1、一、課程說明機械設計基礎是一門技術基礎課程，包括工程材料、靜力學、材料力學、機械原理、機械零件、液壓傳動、公差配合、毛坯成型、金屬切削基礎知識等不同學科的綜合性課程教材。是高職類機械專業(yè)的專業(yè)必修課，也是后續(xù)專業(yè)課程的必備基礎。學習該課程的目的在于培養(yǎng)學生掌握機械技術的基本知識和基本技能，初步具有常用機械零件選材和簡單熱處理工藝的制定、分析機械功能和動作、使用一般機械、看懂公差配合標注并理解其含義等能力。通過學習本課程，使學生掌握機械學的基本原理和常用零件，理解材料、熱處理、公差配合的選擇等對機械零件的力學性能和工藝性能的影響，了解機械零件的設計原理和常用零件、機構的設計方法和步驟，并為后續(xù)專

2、業(yè)課程打下基礎。二、教學計劃（共72學時）第一章 緒論（10學時）教學內容：1.1 機器及機構的組成1學時1.2 機械設計的一般過程 1學時教學重點：機械設計的一般過程及注意事項第二章 物體的受力分析與平衡（18學時）教學內容：2.1 物體的受力分析 4學時2.2 平面匯交力系 2學時實訓 2學時2.3 力矩和平面力偶系 2學時實訓 2學時2.4 平面一般力系 2學時2.5 摩擦 2學時實訓 2學時教學重點：物體的受力及各力系平衡條件第三章 桿件的變形及強度和剛度（20學時）教學內容：3.1 概述 1學時3.2 軸向拉伸和壓縮 3學時實訓 2學時3.3 剪切 2學時實訓 2學時3.4 扭轉 2

3、學時實訓 2學時 3.5 彎曲 4學時實訓 2學時教學重點：軸向拉伸和壓縮時各材料的力學性能及各種變形分析第四章 常用機構（10學時）教學內容：4.1 機器和機構 2學時4.2 平面連桿機構 2學時4.3 凸輪機構 2學時4.4 其他常用機構 2學時實訓 2學時教學重點：各機構傳動分析第五章 機械傳動（26學時）教學內容：5.1 帶傳動 2學時5.2 鏈傳動 2學時5.3 齒輪傳動的工作原理 2學時5.4 直齒圓柱齒輪傳動 2學時實訓 2學時5.5 斜齒圓柱齒輪傳動 2學時5.6 直齒圓錐齒輪傳動 2學時實訓 2學時5.7 齒輪傳動的失效形式常用材料及潤滑 2學時5.8 圓柱齒輪的精度簡介 2

4、學時5.9 蝸桿傳動 2學時5.10 輪系 2學時實訓 2學時教學重點：各種齒輪傳動特點及分析設計第六章 軸系零部件和聯接零件（12學時）教學內容：6.1 軸和軸轂聯接 2學時6.2 滑動軸承 1學時6.3 滾動軸承 1學時實訓 2學時 6.4 聯軸器和離合器 2學時6.5 螺紋聯接 1學時6.6 彈簧 1學時教學重點：軸及各類軸承分析設計緒 論教學目標：1、了解機械基礎這門課的性質與特點2、對于機械的概念有個初步的了解3、初步了解有關機械設計、機械制造概述和課程內容教學重點：1、機械的組成2、機械零件的工作能力準則教學難點：機械零件的工作能力準則教學方法：講授法教學時數：2學時教學內容：&#

5、167;01 機械的組成機械是人類在長期生產和生活實踐中創(chuàng)造出來的重要勞動工具。它用以減輕人的勞動強度、改善勞動條件、提高勞動生產率和產品質量。隨著科學技術的飛速進步和生產的不斷發(fā)展，機械必將會達到更高的水平。各種專業(yè)的工程技術人員，都要具備一定的機械方面的基本知識。在生產和生活中使用著各式各樣的機械，如汽車、拖拉機、摩托車、縫紉機、電風扇等。機械的種類繁多，其結構、性能和用途各異，但從機械的組成來分析，它們又有著共同之處，如圖01所示的卷揚機。由上述實例可知，任何一臺完整的機器，通常都是由原動機、工作部分和傳動部分所組成。 (1)原動機 整個機器的動力部分。（電動機、內燃機、蒸汽機等）。原動

6、機的作用是把其他形式的能轉變?yōu)闄C械能，以驅動機器運動和作功。 (2)工作部分(或工作機構) 直接完成工藝動作的部分。通常工作部分隨機器的不同而不同，主要決定于工藝要求和工藝動作。(3)傳動部分(傳動機構) 它是將原動機的運動和動力傳遞給工作部分的中間環(huán)節(jié)。在傳遞運動方面，主要作用有二： 1)改變運動速度 在實際工作中，常常存在著工作部分和原動機之間的速度不協調現象，這時可用傳動裝置來減速、增速或變速。2)轉換運動形式 原動機的輸出運動一般是轉動，而工作部分的運動形式，根據工藝要求則是多種多樣的。如曲柄連桿機構。通常把改變運動速度和轉換運動形式的實物組合，稱為常用機構或機械傳動。機械系統(tǒng)總是由一

