒裳2軌IJK刀比,文大:
3.田丁喟7的濘fzUj?不陋保1正陽也食gJVRj比B
4卅的用命卒文知[?傳旬效小較
3.不TtJHTFHiU.必惻?M墳.明]近
鏈傳動的組成:由主動輪1,從動鏈輪2,兩輪上鏈條3組成.靠鏈條和鏈輪齒嚙合傳遞
運動和動力.鏈傳動的使用范圍是:傳動功率一般為lOOkW以下,效率在0.92?
0.96之間,傳動比i不超過7,傳動速度一般小于15m/s。
鏈條
優(yōu)點:
①沒有彈性滑動和打滑,能保持準確的平均傳動比,傳動效
率較高(封閉式鏈傳動傳動效率=0.95~0.98)s
②鏈條不需要像帶那樣張得很緊,所以壓軸力較??;
③傳遞功率大,過我能力強;能在低速重我下較好工作;
④能適應(yīng)惡劣環(huán)境如多塵、油污、腐蝕和高強度場合.
缺點:
瞬時鏈速和瞬時傳動比不為常數(shù),傳動平稔性較差
工作中有沖擊和喋聲,磨損后易發(fā)生跳齒,不宜在我
荷變化很大和急速反向的傳動中應(yīng)用.
因此當要求在兩軸相距較遠、工作環(huán)境惡劣的情況下傳遞較大功率,宜選用
鏈傳動
4.1.2帶傳動分類及傳遞力的特性
P45頁
r平皮帶
IV型推序擦牽引力人
-朦擦型
■j多楔帶原操牽引力人
類型V
圓形帶牽引力小,用于儀器
'哨合型----同步帶
一般說摩擦牽引力大,其傳動效率越高。
所以V型帶比平帶傳動最大優(yōu)點是傳動效率高,比較常用。
4.2V帶傳動的基本結(jié)構(gòu)
V(三角帶)七種型號,尺寸的大小順序及傳遞功率的大小順序。
V帶規(guī)格和基本尺寸
i.4Mf代號:Kz、瓜隊隊窿
2.基本參數(shù)*
節(jié)寬4、基準寬度用、墨福*&4,mm(指按慚
輪基濯蟲徑4計算的數(shù)值)等.
3.型號組成,
由截血代號和號準氏度組成,
如A160。表示A曳V帶,
施液餃度為160Omn.
4.3帶傳動的工作原理及工作情況分析
1)帶的受力特點,有松邊和緊邊之分
2)帶傳動的運動分析
彈性打滑和打滑的概念PPT或課本
彈性滑動與打滑的區(qū)別
彈性滑動打滑
現(xiàn)象局部帶在局部帶輪面上發(fā)生微小滑動整個帶在整個帶輪面上發(fā)生顯著滑動
產(chǎn)生原因帶輪兩邊的拉力差,產(chǎn)生帶的變形量變化所需有效13周力超過摩擦力最大值
性質(zhì)不可避免可以且應(yīng)當避免
后果打小于,,1;效率下降;帶磨損傳動失效;引起帶的嚴重磨損
一般情況下,由于小帶輪的包角小,帶傳動的打滑首先發(fā)生在小帶輪上。
3)帶的應(yīng)力分析
應(yīng)力是由哪及部分組成,應(yīng)力的分布特點,最大應(yīng)力的位置。
4.4V帶傳動的設(shè)計計算
步驟簡單了解:
TONGJIUNIVERSITY熱、
X?0
Electonic&lnformaHonEngineeringCollege
日工
四、V帶傳動的設(shè)計過程
①按工作惘況確定工作情況系數(shù)Ms后計糅巴產(chǎn)KAXP
②根據(jù)心,和小從選型圖中確定V帶的截型
③根據(jù)帶的截型選檢驗帶速?-后確定好=泓》<39>
④根據(jù)空間限制初選中心跑加,由的、而、dw估算帶長“(組哂51)
⑤根據(jù)估計的帶K〃>和帶的被型選定鯉乙,并驗算小輪包角幺
⑥根據(jù)帶速、帶輪直徑、傳動比、包角、帶長等確定額定功率凡
以及系數(shù)后、&.、△△等
⑦計舞所需帶的根數(shù)z=,d”“
(吊,^P)KiKu
⑧設(shè)計結(jié)果:帶型、根數(shù)Z、帶KA、中心距“、帶輪幕準直徑dmdg
注意:
1)帶輪直徑的選擇
確定帶輪的基準直徑原則:一般小帶輪直徑不應(yīng)小于課本表中所列的最小直
徑。帶輪的直徑越小,則帶在帶輪上的彎曲就越厲害,在傳動過程中就越容易失
效,從而降低帶的使用壽命。因此,在條件允許的情況下,小帶輪的直徑應(yīng)取得
大一些。這樣可以減小彎曲應(yīng)力,提高承載能力和延長使用壽命。
2)小帶輪的包角的概念
中心距、小帶輪的包角(也稱帶輪包角)的概念,中心距、包角、帶輪直徑
之間的關(guān)系。
%=180°-‘=一也x57.3°
a
4.5帶傳動的張緊
一、v帶傳動的張緊
1.張聯(lián)的U的
1)根據(jù)原掾傳動原理,帶終須在頸張票后才能正常,工作帶傳動
采用張聚輪的目的是圈節(jié)帶的初拉力和張緊力;
2)運轉(zhuǎn)?定時間后,帶會松地,為了保證帶傳動的能力,
必須重新張紫,才能正常工作。
2.帶傳動的張案方法
1.調(diào)整中心距
2.采用張案輪
3.自動張緊
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