1、工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利高職高專規(guī)劃教材機(jī)械職業(yè)教育基礎(chǔ)課教學(xué)指導(dǎo)委員會(huì)工程力學(xué)學(xué)科組 組編主編：穆能伶（成都航空職業(yè)技術(shù)學(xué)院）授課順序 學(xué)時(shí)章節(jié)授課內(nèi)容目的與要求11緒論 剛體和力的概念熟悉工力的研究對(duì)象、內(nèi)容；掌握剛體、平衡、力的概念12靜力學(xué)公理熟悉靜力學(xué)五個(gè)公理和兩個(gè)推論13力矩掌握力矩的概念和合力矩定理14力偶掌握力偶的性質(zhì)及力偶系的合成計(jì)算15力的平移定理熟悉力的平移定理21約束與約束反力熟練掌握幾種約束反力的畫法22受力圖熟練掌握物體及物體系受力圖的畫法31力系合成的解析法掌握力在直角坐標(biāo)系上的投影及合力投影定理32平面任意力系的簡化熟悉平面任意力系的簡化及簡化結(jié)果33平面

2、任意力系的平衡方程掌握平面任意力系、匯交力系、平行力系平衡方程的應(yīng)用34平面任意力系平衡方程的應(yīng)用舉例35物體系統(tǒng)的平衡熟練掌握物體系統(tǒng)平衡問題的解法36靜定與靜不定問題的概念了解靜不定問題的概念41滑動(dòng)摩擦與自鎖掌握靜、動(dòng)、臨界滑動(dòng)摩擦力的計(jì)算43摩擦角與自鎖現(xiàn)象（一、二）掌握摩擦角的概念及自鎖條件44滾動(dòng)摩擦簡介了解滾動(dòng)摩擦51力在空間直角坐標(biāo)軸上的投影掌握兩種投影計(jì)算方法52力對(duì)軸之矩掌握力對(duì)軸之矩的概念及合力矩定理54空間力系平衡問題的平面解法掌握空間任意力系的平面解法55重心了解重心坐標(biāo)公式及形心的位置412782569222222223看材力錄像131材料力學(xué)的任務(wù)與研究對(duì)象了解材

3、力的任務(wù)132變形固體的基本假設(shè)了解四種基本假設(shè)和四種基本變形133內(nèi)力和截面法掌握截面法134正應(yīng)力、切應(yīng)力與切應(yīng)力互等定理掌握正應(yīng)力的概念及切應(yīng)力互等定理135位移、應(yīng)變與虎克定律掌握位移、應(yīng)變的概念及虎克定律141軸向拉伸或壓縮桿件的內(nèi)力掌握軸向拉壓受力、變形特點(diǎn)，會(huì)畫軸力圖142扭轉(zhuǎn)圓軸的內(nèi)力掌握m=9549 P/n公式，會(huì)畫扭矩圖143彎曲梁的內(nèi)力掌握平面彎曲的概念及FQ、M大小的計(jì)算144彎曲梁的內(nèi)力圖剪力圖和彎矩圖熟練掌握FQ、M圖的繪制142151軸向拉壓桿件的應(yīng)力與變形掌握軸向拉壓桿件的應(yīng)力與變形的計(jì)算152152扭轉(zhuǎn)圓軸的應(yīng)力與變形掌握扭轉(zhuǎn)圓軸的應(yīng)力與變形的計(jì)算162153

4、彎曲梁的正應(yīng)力熟練掌握梁彎曲強(qiáng)度條件，了解慣性矩平行軸公式154彎曲梁的切應(yīng)力了解彎曲梁的切應(yīng)力計(jì)算155彎曲梁的變形掌握y、的概念及簡單計(jì)算161材料拉壓時(shí)的力學(xué)性能掌握低碳鋼及鑄鐵的力學(xué)性能162軸向拉壓桿件斜截面上的應(yīng)力掌握斜截面上的應(yīng)力計(jì)算171桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則掌握桿件的強(qiáng)度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則172軸向拉壓桿件的強(qiáng)度計(jì)算熟練掌握拉壓桿件的三類強(qiáng)度計(jì)算問題202173彎曲梁的強(qiáng)度計(jì)算熟練掌握彎曲梁的強(qiáng)度計(jì)算212174軸向拉彎組合變形桿件的強(qiáng)度計(jì)算熟練掌握拉（壓）彎組合變形的強(qiáng)度計(jì)算222175扭轉(zhuǎn)圓軸的強(qiáng)度計(jì)算熟練掌握扭轉(zhuǎn)圓軸的強(qiáng)度計(jì)算232176桿件的剛度準(zhǔn)則與桿件剛度計(jì)算掌握剛度設(shè)計(jì)準(zhǔn)則與