7、些機構組成，而每個機構又是由許多構件(運動的單元體)組成。構件可能是一個零件(機器的制造單元體)，所以，機器的基本組成要素就是機械零件。§02 機械設計、機械制造概述和課程內容由前述可知，機器通常都是由三大部分所組成，其中原動機和工作部分將在有關課程中研究。傳動部分所用的常用機構、液壓傳動和機械傳動等零部件的設計和制造的基本知識、基本方法等，則是本課程研究的主要內容。一、機械設計概述機械設計的任務，就是要使所設計的機器和機械零件滿足各項要求。機器應首先滿足預定功能的要求，即在預期壽命內能高效率地完成其全部職能。在此前提下，機器還應滿足經濟性要求，即設計和制造的成本低、重量輕、體積小、

8、易加工等。此外，機器必須安全可靠，操作維修方便，造型美觀，噪聲低，以改善勞動條件。機械零件是組成機器的單元，所以設計機械零件時，應首先滿足機器對零件的具體要求，同時應使零件工作可靠和成本低廉。要使工作可靠，零件就應具有足夠的強度、剛度、壽命和振動穩(wěn)定性等。要使成本低廉，應正確選擇材料，合理設計零件的尺寸及良好的工藝結構，合理地確定精度等級和技術條件，等等。1機械零件的工作能力準則機械零件由于某些原因而不能正常工作，稱為失效。其主要失效形式有：斷裂、過量變形、磨損、表面疲勞等。為防止零件產生各種可能的失效，制定的計算該零件工作能力所應依據的基本原則，稱為工作能力準則或設計準則。機械零件常用的設計

9、準則如下： (1)強度準則 強度是指零件在載荷(力)作用下，抵抗斷裂、塑性變形及表面破壞的能力。它是機械零件首先應滿足的基本要求。強度準則為零件中單位面積上的力(即應力)小于所允許的限度(即許用應力)，其表達式為：。(2)剛度準則 剛度是機械零件受載后抵抗彈性變形的能力。剛度準則為零件在載荷作用下產生的彈性變形量y，小于或等于機器工作所允許的極限值，即許用變形量y，其表達式為：yy。(3)壽命和可靠性準則 影響零件壽命的主要因素是磨損、腐蝕和疲勞。按磨損和腐蝕計算壽命，疲勞壽命，通常是求出使用壽命時的疲勞極限作為計算依據?？煽啃允潜ＷC機器或零件正常工作的關鍵?？煽啃缘亩砍叨仁强煽慷?，它是指機

10、器或零件在規(guī)定的條件下和規(guī)定的時間內，無故障地完成規(guī)定功能的概率。(4)振動穩(wěn)定性準則 零件發(fā)生周期性變形的現象稱為振動。此外零件應具有良好結構工藝性，是指在既定的生產條件下能方便而經濟地生產出來，并便于裝配成機器的特性。關于工藝性的基本要求是：(1)合理選擇零件的毛坯種類 零件的毛坯種類主要有軋制型材、鑄件、鍛件、沖壓件和焊接件等。毛坯的選擇與對零件的要求及生產條件有關，可根據生產批量、零件的尺寸和形狀、材料性能和加工可能性等進行選擇。(2)零件的結構要簡單合理 零件的毛坯種類確定后，就必須按毛坯特點進行結構設計。 (3)規(guī)定合理的精度及表面粗糙度 隨著零件加工精度的提高，加工費用將相應地增

11、加，高精度時尤甚。3機械零件的標準化所謂標準，就是由一定的權威組織，對經濟、技術和科學中重復出現的技術語言和技術事項，以及產品的品種、質量、度量、方法等方面，規(guī)定出來的統(tǒng)一技術準則。它是各方面必須共同遵守的技術依據。標準化就是制定標準和使用標準。按規(guī)定標準生產的零件，稱為標準零件，如螺紋聯接件、鍵、滾動軸承等，否則稱為非標準零件。標準化的重要意義為：1)便于采用先進工藝進行專業(yè)化大量生產，以提高產品質量并降低成本。2)采用標準件將大大減少設計和制造工作量，縮短設計和制造周期。3)標準零件具有互換性，可減少儲備和便于更換損壞的零件。4)技術條件與檢驗方法的標準化，可提高零件的質量和可靠性。4機械

12、零件設計的一般步驟機械零件的設計常按下列步驟進行：1)根據零件的使用要求，選擇零件的類型和結構。2)擬定零件的計算簡圖，計算作用在零件上的載荷。3)根據零件的工作條件，選擇適當的材料和熱處理方法。4)根據零件可能的失效形式確定計算準則，根據計算準則進行計算，確定出零件的基本尺寸。5)根據工藝性及標準化等原則，進行零件的結構設計。6)繪制零件工作圖，寫出計算說明書。 因此，圍繞機械的設計，本課程安排了工程材料及熱處理、力和應力分析、常用機構、機械傳動、軸系零部件和聯接零件、公差與配合、液壓傳動等內容。二、機械制造概述將設計好的機器和機械零件，經過試制和全面的技術經濟分析鑒定后，投人生產進行制造。

13、任何一種機械產品的生產過程，大都可分為毛坯制造、零件的機械加工和裝配試驗三個階段。由于零件制造工藝過程的復雜性，所以必須在了解材料性能、熱處理方法、公差與配合、毛坯制造工藝和金屬加工方法等知識的基礎上，對金屬切削加工原理及切削加工過程的工藝方法，所用刀具、夾具和機床(即制造機器的機器)等方面的基本知識，進行必要的介紹，以便對機械制造有比較全面的認識和理解。§03 本課程的性質、目的、任務和學習方法一、本課程的性質、目的和任務機械基礎是一門技術基礎課。它在培養(yǎng)非機械類專業(yè)，如化工、土建、電子等各種工程技術人才掌握機械的基本知識方面，起著一定的作用，是必不可少的課程。各種專業(yè)的工程技術人

