機械設計基礎緒論一、機械設計課程的地位和作用1、研究對象機器原動機工作部分傳動部分控制部分緒論2、本課程在教學中的地位本課程是幾乎所有工科專業必修的一門重要的專業基礎課程。承前啟后，為學習專業機械設備課程提供必要的理論基礎。緒論二、機械設計基礎課程研究的內容和學習目的工程力學基礎工程材料工程機構機械傳動機械設計基礎連接軸系零件及其它緒論三、機械設計基礎課程的學習方法本課程是一門理論與實踐雙強的課程，既需要理論的理解，又需要動手實踐。理論聯系實際，結合課后的工程訓練和練習題學習理論知識；充分重視平時的實驗課和最后的課程設計。需要用到先修的課程知識，例如：機械制圖、機械制造等。第一部分工程力學基礎第一章構件的受力分析與計算（理論力學）第二章構件的承載能力分析（材料力學）第一章構件的受力分析與計算工程實例本例說明，作用力方向和作用點的選擇在工程中具有重要的意義。F學習目標掌握靜力學基本知識、四個基本公理；掌握工程中常見的約束類型，熟練繪制典型機構的受力圖掌握力系計算的基礎知識；掌握平面力系平衡方程及其應用了解空間力系概念，掌握軸類零件平衡問題的平面解法。4.力的單位：國際單位制：牛頓(N)

千牛頓(kN) 一、力的概念1．定義：2.力的效應：

①運動效應(外效應)②變形效應(內效應)。3.力的三要素：大小，方向，作用點AF力是物體間的相互機械作用。第一節靜力學基本知識第一章靜力學基本知識二、剛體靜力學中對物體進行分析的力學模型。在外力作用下，其幾何尺寸和形狀都不會發生變化的物體。現實中不存在。三、平衡物體在力或力系的作用下相對于慣性參考系保持靜止或勻速直線運動的狀態。對機械結構或零部件進行靜力分析計算的基礎。四、靜力學公理第一章靜力學基本知識公理：

是人類經過長期實踐和經驗而得到的結論，它被反復的實踐所驗證，是無須證明而為人們所公認的結論。公理1二力平衡公理作用于剛體上的兩個力，使剛體平衡的必要與充分條件是： 這兩個力大小相等

|F1|=|F2|，方向相反

F1

=–F2

，作用在同一直線上。

剛體F1F2說明

③二力桿：不計自重，作用線沿兩個作用點的連線，與桿的形狀無關。②對變形體(或多體中)來說，上面的條件只是必要條件。二力桿①對剛體來說，上面的條件是充要的。

在已知力系上加上或減去任意一個平衡力系，并不改變原力系對剛體的作用。

作用于剛體上的力可沿其作用線移到同一剛體內的任一點，而不改變該力對剛體的效應。因此，對剛體來說，力作用三要素為：大小，方向，作用線。公理2加減平衡力系原理推論1：力的可傳性原理公理3力的平行四邊形法則

作用于物體上同一點的兩個力可合成一個合力，此合力也作用于該點，合力的大小和方向由以原兩力矢為鄰邊所構成的平行四邊形的對角線來表示。力的三角形法則FRFR

剛體受三力作用而平衡，若其中兩力作用線匯交于一點，則另一力的作用線必匯交于同一點，且三力的作用線共面。（必共面，在特殊情況下，力在無窮遠處匯交—平行力系。）推論2：三力平衡匯交定理∴三力必匯交，且共面。[證]∵為平衡力系，∴

也為平衡力系。又∵二力平衡必等值、反向、共線，FR公理4作用力和反作用力定律等值、反向、共線、異體、且同時存在。[例]

吊燈181）自由體：2）非自由體：可以任意運動（獲得任意位移）的物體。不可能產生某方向的位移的物體。五、約束與約束反力1、約束與約束反力的概念靜力學①大小常常是未知的；②方向總是與約束限制的物體的位移方向相反；③作用點在物體與約束相接觸的那一點。約束力特點：G約束力：約束與非自由體接觸相互產生了作用力，約束作用于

非自由體上的力叫約束力或稱為約束反力。

約束：對非自由體的某些位移預先施加的限制條件稱為約束。（這里，約束是名詞，而不是動詞的約束。）FGFN1FN2五、約束與約束反力2、工程中常見的約束類型1）柔性體約束：由柔軟的繩索、鏈條或皮帶構成的約束。繩索類只能受拉，約束反力作用在接觸點，方向沿繩索背離物體。TF1F2約束力方向與所能限制的物體運動方向相反。A約束力方向與所能限制的物體運動方向相反。F1F2柔繩約束膠帶構成的約束柔索約束靜力學約束反力作用在接觸點處，方向沿公法線，指向受力物體2）光滑面約束PNNPNANBNN凸輪頂桿機構3）光滑的圓柱鉸鏈約束約束反力特點：沿著接觸處的公法線方向且通過銷軸的中心固定鉸支座（用N表示）約束反力特點：在垂直于圓柱銷軸線的平面內并通過物體被約束處圓孔中心，方向不定靜力學光滑圓柱鉸鏈約束圓柱鉸鏈AAXAYAAFNFNFNFxFy約束反力過鉸鏈中心，用XA、YA表示靜力學固定鉸支座上擺銷釘下擺靜力學固定鉸支座中間鉸鉸銷釘中間鉸（b）活動鉸支座約束反力特點：方向垂直于支承面且過物體被約束處圓孔中心上擺銷釘底板滾輪活動鉸支座六、物體的受力分析和受力圖1、畫受力圖的方法與步驟：1）取分離體（研究對象）2）畫出研究對象所受的全部主動力（使物體產生運動或運動趨勢的力）3）在存在約束的地方，按約束類型逐一畫出約束反力（研究對象與周圍物體的連接關系）靜力學

①選研究對象，取分離體；②畫上主動力③去除約束，畫出約束反力。[例]OWFDFEFAxFAyFBFAFBABDABDG靜力學2、畫受力圖應注意的問題除重力、電磁力外，物體之間只有通過接觸才有相互機械作用力，要分清研究對象（受力體）都與周圍哪些物體（施力體）相接觸，接觸處必有力，力的方向由約束類型而定。2）不要多畫力要注意力是物體之間的相互機械作用。因此對于受力體所受的每一個力，都應能明確地指出它是哪一個施力體施加的。1）不要漏畫力靜力學約束反力的方向必須嚴格地按照約束的類型來畫，不能單憑直觀或根據主動力的方向來簡單推想。在分析兩物體之間的作用力與反作用力時，要注意，作用力的方向一旦確定，反作用力的方向一定要與之相反，不要把箭頭方向畫錯。3）不要畫錯力的方向

即受力圖一定要畫在分離體上。4）受力圖上不能再帶約束。靜力學一個力，屬于外力還是內力，因研究對象的不同，有可能不同。當物體系統拆開來分析時，原系統的部分內力，就