中職 機(jī)械基礎(chǔ)第一、二章.ppt

1、機(jī) 械 基 礎(chǔ),主講:劉貴林,緒論,機(jī)械概述,機(jī)械的組成,零件的材料、結(jié)構(gòu)、承載能力,零件的摩擦、磨損、潤(rùn)滑,總結(jié),課程設(shè)置,機(jī)械概述 機(jī)器的組成 機(jī)器的結(jié)構(gòu) 機(jī)械的類型,第一節(jié) 機(jī)械的組成,一.機(jī)械概述,機(jī)械是機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱,圖例,二.機(jī)器的組成,機(jī)器,動(dòng)力部分：機(jī)器的動(dòng)力來(lái)源,執(zhí)行部分：直接完成工作任務(wù),傳動(dòng)部分：把動(dòng)力部分的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給執(zhí)行部分的中間裝置,控制部分：能夠使機(jī)器的動(dòng)力部分、傳動(dòng)部分、執(zhí)行部分按一定 的順序和規(guī)律實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)，完成給定的工作循環(huán),圖例說(shuō)明：以沖壓機(jī)為例說(shuō)明,三.機(jī)器的結(jié)構(gòu),零件：構(gòu)成機(jī)器的不可拆的制造單元。分為通用零件和專用零件。 通用零件：在各種機(jī)器中普遍

2、使用的零件，如螺栓、軸等。 專用零件：只在某些機(jī)器中使用的零件，如曲軸、連桿等。 部件：在機(jī)器中，由若干零件裝配在一起構(gòu)成的具有獨(dú)立功能的部分。 構(gòu)件：構(gòu)成機(jī)器的各個(gè)相對(duì)運(yùn)動(dòng)單元， 構(gòu)件由一個(gè)零件或若干個(gè)零件剛性連接而成。 機(jī)構(gòu)：用來(lái)傳遞運(yùn)動(dòng)和力的構(gòu)件系統(tǒng)。,視頻,按照機(jī)械用途的不同，機(jī)械分為四類：,四.機(jī)械的類型,機(jī)械,動(dòng)力機(jī)械：用來(lái)實(shí)現(xiàn)機(jī)械能與其他形式能量之間的轉(zhuǎn)換， 如電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、壓縮機(jī)等。,加工機(jī)械：用來(lái)改變物料的狀態(tài)、性質(zhì)、結(jié)構(gòu)和形狀， 如機(jī)床、軋鋼機(jī)、粉碎機(jī)等。,運(yùn)輸機(jī)械：用來(lái)改變?nèi)嘶蛭锪系目臻g位置， 如汽車(chē)、輪船、纜車(chē)等。,信息機(jī)械：用來(lái)獲取或處理各種信息， 如打印機(jī)、計(jì)算機(jī)

3、、電話等。,視頻,課程設(shè)置,零件的常用材料及選用 零件的結(jié)構(gòu)工藝性 零件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化 零件的強(qiáng)度,第二節(jié) 機(jī)械零件的材料、結(jié)構(gòu)和承載能力,一.零件的常用材料及選用,常用材料：鋼、鑄鐵、銅合金、鑄造錫基和鉛基軸承合金、工程塑料、橡膠 材料的選用原則 使用要求工藝要求經(jīng)濟(jì)性,二.零件的標(biāo)準(zhǔn)化、系列化、通用化,零件的標(biāo)準(zhǔn)化：指將產(chǎn)品的形狀、材料、尺寸、參數(shù)、性能等用“標(biāo)準(zhǔn)”予以統(tǒng)一規(guī)定并實(shí)施； 系列化：指對(duì)同一種零部件，在相同的基本結(jié)構(gòu)和基本尺寸條件下，規(guī)定若干個(gè)輔助尺寸不同的規(guī)格， 通用化：指在不同規(guī)格的同類產(chǎn)品甚至不同類型的產(chǎn)品上采用同樣的零部件。,三、零件的強(qiáng)度,失效：機(jī)械零件喪失