14、員，都必須掌握有關機械方面的基本知識。本課程的任務和要求是： (1)了解機械常用工程材料和熱處理的基本知識。(2)掌握物體的受力分析與平衡條件、了解桿件基本變形和應力分析的基本概念和方法。(3)掌握機械傳動中常用機構和主要通用零部件的類型、工作原理、特點、應用及簡單計算，并具有運用和分析簡單傳動裝置的能力。(4)了解液壓傳動中常用液壓元件及典型基本回路的工作原理、特點和應用，并具有閱讀簡單液壓系統(tǒng)圖的初步能力。 (5)了解公差配合與互換性的有關基本概念。了解常用金屬切削加工方法及所用設備、工藝裝備的工作原理、結構和應用；了解簡單零件的毛坯和機械加工工藝過程的概況。二、本課程的學習方法介紹“機械

15、基礎”是關于機械設計和機械制造的一門綜合性課程。它涉及知識面很廣，應用和實踐性極強，重要的是如何將諸多知識綜合運用，提高分析問題、解決問題的能力。所以學習時要勤于觀察各種機械和零件，結合課程內容多思考，主動地理論聯系實際，增加感性知識，以有助于本課程的學習。在學習過程中，要多做練習和簡單設計，加深對所學內容的理解。此外，本課程理論性強，且計算較多。學習時要注意逐步培養(yǎng)抽象思維能力和計算思維方法。例如，一般機械的組成和結構都較復雜，在分析運動時常撇開復雜的外形和結構，將其抽象化為運動簡圖或液壓系統(tǒng)圖，在進行力分析時則抽象化為簡單的力學模型等。課堂小結： 1機械的組成 1）原動機 2）工作部分 3

16、）傳動部分2機械零件的工作能力準則 1）強度準則 2）剛度準則 3）壽命和可靠性準則 4）振動穩(wěn)定性準則作業(yè)布置：課后習題：第6頁：0-1、0-2、0-3參觀車間一、 實驗目的：使學生在學習之前對機械概念先有感性認識。二、實驗設備相應車間、實驗室、陳列室。三、課時安排 隨堂實訓四、實訓步驟及要求1參觀常用機床，簡單了解機床的主要結構和傳動；2參觀熱處理車間，初步了解熱處理的各種工序；3參觀力學實驗室；4參觀機械原理、機械零件實驗室；5參觀公差實驗室。五、實踐要求及注意事項：1參觀過程中認真聽老師的講解；2學生以看為主，不經老師同意不準碰觸設備、儀器和各種試驗陳列品；3參觀過程中按指定路線行走，

17、不許大聲喧嘩；4整個參觀過程要以安全為主。六、評分標準1是否認真聽講（60分）2是否注意安全（40分）第二章 物體的受力分析與平衡教學目標：1、靜力學中的基本概念2、力的性質（力學公理）3、約束與約束反力教學重點：約束與約束反力教學難點：約束與約束反力的分析教學方法：講授法、多媒體、舉例教學時數：2學時教學內容：§2- 物體的受力分析 一、基本概念1.力、力系力的定義：力是物體間的相互機械作用，使物體的運動狀態(tài)改變或變形。運動狀態(tài)改變：力的外效應；（移動和轉動效應）變形：力的內效應。注：由力的定義，力不能離開物體而單獨存在。力的三要素：大小、方向、作用點。力是矢量。力的矢量表示：圖示

18、法：力的矢量用一帶箭頭的有向線段表示。作用線：通過力的作用點沿力方向的直線。大?。壕€段的長度；方向：方位（作用線），指向（箭頭）。作用點：線段始端或末端。記法：F（黑體字母）表示力的矢量，而以同一普通字母F表示力的模。力的單位：國際單位制牛頓（N）或千牛（KN）（5）力系：作用于物體上的力群。計為：（F1,F2,Fn） 平衡力系：作用于物體并使其平衡的力系。等效力系：作用效果相同的力系。合力：與力系等效的一個力。（6）集中力、分布力集中力：力集中作用于一微面積。用F表示。單位：牛頓（N）分布力面積2.剛體 在力的作用下，其內部任意兩點之間的距離始終保持不變的物體。既受力而不變形的物體。這是一個

19、實際物體被抽象了的理想化的力學模型。本章中把物體都視為剛體，因而只研究力的運動效應，即研究力使剛體的移動或轉動狀態(tài)發(fā)生改變的效應。二、力的性質1.二力平衡條件： 作用在剛體上的兩個力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是：這兩個力的大小相等，方向相反，且在同一直線上。如圖所示，即此公理揭示了最簡單的力系平衡條件。力作用下平衡的剛體稱為二力體或二力構件。當構件為直桿時稱為二力桿。說明：1)必充條件a).必要b).充分 2）一個剛體a). 一個b). 剛體2.加減平衡力系公理：在作用于剛體的已知力系中，可以加上或減去任意平衡力系，并 不改變原力系對剛體的作用。即：相差任意平衡力系的兩個力系作用效果相同