5、剛度計(jì)算242177聯(lián)接件的假定計(jì)算掌握聯(lián)接件的假定計(jì)算252177提高桿件承載能力的措施熟悉提高桿件承載能力的有關(guān)措施262192交變應(yīng)力掌握交變應(yīng)力的概念、特征及影響構(gòu)件持久極限的因數(shù)102111222131722181922工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q第一章 靜力學(xué)基礎(chǔ)緒論1-1 剛體和力的概念1-2 靜力學(xué)公理教學(xué)要求：1、熟悉工程力學(xué)的研究對(duì)象、內(nèi)容，2、掌握剛體、平衡、力的概念3、掌握五個(gè)公理工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q剛體在力的作用下，其物體內(nèi)部任意兩點(diǎn)之間的距離始終保持不變剛體是靜力學(xué)中對(duì)物體進(jìn)行分析所簡化的力學(xué)模型q力力是物體間的相互機(jī)械作用力對(duì)物體作用效應(yīng)外效應(yīng)：使

6、物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生改變；內(nèi)效應(yīng)：使物體的形狀發(fā)生改變力是矢量力的三要素：力的大小、方向、作用線力的單位：牛頓（N）或千牛（kN）分布力和集中力工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q合力：若一個(gè)力和一個(gè)力系等效，則這個(gè)力就稱為該力系的合力；力系中的每個(gè)力就稱為力系的分力；將一個(gè)復(fù)雜力系簡化為一個(gè)簡單力系或一個(gè)力的過程，稱為力系的簡化。q力系的分類：平面力系：力的作用線均在同一個(gè)平面內(nèi)匯交力系：力的作用線匯交于一點(diǎn)；平行力系：力的作用線相互平行；一般力系：力的作用線既不完全匯交，又不完全平行；空間力系匯交力系平行力系一般力系工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q定義：物體相對(duì)于慣性參考系處于靜止或勻速直線運(yùn)動(dòng)

7、狀態(tài)。建立在地球上，并相對(duì)于地球不動(dòng)的參考系稱為慣性參考系。q平衡力系：一個(gè)物體受某力系作用而處于平衡，則此力系稱為平衡力系。力系成為平衡力系而需要滿足的條件稱為平衡條件。工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q公理一：力的平行四邊形公理作用在物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力可以合成為一個(gè)力，合力的作用點(diǎn)仍作用在這一點(diǎn)，合力的大小和方向由這兩個(gè)力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線確定。矢量表示法：FR=F1+F2工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q公理二：二力平衡公理作用于剛體上的兩個(gè)力使剛體平衡的必要和充分條件是：這兩個(gè)力的大小相等、方向相反、作用線重合。矢量表示法：F1=F2；q公理三：加減平衡力系公理在一個(gè)剛體上

8、加上或減去一個(gè)平衡力系，不改變剛體的原狀態(tài)。力的可傳性原理作用于剛體的力可以沿其作用線滑移至剛體的任意點(diǎn)，不改變?cè)?duì)該剛體的作用效應(yīng)力的三要素：力的大小、方向、作用線三力平衡條件工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q公理四：作用于反作用公理任何兩個(gè)物體相互的作用力和反作用力總是大小相等，方向相反，沿著同一條直線，分別作用在這兩個(gè)物體上。作用力和反作用力的作用對(duì)象q公理五：剛化原理若變形體在某一力系作用下平衡，則可將此受力的變形體視為剛體，其平衡狀態(tài)仍保持不變。工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q1-3 力矩q1-4 力偶q1-5 力的平移教學(xué)要求：1、熟悉力矩的概念，掌握合力矩定理2、掌握力偶的性質(zhì)及

