《機械基礎》主講:劉貴林41235緒論機械概述機械的組成零件的材料、結構、承載能力零件的摩擦、磨損、潤滑總結課程設置機械概述機器的組成機器的結構機械的類型第一節機械的組成一.機械概述機械是機器和機構的總稱圖例二.機器的組成機器動力部分：機器的動力來源執行部分：直接完成工作任務傳動部分：把動力部分的運動和動力傳遞給執行部分的中間裝置控制部分：能夠使機器的動力部分、傳動部分、執行部分按一定的順序和規律實現運動，完成給定的工作循環圖例說明：以沖壓機為例說明三.機器的結構零件：構成機器的不可拆的制造單元。分為通用零件和專用零件。 ①通用零件：在各種機器中普遍使用的零件，如螺栓、 軸等。 ②專用零件：只在某些機器中使用的零件，如曲軸、連桿等。部件：在機器中，由若干零件裝配在一起構成的具有獨立功能的部分。構件：構成機器的各個相對運動單元，

構件由一個零件或若干個零件剛性連接而成。機構：用來傳遞運動和力的構件系統。視頻按照機械用途的不同，機械分為四類：四.機械的類型機械動力機械：用來實現機械能與其他形式能量之間的轉換， 如電動機、內燃機、壓縮機等。加工機械：用來改變物料的狀態、性質、結構和形狀， 如機床、軋鋼機、粉碎機等。運輸機械：用來改變人或物料的空間位置， 如汽車、輪船、纜車等。信息機械：用來獲取或處理各種信息， 如打印機、計算機、電話等。視頻課程設置零件的常用材材料及選用零件的結構工工藝性零件的標準化化、系列化、、通用化零件的強度第二節機械械零件的材料料、結構和承承載能力一.零件的常用材材料及選用常用材料：鋼鋼、鑄鐵、銅銅合金、鑄造造錫基和鉛基基軸承合合金、工程程塑料、橡膠膠材料的選用原原則①使用要求②②工藝要求求 ③經濟性性二.零件的標準化化、系列化、、通用化零件的標準化化：指將產品品的形狀、材材料、尺寸、、參數、性能能等用 “標標準”予以統統一規定并實實施；系列化：指對對同一種零部部件，在相同同的基本結構構和基本尺寸寸條件 下，，規定若干個個輔助尺寸不不同的規格，，通用化：指在在不同規格的的同類產品甚甚至不同類型型的產品上采采用同 樣的的零部件。三、零件的強強度失效：機械零零件喪失工作作能力或達不不到要求的性性能時。機械零件的失失效形式主要要有：因強度度不足而斷裂裂，過大的彈彈性變形或塑塑性變形，摩摩擦表面的過過度磨損、打打滑或過熱，，連接松動，，壓力容器、、管道等的泄泄漏，運動精精度達不到要要求等。工作能力：：零件不發發生失效時時的安全工工作限度，，對載荷而而言的工作作能力稱為為承載能力力。1.載荷機械工作時時，機械零零件所受的的載荷是力力（拉力、、壓力、切切向力）或或力矩（彎彎矩、轉矩矩），或者者是由力和和力矩組成成的聯合載載荷。靜載荷：大小或方向向不隨時間間變化或變變化緩慢的的載荷。動載荷：大小和方向向隨時間變變化的載荷荷。根據動力機機的額定功功率P（kW）和額定轉轉速n（r/min）計算出的的載荷稱為為名義載荷荷，名義轉矩為為轉矩，N·m從動力機到到所計算零零件之間的的總傳動比比從動力機到到所計算零零件之間傳傳動的總效效率載荷系數K與名義載荷荷的乘積稱稱為計算載載荷，以等表示，載荷系數，，一般取2、應力材料單位面面積上承受受的內力稱稱為應力，，用σ表示,單位為Pa1Pa=1N/m21KPa=103N/m21MPa=106N/m21GPa=109N/m2公式：應力的分類類：靜應力力、變應力力、循環應應力3、零件的強強度材料在外力力作用下抵抵抗永久變變形和斷裂裂的能力稱稱為強度。。根據工作條條件的不同同，強度分分為靜強度度和疲勞強強度根據破壞部部位和破壞壞形式的不不同，強度度分為體積積強度和表表面強度。。體積強度：：靜應力下下的強度、、變應力下下的強度表面強度：：表面接觸觸強度、表表面擠壓強強度、表面面磨損強度度。課程設置機械中的摩摩擦機械中的磨磨損機械中的潤潤滑第二節機機械零件的的摩擦、磨磨損和潤滑滑一、機械中中的摩擦摩擦是兩相相互接觸的的物體有相相對運動時時，在接觸觸處產生阻阻力的現象象。一般講到到的摩擦擦都是指指外摩擦擦，兩個個相互摩摩擦的物物體稱為為摩擦副副。外摩擦的的分類：：①根據摩摩擦副的的運動狀狀態分為為：靜摩摩擦、動動摩擦②根據摩摩擦副的的運動形形式分為為：滑動動摩擦、、滾動摩摩擦③根據摩摩擦副的的表面潤潤滑狀態態分為：：干摩擦擦、邊界界摩擦、、液體摩摩擦、混混合摩擦擦。