20、，可以互換。推論：力的可傳性原理：作用于剛體的力，可沿其作用線移至任一點，而不改變此力對剛體的效應。證明：圖示剛體，A點作用一力F，在其作用線上任取一點B，并在B點加一對平衡力(F,F")，使F=F=- F"由公理2，F(F ，F,F")F、 F"為一對平衡力 ，由公理2可以去掉。(F ，F,F")FF=F（即力F由A點移至B點）如推車、拉車。力的可傳性原理對非剛體不使用。（如物體受拉伸、壓縮變形）。對剛體力的三要素：大小、方向、作用線，力對剛體是滑移矢量。3.力的平行四邊形公理（法則）：作用于剛體同一點的兩個力，可合成為一個力，其合力用以二分

21、力為鄰邊的平行四邊形的對角線表示。如圖所示：R=F1+F2（矢量和）此平行四邊形稱力平行四邊形。R大?。篟= F12+F22+ F1 F2cosR方向：sin= F2/ Rsin力三角形法則：R=F1+F2（矢量和）F1、F2、 R構成的三角形稱力三角形。注：1）二分力首尾相接 2）合力箭頭與最后分力相碰。若F1、F2共線，則：R=F1+F2（代數和）力的分解：因由力的平行四邊形法則，同樣可以把一個力分成兩個力，但是，以已知力為對角線可以作無數個平行四邊形，可得無數對分力。要想得到唯一的結果，必須附加限制條件。規(guī)定二分力的方向規(guī)定二分力的大小規(guī)定一分力的大小和方向規(guī)定一分力的大小和另一分力的方

22、向通常是將力分解為二相互垂直的分力。例如圓柱齒輪的受力Ft=Fn cos（圓周力）Fr= Fnsin（徑向力）力的可傳性原理：作用于剛體上的力可揚起作用線移至任意點，而不改變力對剛體的作用。力的平行四邊形規(guī)則： 作用在物體上同一點的兩個力，可以合成為一個合力，合力的作用點仍在該點，其大小和方向，由以此兩力為邊構成的平行四邊形的對角線確定，如圖所示，矢量表達式表為 即合力等于分力的矢量和。合力 的大小和方向也可通過圖所示的力三角形法得到。即自任一點A 以 和 為兩邊作力三角形，第三邊F 即所求。此公理給出了力系簡化的基本方法。平行四邊形法則是力的合成法則，也是力的分解法則。4.作用與反

23、作用公理兩個物體之間的作用與反作用力，總是大小相等，方向相反，沿同一作用線分別作用在兩個物體上。注意：應區(qū)別于二力平衡。以上四公理是相互聯系、相互補充的。公理一表達了最簡單力系平衡的必充條件，是研究力系平衡的基礎。公理二、由此公理，可在任意加減 平衡力系，以達到將原力系簡化的目的，是力系簡化和等效代換的基礎。公理三表達了最簡單情況下合力與分力之間的關系，是力系合成與分解的基礎。公理四、揭示了兩物體間相互作用力的關系研究物系平衡的基礎。三、約束與約束反力（1）自由體物體能在空間做任意運動，他們的位移不受任何限制。如天空中飛行的飛機、鳥等。(2)非自由體物體總是以一定的形式與周圍其他物體相互聯系，

24、即物體的位移要受到周圍其他物體的限制。如用繩懸掛的燈可向上、前、后、左、右運動，但不能向下運動，轉軸要受到軸承的限制。約束這種對非自由體的某些位移起限制作用的周圍其他物體稱為約束。如繩是燈的約束，軸承就是轉軸的約束。如：軸、軸承。 圖示物體：既然約束限制了物體的某些運動，所以一定有約束力作用于物體上。由于約束限制了物體的運動，在約束與被約束之間就有力的這樣作用，此力稱約束反力。3.約束反力：約束作用于被約束物體的力（簡稱反力）。大?。河善胶鈼l件定方向：與被限制的運動方向相反。（如上圖）再物體上，除了作用約束反力外，還有主動力。主動力：使物體產生運動的力。（如重力）主動力一般為已知。4、工程實際

25、中將物體所受的力分為兩類：（1）一類是主動力這種能使物體產生運動或運動趨勢的力，稱為主動力，主動力有時也叫載荷；如重力，一般大小、方向往往已知。（2）另一類是約束反力，它是由主動力引起的，是一種被動力，是未知力。靜力分析的重要任務之一就是要確定未知的約束反力大小、方向。（一）四種常見約束類型的約束反力工程中約束的種類很多，對于一些常見的約束，根據其特性可歸納為下列四種基本類型。 1.柔性約束（柔索）組成：由柔性繩索、膠帶或鏈條等柔性物體構成。約束特點：只能受拉，不能受壓。約束反力方向：作用在接觸點，方向沿著柔體的中心線背離物體。例：圖示結構；皮帶傳動。光滑面約束若物體接觸面之間的摩擦不計，可認

26、為物體沿接觸面自由移動，但不能沿法向移動。特點：只能限制物體沿接觸面公法線方向（壓陷方向）的移動。反力方向：沿接觸面公法線，指向被約束的物體。簡稱法向反力。接觸形式：曲面與平面曲面與曲面平面與平面點（線）與平面或曲面鉸鏈約束圓柱形鉸鏈約束（中間鉸）特點：只能相對轉動，不能相對移動。不計摩擦，接觸面是光滑的，反力同光滑面約束。反力方向：過軸心，（在垂直鉸鏈平面內）沿接觸點公法線，隨接觸點而定，可用二相互垂直分力表示，（可理解為限制物體上下、左右移動），指向可任意假定。符號：鉸鏈支座中間鉸一個固定（或與機架聯結）即形成鉸鏈支座。a)固定鉸鏈支座特點同中間鉸，符號：b)活動鉸支座支座與支座面之間有輥