9、力偶系的合成方法3、掌握力的平移定理工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q力對(duì)物體的運(yùn)動(dòng)效應(yīng)，包括力對(duì)物體的移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，其中力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)用力矩來度量。力矩是力對(duì)物體的轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的度量q力矩的表示力矩的矩心、力臂大小、轉(zhuǎn)向、作用面正負(fù)號(hào)規(guī)定右手螺旋法則量綱單位：牛頓.米N.m或千牛.米kN.mdFFMo)(工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q力系中合力對(duì)一點(diǎn)的矩，等于力系中各分力對(duì)同一點(diǎn)之矩的代數(shù)和。設(shè)某力系為Fi（i=1,2,n），其合力為FR，根據(jù)以上理論，則有表達(dá)式：in21RFF.FFF其中：)()(.)()()(21ionoooRoFMFMFMFMFM工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利圓柱齒

10、輪如圖，受到嚙合力Fn的作用，設(shè)Fn=1400N，齒輪的壓力角=200，節(jié)圓半徑，r=60mm，試計(jì)算力Fn對(duì)軸心O的力矩。解：1）直接法：由力矩定義求解cos)(rFhFFMnnno2）合力矩定理將力Fn分解為切向力Ft和法(徑)向力Fr，即rtnFFF由合力矩定理得：cos0)()()(rFrFFMFMFMntrotono工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q定義：兩個(gè)大小相等，方向相反，且不共線的平行力組成的力系稱為力偶。q力偶的表示法書面表示（F，F(xiàn)）圖示q力偶矩大小正負(fù)規(guī)定：逆時(shí)針為正單位量綱：牛米N.m或千牛米kN.mdFxFxdFFMoFMoFFMo)() ()() ,(q力偶的三要素

11、力偶矩的大小、力偶的轉(zhuǎn)向、力偶的作用面工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q力偶的基本性質(zhì)力偶無合力力偶中兩個(gè)力對(duì)其作用面內(nèi)任意一點(diǎn)之矩的代數(shù)和，等于該力偶的力偶矩力偶的可移動(dòng)性：（保持轉(zhuǎn)向和力偶矩不變）力偶的可改裝性：（保持轉(zhuǎn)向和力偶矩不變）q力偶的等效q平面力偶系合成平衡工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q作用在剛體上某點(diǎn)的力，可以平移至剛體上任意一點(diǎn)，但同時(shí)必須增加一個(gè)附加力偶，該力偶的力偶矩等于原力對(duì)該點(diǎn)之矩。M=?工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q思考題1-11-4q習(xí)題練習(xí)1-11-5作業(yè)1-6、1-7工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q第二章2-1 約束與約束反力2-2 受力圖單個(gè)物體受力圖物體

12、系統(tǒng)受力圖教學(xué)要求：1、常見的幾種約束及其約束力的畫法2、物體及物系的受力圖工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利定義：限制某物體運(yùn)動(dòng)的其他物體稱為該體的約束約束的分類柔性約束剛性約束鉸鏈約束固定端約束工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q只能受拉，不能受壓。q只能限制延約束的軸線伸長方向q本書柔性約束力用 FT表示q常見的柔性約束：繩子、皮帶、鏈條等工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q光滑面：限制接觸點(diǎn)法向運(yùn)動(dòng)q鉸鏈連接鉸鏈（中間鉸）活動(dòng)鉸鏈支座固定鉸鏈支座球型鉸鏈支座（空間力系）工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q性質(zhì)特點(diǎn)：限制了平面內(nèi)可能的運(yùn)動(dòng)（移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)）。工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q繪出受力體（被分析

13、物體）受到的所有外力的示意圖，稱為該受力體的受力圖q畫受力圖步驟：取分離體-畫出所分析物體的分離體畫主動(dòng)力-畫出該物體所受到的所有主動(dòng)力畫約束力-根據(jù)約束的性質(zhì)畫出約束反力q舉例：工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q重量為G的均質(zhì)桿AB，其B端靠在光滑鉛垂墻的頂角處，A端放在光滑的水平面上，在點(diǎn)D處用一水平繩索拉住，試畫出桿AB的受力圖。FAFBFDG工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q（略）畫AB梁的受力圖。FAyFAxFB工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q物體系統(tǒng)中每個(gè)物體的受力分析方法和單個(gè)物體分析方法相同，但應(yīng)注意以下幾點(diǎn)：物系受力分析時(shí)往往需要畫整體受力圖畫單個(gè)物體受力圖時(shí)，注意作用與反作用力