二、機械械中的磨磨損磨損的類類型：粘著磨損損、磨粒粒磨損、、表面疲疲勞磨損損、腐蝕蝕磨損。。單位時間間內材料料的磨損損量稱為為磨損率率。磨損過程程：磨合磨損損、穩定定磨損、、劇烈磨磨損。三、機械械中的潤潤滑正確選用用摩擦副副的材料料組合，，使摩擦擦因數小小、磨損損率低是是減少磨磨損的先先決條件件流體潤滑滑：流體體靜力潤潤滑、流流體動力力潤滑彈性流體體動力潤潤滑邊界潤滑滑混合潤滑滑第二章桿桿件的的靜力分分析4123力的概念念與基本本性質力矩、力力偶與力力的平移移約束力、、約束反反力、力力系和受受力圖應應用平面力系系的平衡衡方程及及應用課程設置置力的概念力的基本性質質思考與練習第一節力的的概念與基本本性質一、力的概念念力是使物體的的運動狀態發發生變化或使使物體產生變變形的物體之之間的的相互機機械作用，使物體的運動動狀態和形狀狀發生改變。。前者稱為力力的外效應，，使物體產生生變形稱為力力的內效應。。力對物體的作作用效應取決決于力的大小小、方向和作作用點，這三者為力的的三要素。力的基本單位位是牛頓（ＮＮ），常用單單位還有千牛牛頓（kＮ）等。力是矢量，常常用一帶有箭箭頭的線段表表示，線段的的長度表示力力的大小（按按一定的比例例尺），線段段的方位和箭箭頭的指向表表示力的方向向，線段的起起點或終點表表示力的作用用點。通常用用黑體字母表表示力矢量。。用同一字母母非黑體字表表示力的大小小。（補充矢矢量）二、力的基本本性質①作用與反作用用定律兩物體間的相相互作用力總總是大小相等等、方向相反反、沿同一直直線，且分別別作用在此二二物體上。該公理說明，，力總是成對對出現的，有有作用力就必必有反作用力力，二者同時時存在同時消消失。作用力力和反作用力力分別作用在在兩個物體上上，②二力平衡公公理作用于同一剛剛體（受力后后變形不明顯顯的物體稱為為剛體）上上的二力使剛剛體平衡的必必要與充分條條件是：此二二力大小相等等、方向相反反且作用于同同一直線上。。該公理是關關于平衡的最最簡單、最基基本的性質，，作用在剛體上上的力，可以以沿其作用線線移動到該剛剛體上任一點點不改變它對對剛體的作用用效果。③力的平行四四邊形法則作用于物體上上同一點的兩兩個力的合力力仍作用于該該點，其大小小和方向由以以此二力為鄰鄰邊所構成的的平行四邊形形的對角線來來確定。平行行四邊形法則則又稱為矢量量加法，它不不僅適用于力力的合成，對對所有矢量（（如速度等））的合成均適適用。已知合力求分分力的過程，，稱為力的分分解課程設置力矩力偶力的平移第二節力矩矩、力偶與力力的平移一、力矩在力學上用F與d的乘積及其轉轉向來度量力力F使物體繞O點轉動的的效應，稱為為力F對O點的力矩，用用符號MO(F)表示，公式表示：MO(F)=±FdO點稱為力矩中中心，稱為矩矩心O點到力F作用線的垂直直距離d稱為力臂，規定使物體產產生逆時針旋旋轉的力矩為為正值，反之之為負值。力矩的單位：N·m（牛·米）kN·m（千牛·米）例題例2-1如圖所示，，物體重量量為G，放在與與與水平面成成角的斜面面上，試將將重量G分解為沿斜斜面方向及及垂直于斜斜面方向的的兩個分力力解：根據力力的平行四四邊形法則則對力進行行分解，以以重量G為對角線，，以平行于于斜面及垂垂直于斜面面為兩鄰邊邊，重量G沿斜面方向向的分力具具有下滑作作用，其大大小為F1=Gsinα重量G垂直于斜面面方向的分分力具有正正壓力作用用，其大小小為F2=Gcosα二、力偶力學中，把把作用在同同一物體上上大小相等等、方向相相反、作用用線平行的的一對平行行力稱為力力偶，記作作（F1,F2）,力偶矩公式式表示：M(F1,F2)=±Fd力偶中兩個個力的作用用線間的垂垂直距離d，稱為力偶偶臂兩個力所在在的平面稱稱為力偶的的作用面，，規定使物體體產生逆時時針旋轉的的力偶矩為為正值，反反之為負值值。力偶矩的單單位：N·m（牛·米）kN·m（千牛·米）三、力的平平移定理作用在剛體體上的力，，可以平移移到剛體上上任意一點點，但必須須附加一個個力偶才能能與原來的的力等效，，附加的力力偶等于原原來的力對對新作用點點的力矩。。