27、軸。特點：支座可沿支座面滾動。反力方向：垂直于支座面，過軸心。符號：c)向心軸承：向心滾動軸承，向心滑動軸承 （3）二力桿：反力方向：二力等值、反向作用線沿兩端鉸鏈中心的連線。對多力桿，鉸鏈的反力不能這樣確定。鉸鏈反力下列情況下可以確定：二力桿三力桿構件受平行力系對三力桿鉸鏈反力可以用一個力表示，也可以用兩個力表示（但受力圖上只能用一種表示），二力桿只能用一個力表示。4固定端約束特點：限制構件所有運動。反力較復雜，將在平面任意力系中討論。課堂小結： 1、物體的受力分析 1）力和力系 2）剛體 2、力的性質3、約束和約束反力 1）柔性體約束 2）光滑面約束 3）光滑圓柱鉸鏈約束 4）錕軸約束作業(yè)

28、布置：課后習題：第51頁：2-1、2-2四、受力圖教學目標：1、物體的受力分析2、用“隔離法”繪制構件的受力簡圖教學重點：用“隔離法”繪制構件的受力簡圖教學難點：受力分析及繪制受力簡圖教學方法：講授法、多媒體、舉例教學時數：2學時教學內容：簡圖：靜力學中畫研究對象是，只要能顯示力的作用線位置及約束類型，就可以用簡單的線條表示物體，不必考慮與真實物體是否相似，這樣的圖形稱為簡圖。分析構件受力情況時，必須把所研究的物體從周圍物體中分離出來。研究對象：被分離出來進行研究的物體（或稱分離體）。受力圖：表示物體（研究對象）所受全部外力的簡圖。步驟：取研究對象（分離物體、解除約束、畫研究對象簡圖）受力分析

29、畫受力圖：a)主動力;b)反力（由約束性質畫）注意：力的作用點位置；施力不畫。例：圖示兩球，分別用繩掛于光滑墻上，球重G，畫受力圖。解：1）球a受力圖研究對象: 球a受力分析：主動力G、反力（繩T、A點NA）受力圖：（力的作用點不能任意移動）。2）球a受力圖研究對象: 球b受力分析：主動力G、反力（繩T）（A點雖有約束，但無運動趨勢，無約束反力） 例：作圖示AB桿的受力圖。解：1）取AB桿為研究對象。 2）作受力圖。兩桿均不是二力桿，所以A點的反力用二相互垂直的分力表示。例：作圖示球O1、球O2的受力圖。解：1）分別取球O1、球O2為研究對象。2）作受力圖。例：對圖示物體進行受力分析。課堂小結

30、：受力分析的步驟： 1）取研究對象 2）受力分析 3）畫受力圖 a、主動力 b、反力作業(yè)布置：課后習題：第52頁：2-3（構件受力簡圖）§2-2 平面匯交力系合成的解析法教學目標：1、平面匯交力系合成的幾何法2、平面匯交力系合成的解析法3、平面匯交力系平衡方程及應用教學重點：平面匯交力系平衡方程及應用教學難點：平衡方程的建立及應用教學方法：講授法、多媒體、舉例教學時數：2學時教學內容：一、平面匯交力系解析法力在坐標軸上的投影從力F的始端或末端分別向坐標軸作垂線，垂足與坐標軸交點之間的距離即為力F在坐標軸上的投影。Fx=±FcosFy=±Fsin應注意投影與分力的區(qū)

31、別；投影為代數量，而分力為矢量。2 平面匯交力系解析法設有一平面匯交力系F1,F2,Fn作用在物體上，其合力為F，F= F1+ F2+Fn=F將上式分別向x軸和y軸投影Fx=F1x+F2x+Fnx=FxFy=F1y+F2y+Fny=Fy上式表明，力系的合力在某軸上的投影等于力系中各分力在同一軸上投影的代數和，這一關系稱為合力投影定理。合力F大小為 F= Fx2+ Fy2=（Fx）2+（Fy）2合力F的方向用合力F和x軸所夾銳角表示tag=| Fy/ Fx|=|Fy/Fx|三、平面匯交力系的平衡方程及其應用平面匯交力系平衡的必要和充分條件是，合力等于零，既F= Fx2+ Fy2=（Fx）2+（F

32、y）2要使上式滿足，必Fx=0Fy=0 上式稱為平面匯交力系的平衡方程。所以，平面匯交力系平衡的必要和充分條件是：力系中各力在兩直角坐標軸上投影的代數和分別等于零。平面匯交力系有兩個獨立的平衡方程，可以解兩個未知數。課堂小結： 1、平面匯交力系 2、合力投影定理 3、幾何法解題步驟： 1）選研究對象 2）作出受力圖 3）做力多邊形 4）求出未知數作業(yè)布置：課后習題：第5頁：2-4、2-5、2-6、2-7§2-3力矩與力偶教學目標：1、力矩的概念、合力矩定理2、力偶和力偶矩、力偶的性質3、平面力偶系的合成與平衡教學重點：合力矩定理、力偶系的合成與平衡教學難點：合力矩定理教學方法：講授法