4、工作能力或達(dá)不到要求的性能時(shí)。 機(jī)械零件的失效形式主要有：因強(qiáng)度不足而斷裂，過(guò)大的彈性變形或塑性變形，摩擦表面的過(guò)度磨損、打滑或過(guò)熱，連接松動(dòng)，壓力容器、管道等的泄漏，運(yùn)動(dòng)精度達(dá)不到要求等。 工作能力：零件不發(fā)生失效時(shí)的安全工作限度，對(duì)載荷而言的工作能力稱為承載能力。,1.載荷,機(jī)械工作時(shí)，機(jī)械零件所受的載荷是力（拉力、壓力、切向力）或力矩（彎矩、轉(zhuǎn)矩），或者是由力和力矩組成的聯(lián)合載荷。 靜載荷：大小或方向不隨時(shí)間變化或變化緩慢的載荷。 動(dòng)載荷：大小和方向隨時(shí)間變化的載荷。 根據(jù)動(dòng)力機(jī)的額定功率P（kW）和額定轉(zhuǎn)速n（r/min）計(jì)算出的載荷稱為名義載荷，,名義轉(zhuǎn)矩為,轉(zhuǎn)矩，Nm,從動(dòng)力機(jī)到所

5、計(jì)算零件之間的總傳動(dòng)比,從動(dòng)力機(jī)到所計(jì)算零件之間傳動(dòng)的總效率,載荷系數(shù)K與名義載荷的乘積稱為計(jì)算載荷，以,等表示，,載荷系數(shù)，一般取,2、應(yīng)力,材料單位面積上承受的內(nèi)力稱為應(yīng)力，用表示, 單位為Pa 1Pa=1N/m2 1KPa=103 N/m2 1MPa=106 N/m2 1GPa=109 N/m2 公式： 應(yīng)力的分類：靜應(yīng)力、變應(yīng)力、循環(huán)應(yīng)力,3、零件的強(qiáng)度,材料在外力作用下抵抗永久變形和斷裂的能力稱為強(qiáng)度。 根據(jù)工作條件的不同，強(qiáng)度分為靜強(qiáng)度和疲勞強(qiáng)度 根據(jù)破壞部位和破壞形式的不同，強(qiáng)度分為體積強(qiáng)度和表面強(qiáng)度。 體積強(qiáng)度：靜應(yīng)力下的強(qiáng)度、變應(yīng)力下的強(qiáng)度 表面強(qiáng)度：表面接觸強(qiáng)度、表面擠壓強(qiáng)

6、度、表面磨損強(qiáng)度。,課程設(shè)置,機(jī)械中的摩擦 機(jī)械中的磨損 機(jī)械中的潤(rùn)滑,第二節(jié) 機(jī)械零件的摩擦、磨損和潤(rùn)滑,一、機(jī)械中的摩擦,摩擦是兩相互接觸的物體有相對(duì)運(yùn)動(dòng)時(shí)，在接觸處產(chǎn)生阻力的現(xiàn)象。 一般講到的摩擦都是指外摩擦，兩個(gè)相互摩擦的物體稱為摩擦副。 外摩擦的分類： 根據(jù)摩擦副的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)分為：靜摩擦、動(dòng)摩擦 根據(jù)摩擦副的運(yùn)動(dòng)形式分為：滑動(dòng)摩擦、滾動(dòng)摩擦 根據(jù)摩擦副的表面潤(rùn)滑狀態(tài)分為：干摩擦、邊界摩擦、液體摩擦、混合摩擦。,二、機(jī)械中的磨損,磨損的類型： 粘著磨損、磨粒磨損、表面疲勞磨損、腐蝕磨損。 單位時(shí)間內(nèi)材料的磨損量稱為磨損率。 磨損過(guò)程： 磨合磨損、穩(wěn)定磨損、劇烈磨損。,三、機(jī)械中的潤(rùn)滑,正

7、確選用摩擦副的材料組合，使摩擦因數(shù)小、磨損率低是減少磨損的先決條件 流體潤(rùn)滑：流體靜力潤(rùn)滑、流體動(dòng)力潤(rùn)滑 彈性流體動(dòng)力潤(rùn)滑 邊界潤(rùn)滑 混合潤(rùn)滑,第二章 桿件的靜力分析,力的概念與基本性質(zhì),力矩、力偶與力的平移,約束力、約束反力、力系和受力圖應(yīng)用,平面力系的平衡方程及應(yīng)用,課程設(shè)置,力的概念 力的基本性質(zhì) 思考與練習(xí),第一節(jié) 力的概念與基本性質(zhì),一、力的概念,力是使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化或使物體產(chǎn)生變形的物體之間 的相互機(jī)械作用， 使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)和形狀發(fā)生改變。前者稱為力的外效應(yīng)，使物體產(chǎn)生變形稱為力的內(nèi)效應(yīng)。 力對(duì)物體的作用效應(yīng)取決于力的大小、方向和作用點(diǎn)，這三者為力的三要素。 力的基本單位