例2-2如圖所示用用釘錘拔釘釘，力F與錘柄AC垂直，F=200N，AB=410mm，BC=90mm，AC⊥BC,試求F力對釘B作用的力矩矩，例題解：以釘錘錘與平面的的接觸點B為矩心，由由B向力F的作用線引引垂線BD,力臂：拔釘的力矩矩為：MB（F）=－F·BD=－200×0.4=－80N·m例2-3如圖所示錐錐齒輪寬度度中點分度度圓半徑為為r=50mm，受軸向力力Fx=300N，徑向力Fy=200N,解：由力的的平移原理理，可將Fr沿其作用線線移到軸線線上C點，可將Fx平移到軸線線上，同時時附加一力力偶其力偶矩為為：MB=Fxr=300×0.05N·m=15N·mm力偶矩M和力Fr將使軸發生生彎曲作業一、填空1、機器主要要由（））、、（））、（））、、（））四個個部分組成成。2、在各種機機器中普遍遍使用的零零件，稱為為（）），只只在某些機機器中使用用的零件，，稱為（））。。3、按機械主主要用途不不同，可分分為（））、（（））、（））、（（））等。4、（））是反反映機械零零件承受載載荷時抵抗抗破壞能力力的重要指指標。5、機械工作作時，機械械零件所受受的載荷是是（））或或（）），，或者是（（））。6、力對物體體的效應取取決于（））、（））和（（）），稱稱為力的三三要素。7、力的基本本性質包括括（））、（））、、（））。。8、力矩的單單位是（））或或（））。9、力偶是大大小（））、方方向（））、作作用線（））的一對對相互作用用力。作業一、填空1、機器主要要由（））、、（））、（））、、（））四個個部分組成成。2、在各種機機器中普遍遍使用的零零件，稱為為（）），只只在某些機機器中使用用的零件，，稱為（））。。3、按機械主主要用途不不同，可分分為（））、（（））、（））、（（））等。4、（））是反反映機械零零件承受載載荷時抵抗抗破壞能力力的重要指指標。5、機械工作作時，機械械零件所受受的載荷是是（））或或（）），，或者是（（））。6、力對物體體的效應取取決于（））、（））和（（）），稱稱為力的三三要素。7、力的基本本性質包括括（））、（））、、（））。。8、力矩的單單位是（））或或（））。9、力偶是大大小（））、方方向（））、作作用線（））的一對對相互作用用力。二、名詞解解釋1、機器：2、機構：3、零件：4、構件：5、力6、力矩三、計算題題1、如圖所示示扳手手柄柄長20cm，施加的力力F為100N，求力F對O點的力矩(P37)。2、如圖所示示，方向盤盤的直徑為為40cm，對方向盤盤施加的力力F為200N，求力F的力偶矩？？(P38)課程設置約束與約束束力力系受力圖第二節約約束、約束束反力、力力系和受力力圖一、約束與與約束力自由體：位位移(表示物體的的位置變化化，是矢量量)不受任何限限制的物體體。非自由體：：位移受到到限制的物物體。約束：對非非自由體的的某些位移移起限制作作用的周圍圍物體。約束反力：：約束作用用于被約束束物體上的的力，也稱稱為約束力力。約束力的方方向必與該該約束所能能阻礙的位位移方向相相反。圖例約束力與主主動力的區區別主動力約束力定義物體受到的各種力，如重力、壓力、切削力等，它們是促使物體運動或有運動趨勢的力，工程上常稱為載荷。約束力是一種阻礙物體運動的力，隨主動力的變化而變化，特征大小與方向預先確定，可以改變運動狀態，大小未知，取決于約束本身的屬性，約束力的作用點在約束與被約束物體的接觸處，約束力的方向與約束所能限制的方向相反，常見的約束束類型柔性約束2.光滑面約束束3.鉸鏈約束4.固定端約束束約束力包括括限制移動動的兩個正正交的約束束力FxFy和限制轉動動的約束力力偶MA。二、力系一個物體或或構件上有有多個力的的作用，這這些力組成成一個力系系，若這些力在在同一平面面內，則稱稱之為平面面力系。平面匯交力力系：在平平面力系中中，若各個個力的作用用線全部匯匯交于一點稱之之為平面匯匯交力系。。一般情況下下，平面力力系中各個個力的作用用線是任意意分布的，，稱之為平面面任意力系系。二、物體的的受力分析析和受力圖圖在工程中，，要研究物物體所受的的力，需要要把研究的的物體從周周圍的物體體中分離出出來，將周周圍物體對對它的作用用以相應的的主動力和和約束反力力代替，這這種表示物物體受力情情況的簡明明圖形，稱稱為受力圖圖。這樣分離出出來的物體體稱為隔離離體，周圍圍物體對隔隔離體的各各種力用力力的矢量線線表示在隔隔離體上。。補充充：：功功率率與與效效率率1、功率率單位位時時間間內內所所作作的的功功稱稱為為功功率率，，用用P表示示。。功率率的的單單位位為為W（瓦瓦）），，工工程程中中常常以以kW（千千瓦瓦））為為單單位位，，功功率率