33、、多媒體、練習、舉例教學時數：2學時教學內容：力矩、力偶1 力對點的矩,力對點的矩,是力對該點的轉動效應的度量。例扳手擰螺母O點矩心h力臂力使物體繞O點的轉動效應由下列兩個因素決定：力的大小與力臂的乘積Fh;力使物體繞O點的轉向力F對O點的矩用Mo(F)表示，其計算公式為 Mo(F)= ±Fh力矩的單位為N·m。力矩為代數量，力使物體逆時針轉動，力矩為正，順時針轉動，力矩為負。力沿其作用線滑移，其矩不變；力線過矩心時，其矩為零。合力矩定理平面匯交力系的合力對某點之矩，等于力系各分力對同一點之矩的代數和。Mo(F)=Mo(F)證明從略。力偶：兩個大小相等、方向相反、作用線相互

34、平行的力組成的力系。因力偶不能合成為一個力，對物體無移動作用，只有轉動作用。力偶對物體的轉動作用用力偶矩M(F,F)度量。M(F,F)=M=±Fd力偶矩的單位為N·m。力偶的性質：1 力偶不能進一步合成為一合力，也不能與一個力平衡。2 力偶在任意軸上投影等于零。3 力偶對平面內任意點之矩恒等于力偶矩。等效力偶：在同一平面內的兩個力偶，只要其力偶矩相等，則它們對剛體的作用效應等效；只要保持力偶矩的大小和方向不變，力偶可以從一平面移動到另一平行平面，它對剛體的作用效應不變。三、平面力偶系的合成和平衡力偶系合成結果有兩種。即力偶系可合成為一合力偶或平衡。1.平面力偶系合成：平面力

35、偶系合成得一合力偶，其力偶矩等于個分力偶矩的代數和。既：M=m2.力偶系平衡的條件：力偶系的合力偶矩為零。M=m=0課堂小結： 1、力矩2、合力矩定理3、平面力偶系 1）力偶和力偶矩 2）力偶的性質 3）平面力偶系的合成與平衡作業(yè)布置：課后習題：第53頁：2-8、2-9、2-10、2-11、2-12§2-4 平面一般（任意）力系教學目標：1、平面力系的平衡方程及應用2、平面平行力系的平衡方程3、物系的平衡4、靜定與靜不定概念教學重點：1、正確分析受力，列出平衡方程2、運用解析法求結果教學難點：正確分析受力，列出平衡方程教學方法：講授法、多媒體、舉例練習教學時數：2學時教學內容：一、平

36、面力系向平面內一點簡化1力的平移定理作用在剛體上的力，可平行移動到剛體上任一點，平移時需附加一力偶，附加力偶的力偶矩等于原作用力對平移點之矩，稱為力的平移定理。該定理表明，一個力可以等效于一個力和一個力偶。其逆定理表明，可將平面內的一個力和一個力偶等效于一個力。應用力的平移定理，將力系向一點簡化的方法是力系簡化的普遍方法。各力的作用線分布在同一平面內的任意力系稱為平面任意力系，簡稱平面力系。平面力系的研究不僅在理論上而且在工程實際應用 上都具有重要意義。首先，平面力系是工程中常見的一種力系。另外許多工程結構和構件受力作用時，雖然力的作用線不都在同一平面內，但其作用力系往往具有一對稱平面，可將其

37、簡化為作用在對稱平面內的力系。2.平面力系向平面內一點簡化設在剛體上作用一平面力系，各力的作用點如圖所示。稱簡化中心主矢 主矩結論：平面力系向作用面內任一點簡化，一般可得到一個力和一個力偶，該力通過簡化中心，其大小和方向等于力系的主矢，主矢的大小和方向與簡化中心無關；該力偶的力偶矩等于力系對簡化中心的主矩，主矩的大小和轉向與簡化中心相關。3.固定端約束（插入端約束）概念；物體的一部分固嵌于另一物體中所構成的約束。實例：電線桿。當主動力為一平面力系時，物體在固嵌部分所受的力系也是一個平面力系，一般比較復雜，但可向點簡化為一力和一力偶，力的大小和方向都是未知的4平面力系簡化的最后結果1）簡化結果（

38、1）平面力系平衡（2）平面力系簡化為一合力偶，力偶矩的大小和轉向由主矩決定，與簡化中心無關。（3）平面力系簡化為一合力，此合力過簡化中心，大小和方向由主矢確定。（4）平面力系簡化為一合力，合力的作用線在點的哪一側，應使得對之矩與主矩的轉向相同。圖中2）合力矩定理 (4.7)即平面力系的合力對作用面內任一點的矩等于力系中各力對同一點矩的代數和，稱為平面力系的合力矩定理。二、平面力系的平衡方程及其應用1.基本形式： 平面力系是平面匯交力系和平面力偶系的組合，因而平面力系平衡的必要條件是 ， 解析式為：即平面力系平衡的必要與充分的解析條件是：力系中各力在作用面內兩個直角坐標軸上投影的代數和等于零，力

39、系中各力對于平面內任意點之矩的代數和也等于零。2.二力矩式 且軸不垂直于、兩點連線。3.三力矩式 (4.12)且、不共線三、平面平行力系的平衡方程平面平行力系：各力作用線在同一平面內且相互平行的力系?；拘问剑?4.13)二力矩式：(4.14)四、物體系統(tǒng)的平衡、靜定和靜不定問題概念。物體系統(tǒng)：多個物體通過一定約束組成的系統(tǒng)。前面例子所討論的平衡問題，未知力的個數正好等于平衡方程的數目，因而能由平衡方程解出全部未知數。這類問題稱為靜定問題。相關的結構稱為靜定結構。工程上為了提高結構的強度常常在靜定結構上再附加一個或幾個約束，從而使未知約束力的個數大于獨立平衡方程的樹目。因而，僅僅由平衡方程無法