8、是牛頓（），常用單位還有千牛頓（k）等。,力是矢量，常用一帶有箭頭的線段表示，線段的長(zhǎng)度表示力的大?。ò匆欢ǖ谋壤撸€段的方位和箭頭的指向表示力的方向，線段的起點(diǎn)或終點(diǎn)表示力的作用點(diǎn)。通常用黑體字母表示力矢量。用同一字母非黑體字表示力的大小。（補(bǔ)充矢量）,二、力的基本性質(zhì),作用與反作用定律 兩物體間的相互作用力總是大小相等、方向相反、沿同一直線，且分別作用在此二物體上。 該公理說(shuō)明，力總是成對(duì)出現(xiàn)的，有作用力就必有反作用力，二者同時(shí)存在同時(shí)消失。作用力和反作用力分別作用在兩個(gè)物體上，,二力平衡公理 作用于同一剛體（受力后變形不明顯的物體稱為剛體 ）上的二力使剛體平衡的必要與充分條件是：此二

9、力大小相等、方向相反且作用于同一直線上。該公理是關(guān)于平衡的最簡(jiǎn)單、最基本的性質(zhì)， 作用在剛體上的力，可以沿其作用線移動(dòng)到該剛體上任一點(diǎn)不改變它對(duì)剛體的作用效果。,力的平行四邊形法則 作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力的合力仍作用于該點(diǎn)，其大小和方向由以此二力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來(lái)確定。平行四邊形法則又稱為矢量加法，它不僅適用于力的合成，對(duì)所有矢量（如速度等）的合成均適用。,已知合力求分力的過(guò)程，稱為力的分解,課程設(shè)置,力矩 力偶 力的平移,第二節(jié) 力矩、力偶與力的平移,一、力矩,在力學(xué)上用F與d的乘積及其轉(zhuǎn)向來(lái)度量力F使物體繞O點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng) 的效應(yīng)，稱為力F對(duì)O點(diǎn)的力矩，用符號(hào)MO(F)表示，

10、公式表示： MO(F)=Fd O點(diǎn)稱為力矩中心，稱為矩心 O點(diǎn)到力F作用線的垂直距離d稱為力臂， 規(guī)定使物體產(chǎn)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的力矩為正值，反之為負(fù)值。 力矩的單位：Nm（牛米） kNm（千牛米）,例題,例2-1 如圖所示，物體重量為G，放在與與水平面成角的斜面上，試將重量G分解為沿斜面方向及垂直于斜面方向的兩個(gè)分力,解：根據(jù)力的平行四邊形法則對(duì)力進(jìn)行分解，以重量G為對(duì)角線，以平行于斜面及垂直于斜面為兩鄰邊， 重量G沿斜面方向的分力具有下滑作用，其大小為 F1=Gsin 重量G垂直于斜面方向的分力具有正壓力作用，其大小為F2=Gcos,二、力偶,力學(xué)中，把作用在同一物體上大小相等、方向相反、作用線

11、平行的一對(duì)平行力稱為力偶，記作（F1,F2）, 力偶矩公式表示： M(F1,F2)=Fd 力偶中兩個(gè)力的作用線間的垂直距離d，稱為力偶臂 兩個(gè)力所在的平面稱為力偶的作用面， 規(guī)定使物體產(chǎn)生逆時(shí)針旋轉(zhuǎn)的力偶矩為正值，反之為負(fù)值。 力偶矩的單位：Nm（牛米） kNm（千牛米）,三、力的平移定理,作用在剛體上的力，可以平移到剛體上任意一點(diǎn)，但必須附加一個(gè)力偶才能與原來(lái)的力等效，附加的力偶等于原來(lái)的力對(duì)新作用點(diǎn)的力矩。,例2-2 如圖所示用釘錘拔釘，力F與錘柄AC垂直，F(xiàn)=200N，AB=410mm，BC=90mm，ACBC,試求F力對(duì)釘B作用的力矩，,例題,解：以釘錘與平面的接觸點(diǎn)B為矩心，由B向力

12、F的作用線引垂線BD,力臂：,拔釘?shù)牧貫椋?MB（F）= FBD=2000.4=80Nm,例2-3 如圖所示錐齒輪寬度中點(diǎn)分度圓半徑為r=50mm，受軸向力Fx=300N，徑向力Fy=200N,解：由力的平移原理，可將Fr沿其作用線移到軸線上C點(diǎn)，可將Fx平移到軸線上，同時(shí)附加一力偶,其力偶矩為： MB= Fxr=3000.05Nm=15Nmm,力偶矩M和力Fr將使軸發(fā)生彎曲,作業(yè),一、填空 1、機(jī)器主要由（ ）、（ ）、（ ）、（ ）四個(gè)部分組成。 2、在各種機(jī)器中普遍使用的零件，稱為（ ），只在某些機(jī)器中使用的零件，稱為（ ）。 3、按機(jī)械主要用途不同，可分為（ ）、（ ）、（ ）、（