14、的關(guān)系。注意判斷二力構(gòu)件（二力桿）。二力構(gòu)件一般不作為單個(gè)物體畫獨(dú)立受力圖。工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利P33 2-5(c)工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利qP30-33q思考題q需交作業(yè)：2-2（a),2-5(b)q課外練習(xí)2-1 (a),(b),(c),(d)2-2 (b),(d),(f)2-5 (b),(d)工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q力系合成的解析法力在直角坐標(biāo)軸上的投影合力投影定理q平面任意力系的簡化簡化方法結(jié)果討論教學(xué)要求：掌握力在直角坐標(biāo)系上的投影及合力投影定理熟悉平面任意力系的簡化及簡化結(jié)果工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q力系合成的解析法，就是通過力矢量在直角坐標(biāo)軸上的投影

15、來表示合力與分力之間的關(guān)系。q力在平面直角坐標(biāo)軸上的投影1.定義：2.大小計(jì)算：Fx=FcosFy=FcosFsin3.正負(fù)規(guī)定：4.投影和分力關(guān)系工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q合力在某一軸的投影，等于各分力在同一軸上投影的代數(shù)和。niiynyyyRyniixnxxxRxFFFFFFFFFF121121.q合力的投影與各分力投影的關(guān)系2cos;cos2222通常：RRRYRRRxRyRxRFFyFFFFxFFFyFxFFF工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q用解析法求圖示平面匯交力系的合力04404403303302202201101145sin45cos;45sin45cos60sin60co

16、s;30sin30cosFFFFFFFFFFFFFFFFyxyxyxyx解：NFyFNFxFRyRx3 .1123 .129NFFFRyRxR3 .17122040.9753 .1293 .112arctgFFarctgRxRyFR工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q設(shè)平面任意力系如圖所示q將圖3-5-2所示平面匯交力系和平面力偶系合成，得：FnFRnFOOMM主矢：主矩：工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q如圖3-5-3主矢FR和主矩MoFR0Mo=0FR =0Mo 0FR 0Mo 0工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q平面任意力系平衡方程q問題舉例教學(xué)要求：掌握平面任意力系、匯交力系、平行力系平衡方程

17、的應(yīng)用工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q平衡條件主矢為零：FR=0主矩為零：Mo=0即：0)(00FMFFoyx0)(0)(0FMFMFBAx0)(0)(0)(FMFMFMCBA其他形式：二矩式：三矩式：ABx A、B、C不共線工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q平面匯交力系平衡方程00yxFFq平面力偶系平衡方程 0)(FMoq平面平行力系平衡方程0)(0)(0)(0FMFMFMoFxBA；另外形式：思考：附加條件工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q解題步驟：選取研究對(duì)象，畫受力圖建立直角坐標(biāo)系列平衡方程并求解例3-3 如圖，已知G100N，求斜面和繩子的約束力解：取小球?yàn)檠芯繉?duì)象，畫受力圖并建立坐標(biāo)

18、系如圖；列平衡方程：030cos:0030sin:000GFFyGFFxNTNFNFNT6 .8650解得：若坐標(biāo)系如圖b)建立，平衡方程如何寫？工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q已知F=15kN，M=3kN.m，求A、B處支座反力解：1、畫受力圖，并建立坐標(biāo)系2、列方程00AxxFFkNFMFFFMBBA113/)1523(0230)(kNFFFFFFFBAyBAyy400工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q物體系統(tǒng)平衡物體系物體的數(shù)量和平衡方程個(gè)數(shù)物體系統(tǒng)問題求解原則q靜定和靜不定問題教學(xué)要求：熟練掌握物體系統(tǒng)平衡問題的解法了解靜不定問題的概念工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q例3-8 已知Fp=519.6N，求M及O點(diǎn)約束力工程力學(xué)工程力學(xué)-制作：王奇利q靜定問題未知量的數(shù)目等于獨(dú)立的平衡方程數(shù)目時(shí)，全部未知量均可求出，這樣的問題稱為靜定問題，相應(yīng)的結(jié)構(gòu)稱為靜定結(jié)構(gòu)。本課程設(shè)計(jì)的問題主要以靜定問題為主。q超靜定問題未知量