40、求得全部未知約束力，這時的平衡問題稱為超靜定問題或靜不定問題，相應的結構稱為超靜定結構或靜不定結構。§2-5 摩擦當兩物體的接觸面是粗糙的，且有相對滑動趨勢時，在兩物體的接觸面間存在著阻礙其相對滑動的摩擦力，稱為靜滑動摩擦力。如果兩物體之間已產生了相對滑動，則此時的摩擦力稱為動滑動摩擦力。1.靜滑動摩擦力 的作用線沿兩物體接觸面公切線，其方向與相對滑動趨勢相反，其大小一般由平衡條件確定，其數值在零與最大值之間的。最大靜滑動摩擦力的大小與物體在接觸面處所受到的法向反力N 成正比，即：其中稱為靜滑動摩擦系數，其值與相互接觸表面的材料、粗糙度、溫度、濕度等有關，而與接觸面的大小無關，一般由

41、實驗的方法測定。2.動滑動摩擦力 的方向與相對滑動速度方向相反，其大小可近似看作定值，它也與物體在接觸面處所受到的法向反力N成正比，即其中稱為動滑動摩擦系數，一般也由實驗測定，且略小于，一般認為。摩擦角與自鎖（1）全反力 支承面的反力包含兩個分量，即法向反力和靜滑動摩擦力，這兩個力的合力稱為全反力，即（2）摩擦角 當物體處于將動而未動狀態(tài)，即臨界狀態(tài)時，摩擦力的大小達到最大值，此時全反力與接觸處公法線的夾角稱為摩擦角，并且有以接觸面公法線為軸，頂角為的正圓錐稱為摩擦錐。（3）自鎖 如果作用在物體上的主動力的合力作用線在摩擦錐以內，則不論這個合力有多大，支承面總能產生全反力來和它相平衡，物體的平

42、衡狀態(tài)永不被破壞，這種現象稱為自鎖。3）滾動摩阻當一物體相對于另一物體滾動或具有滾動趨勢時，接觸處除可能受到滑動摩擦力作用外，還要受到一個滾動摩擦力偶的阻礙作用，這個阻力偶的力偶矩稱為滾動摩阻。其方向與相對滾動方向或相對滾動趨勢方向相反，其大小由平衡方程確定，其數值在零與最大值之間。最大滾動摩阻的大小與物體在接觸處所受到的法向反力成正比，即其中稱為滾動摩阻系數，它具有長度的量綱，其值一般由實驗的方法測定。課堂小結：力的平移定理平衡方程： 作業(yè)布置：課后習題：第54頁：2-14、2-15、2-16、2-17、2-18摩擦與自鎖現象觀測一、實驗目的了解自鎖在機械中的應用二、實驗設備自鎖螺紋副、自鎖

43、與非自鎖蝸桿、千斤頂三、課時安排 1學時四、實訓步驟及要求1、觀察自鎖現象2、對比自鎖與非自鎖的區(qū)別五、實訓分析與總結 摩擦與自鎖條件在機械平衡問題中的應用六評分標準1操作是否符合規(guī)范（40分）2實驗結果是否正確（30分）3過程分析是否準確（30分）第三章 桿件的變形及強度和剛度計算31 概述教學目標：、變形固體的基本假設 、外力、內力及應力的概念3、軸向拉伸、壓縮時的內力、軸力概念； 4、軸力的分析及軸力圖畫法；5、位移、變形及應變的概念 6 、構件的分類及桿件的基本變形7、軸向拉、壓時桿件橫截面上應力概念及計算。教學重點：、外力、內力及應力的概念2、截面法求軸力；3、拉壓桿橫截面上的應力分

44、析及計算。教學難點：1、位移、變形及應變 2、軸力及應力的分析計算。教學方法：多媒體、講授、舉例教學時數：2學時教學內容：一、構件正常工作的基本要求足夠的強度：即抵抗破壞的能力。足夠的剛度：即抵抗變形的能力。足夠的穩(wěn)定性：即保持原有平衡狀態(tài)的能力。二、變形固體的基本假設在外力作用下，一切固體都將發(fā)生變形，故稱為變形固體，而構件一般均由固體材料制成，故構件一般都是變形固體。連續(xù)性假設：認為整個物體體積內毫無空隙地充滿物質均勻性假設：認為物體內的任何部分，其力學性能相同各向同性假設：認為在物體內各個不同方向的力學性能相同三、桿件變形的基本形式若構件的長度遠大于橫截面的尺寸，則該構件稱為桿件或桿。直

45、桿：等截面直桿、變截面直桿。折桿：等截面折桿、變截面折桿。曲桿：等截面曲桿、變截面曲桿。桿件的基本變形：拉（壓）、剪切、扭轉、彎曲。32 軸向拉伸和壓縮一、軸向拉伸和壓縮的概念受力與變形特點：作用在桿件上的外力合力的作用線與桿件軸線重合，桿件變形是沿軸線方向的伸長或縮短。符合上述特點的桿件即為拉（壓）桿。二、拉伸和壓縮時的內力、截面法和軸力1、內力：因外力作用而引起構件內各質點之間的相互作用力的改變量。2、截面法和軸力軸力：拉（壓）桿橫截面上的內力。軸力正負號：拉為正、壓為負截面法求軸力的步驟：切: 假想沿選定橫截面將桿切開；留: 留下左半段或右半段；代: 將拋掉部分對留下部分的作用用內力代替