13、）等。 4、（ ）是反映機(jī)械零件承受載荷時(shí)抵抗破壞能力的重要指標(biāo)。 5、機(jī)械工作時(shí)，機(jī)械零件所受的載荷是（ ）或（ ），或者是（ ）。 6、力對(duì)物體的效應(yīng)取決于（ ）、（ ）和（ ），稱為力的三要素。 7、力的基本性質(zhì)包括（ ）、（ ）、 （ ）。 8、力矩的單位是（ ）或（ ）。 9、力偶是大小（ ）、方向（ ）、作用線（ ）的一對(duì)相互作用力。,作業(yè),一、填空 1、機(jī)器主要由（ ）、（ ）、（ ）、（ ）四個(gè)部分組成。 2、在各種機(jī)器中普遍使用的零件，稱為（ ），只在某些機(jī)器中使用的零件，稱為（ ）。 3、按機(jī)械主要用途不同，可分為（ ）、（ ）、（ ）、（ ）等。 4、（ ）是反映機(jī)械零件

14、承受載荷時(shí)抵抗破壞能力的重要指標(biāo)。 5、機(jī)械工作時(shí)，機(jī)械零件所受的載荷是（ ）或（ ），或者是（ ）。 6、力對(duì)物體的效應(yīng)取決于（ ）、（ ）和（ ），稱為力的三要素。 7、力的基本性質(zhì)包括（ ）、（ ）、 （ ）。 8、力矩的單位是（ ）或（ ）。 9、力偶是大小（ ）、方向（ ）、作用線（ ）的一對(duì)相互作用力。,二、名詞解釋 1、機(jī)器： 2、機(jī)構(gòu)： 3、零件： 4、構(gòu)件： 5、力 6、力矩 三、計(jì)算題,1、如圖所示扳手手柄長(zhǎng)20cm，施加的力F為100N，求力F對(duì)O點(diǎn)的力矩(P37)。,2、如圖所示，方向盤(pán)的直徑為40cm，對(duì)方向盤(pán)施加的力F為200N，求力F的力偶矩？(P38),課程設(shè)置

15、,約束與約束力 力系 受力圖,第二節(jié) 約束、約束反力、力系和受力圖,一、約束與約束力,自由體：位移(表示物體的位置變化，是矢量)不受任何限制的物體。 非自由體：位移受到限制的物體。 約束：對(duì)非自由體的某些位移起限制作用的周?chē)矬w。 約束反力：約束作用于被約束物體上的力，也稱為約束力。 約束力的方向必與該約束所能阻礙的位移方向相反。,圖例,約束力與主動(dòng)力的區(qū)別,常見(jiàn)的約束類型,柔性約束,2.光滑面約束,3.鉸鏈約束,4.固定端約束,約束力包括限制移動(dòng)的兩個(gè)正交的約束力Fx Fy和限制轉(zhuǎn)動(dòng)的約束力偶MA。,二、力系,一個(gè)物體或構(gòu)件上有多個(gè)力的作用，這些力組成一個(gè)力系， 若這些力在同一平面內(nèi)，則稱之

16、為平面力系。 平面匯交力系：在平面力系中，若各個(gè)力的作用線全部匯交 于一點(diǎn)稱之為平面匯交力系。,一般情況下，平面力系中各個(gè)力的作用線是任意分布的， 稱之為平面任意力系。,二、物體的受力分析和受力圖,在工程中，要研究物體所受的力，需要把研究的物體從周?chē)奈矬w中分離出來(lái)，將周?chē)矬w對(duì)它的作用以相應(yīng)的主動(dòng)力和約束反力代替，這種表示物體受力情況的簡(jiǎn)明圖形，稱為受力圖。 這樣分離出來(lái)的物體稱為隔離體，周?chē)矬w對(duì)隔離體的各種力用力的矢量線表示在隔離體上。,補(bǔ)充：功率與效率,1、功率 單位時(shí)間內(nèi)所作的功稱為功率，用P表示。,功率的單位為W（瓦），工程中常以kW（千瓦）為單位，功率是機(jī)器的主要指標(biāo)， 對(duì)于直線運(yùn)動(dòng)：,F外載荷，或有效作用力，N v速度，m/s,當(dāng)機(jī)器的功