化工機(jī)械基礎(chǔ)-第一章-物體的受力分析及其平衡條件

1、化工機(jī)械基礎(chǔ),周利民 熊國宣,2020/10/7,2,教材： 面向21世紀(jì)課程教材 “機(jī)械基礎(chǔ)”，陳國桓主編，化學(xué)工業(yè)出版社,2020/10/7,3,緒 言,一、目的和意義 合理設(shè)備可以簡化流程，降低成本 設(shè)備的結(jié)構(gòu)和材質(zhì) 具備基本工程力學(xué)知識，了解化工設(shè)備常用材料特性及焊接知識，掌握化工設(shè)備的設(shè)計(jì)計(jì)算，及典型機(jī)械傳動。,2020/10/7,4,二、主要內(nèi)容及學(xué)時安排,第一篇 工程力學(xué) 24 學(xué)時 第二篇 材料與焊接 8 學(xué)時 第三篇 機(jī)械傳動與減速器 12 學(xué)時 第四篇 容器設(shè)計(jì) 20 學(xué)時,2020/10/7,5,參考書目,1、理論力學(xué)上冊，哈爾濱工業(yè)大學(xué)理論力學(xué)教研室，高等教育出版社 2

2、、材料力學(xué)上冊，劉鴻文主編，高等教育出版社 3、工程力學(xué)，朱熙然主編，上海交通大學(xué)出版社 4、金屬材料及熱處理，史美堂主編，上?？茖W(xué)技術(shù)出版社 5、金屬工業(yè)學(xué)上冊，范全福主編，高等教育出版社 6、化工機(jī)械制造，第八章、第九章，姚慧珠、鄭海泉編，化學(xué)工業(yè)出版社,2020/10/7,6,第一篇 工程力學(xué),理論力學(xué)：研究物體機(jī)械運(yùn)動一般規(guī)律 材料力學(xué)：研究構(gòu)件承載能力 構(gòu)件承受荷載能力衡量： 1強(qiáng)度：構(gòu)件抵抗破壞的能力 2剛度：構(gòu)件抵抗變形的能力 3穩(wěn)定性：構(gòu)件保持原有平衡形態(tài)能力,2020/10/7,7,第一章 物體的受力分析及其平衡條件,第一節(jié) 力的概念和基本性質(zhì) 一力的概念 1剛體與變形體 2

3、力是物體間相互的機(jī)械作用 力的運(yùn)動效應(yīng)，由理論力學(xué)研究 力的變形效應(yīng)，由材料力學(xué)研究 力的三要素：大小，方向，作用點(diǎn)。,2020/10/7,8,二力學(xué)公理,1、作用與反作用定律 2、二力平衡定律 二力構(gòu)件和二力桿 3、加減平衡力系定律,4、力的平行四邊形法則,5、剛化原理：平衡的變形體剛化為剛體，則平衡狀態(tài)保持不變。,2020/10/7,9,第二節(jié) 力矩與力偶,一、力矩,合力矩定理,2020/10/7,10,二、力偶,特征： 1、是一個基本的力學(xué)量，不能與一個力平衡，力偶只能與力偶平衡。 2、力偶對作用面內(nèi)任一點(diǎn)之矩與矩心的位置無關(guān)，恒等于力偶矩。 3、同平面內(nèi)兩力偶等效是力偶矩相等。,202

4、0/10/7,11,三、 力的平移,2020/10/7,12,四、平面一般力系向一點(diǎn)的簡化,2020/10/7,13,第三節(jié) 物體的受力分析,一、約束和約束反力 自由體和非自由體 約束和約束反力：方向，作用點(diǎn)，大小 主動力（促使運(yùn)動）和被動力,2020/10/7,14,1、柔性體約束（柔索約束）,繩索，傳動帶，鏈條等，忽略剛性，不計(jì)重力，絕對柔軟且不可伸長,特點(diǎn)：只受拉，不受壓，不能抗拒彎矩，限制物體沿柔性體伸長的方向運(yùn)動。,2020/10/7,15,2020/10/7,16,2020/10/7,17,2、光滑接觸面（線）約束,特點(diǎn)：只受壓，不受拉，沿接觸點(diǎn)處的公法線而指向物體，一般用N表示。

5、又叫法向反力。,忽略摩擦，理想光滑。,2020/10/7,18,2020/10/7,19,3、鉸鏈約束,2020/10/7,20,（1）固定鉸鏈支座約束,2020/10/7,21,2020/10/7,22,2020/10/7,23,2020/10/7,24,（2）活動鉸鏈支座約束,2020/10/7,25,2020/10/7,26,4、固定端約束,2020/10/7,27,2020/10/7,28,2020/10/7,29,二、受力圖,例1-1某化工廠的臥式容器，容器總重量(包括物料、保溫層等)為Q，全長為L，支座B采用固定式鞍座，支座C采用活動式鞍座。試畫出容器的受力圖。,2020/10/7

6、,30,例1-2焊接在鋼柱上的三角形鋼結(jié)構(gòu)管道支架，上面鋪設(shè)三根管道，試畫出結(jié)構(gòu)整體及各構(gòu)件的受力圖。,2020/10/7,31,例1-3 剛架自身重力不計(jì)，AC上作用載荷，畫出AC、BC及剛架整體的受力圖,2020/10/7,32,畫受力圖的步驟：,(1)簡化結(jié)構(gòu)，畫結(jié)構(gòu)簡圖； (2)選擇研究對象，畫出作用在其上的全部主動力； (3)根據(jù)約束性質(zhì)，畫出作用于研究對象上的約束反力。,2020/10/7,33,第四節(jié) 平面力系的平衡方程式,平面力系平衡的必要與充分條件：力系的主矢和對任一點(diǎn)的主矩都等于零。,2020/10/7,34,例1-4 梁AB，長L=6m，A、B端各作用一力偶，m1=15kN.m，m2=24kN.m，轉(zhuǎn)向如圖所示，求支座A、B的反力。,2020/10/7,35,例1-5 直桿AB與彎桿BC鉸接，已知AB桿上有一力偶矩 為M的力偶作用，各桿重力不計(jì)。求支座A、C處的約束反力。,2020/10/7,36,例1-6 剛架所受荷載、尺寸及支承情況見圖，求支座A及B處的反力。,2