46、；平: 對留下部分寫平衡方程求出內力即軸力的值。課堂小結： 1、構件正常工作的基本要求 1）足夠的強度 2）足夠的剛度 3）足夠的穩(wěn)定性2、變形固體及基本假設 1）均勻連續(xù)假設 2）各向同性假設3、構件變形的基本形式4、應力作業(yè)布置：課后習題：第89頁：3-1、3-2、3-3三、應力概念、拉（壓）桿橫截面上的應力教學目標：1、拉伸、壓縮試驗簡介； 2、試件的伸長率、斷面收縮率計算。 3、拉、壓桿的強度條件； 4、拉、壓桿的變形計算。教學重點：1、材料拉、壓時的力學性質。 2、拉、壓桿的強度校核；3、桿件截面尺寸設計。教學難點：拉、壓桿的變形量計算。 教學方法：多媒體、講授、提問等教學時數：2學

47、時教學內容：1、應力概念：橫截面上分布內力的集度，單位Pa。2、拉(壓)桿橫截面上的應力 根據桿件變形的平面假設和材料均勻連續(xù)性假設可推斷：軸力在橫截面上的分布是均勻的，且方向垂直于橫截面。所以，橫截面的正應力計算公式為： 正應力和軸力N同號。即拉應力為正，壓應力為負。四、材料在拉伸和壓縮時的力學性質力學性質：在外力作用下材料在變形和破壞方面所表現出的力學性能1、材料拉伸時的應力應變曲線2、低碳鋼拉深時的的力學性質明顯的四個階段1）彈性階段2）屈服階段：失去抵抗變形的能力3）強化階段：恢復抵抗變形的能力4）局部徑縮階段兩個塑性指標:斷后伸長率和斷面收縮率。卸載定律及冷作硬化材料在卸載過程中應力

48、和應變是線形關系，這就是卸載定律。材料的比例極限增高，延伸率降低，稱之為冷作硬化或加工硬化。3、其他材料拉伸時的力學性質對于沒有明顯屈服階段的塑性材料，用名義屈服極限p0.2來表示。對于脆性材料（鑄鐵），拉伸時的應力應變曲線為微彎的曲線，沒有屈服和頸縮現象，試件突然拉斷。斷后伸長率約為0.5%。為典型的脆性材料。五、拉（壓）桿的強度計算1.許用應力和安全系數極限應力：材料喪失正常工作能力時的應力。塑性變形是塑性材料破壞的標志。屈服點為塑性材料的極限應力。斷裂是脆性材料破壞的標志。因此把抗拉強度和抗壓強度，作為脆性材料的極限應力。 許用應力：構件安全工作時材料允許承受的最大應力。構件的工作應力必

49、須小于材料的極限應力。一般將許用應力除以一個大于一的系數，該系數即為安全系數。2、拉壓桿的強度條件根據強度條件，可以解決三類強度計算問題1）強度校核：2）設計截面3）確定許可載荷：六、拉壓桿的變形 虎克定律虎克定律 ：實驗表明，對拉(壓)桿，當應力不超過某一限度時，桿的軸向變形與軸力FN 成正比，與桿長L成正比，與橫截面面積A 成反比。這一比例關系稱為虎克定律。E 為材料的拉(壓)彈性模量，單位是GPa，代表了材料抵抗拉(壓)變形的能力，是衡量材料剛度的指標。 課堂小結： 1、材料在拉伸和壓縮時的力學性能2、拉伸過程大致分為四個階段 1）彈性階段 2）屈服階段 3）強化階段 4）局部變形階段3

50、、拉、壓桿的強度條件作業(yè)布置：課后習題：3-4、3-5、3-6、3-7低碳鋼和鑄鐵的拉伸實驗一、 實驗目的（1） 測定低碳鋼的彈性模量E、屈服極限s、強度極限b、延伸率和斷面收縮率。（2） 測定鑄鐵的強度極限b。（3） 觀察低碳鋼拉伸過程中的彈性、屈服、強化、頸縮、斷裂等物理現象。（4）熟悉材料實驗機和其它儀器的使用。二、 實驗設備（1） WE-30型萬能材料試驗機。（2） 游標卡尺。（3） 球鉸式引伸儀。三、課時安排 1學時四、 試件介紹由于試件的形狀和尺寸對實驗結果有一定的影響，為便于互相比較，應按統(tǒng)一規(guī)定加工成標準試件。按國家有關標準的規(guī)定，拉伸試件分為比例試件和非比例試件兩種。在試件中

51、部，用來測量試件伸長的長度，稱為原始標距（簡稱標距）。比例試件的標距l(xiāng)0與原始橫截面面積A0的關系規(guī)定為 （1.1）式中系數k的取值為5.65時為短試件，取11.3時為長試件。對直徑為d0的圓截面試件，短試件和長試件的標距l(xiāng)0分別為5 d0和10 d0。非比例試件的l0和A0不受上述關系限制。本實驗采用圓截面的長試件，即l0=5 d0.五、實驗原理及方法 常溫下的拉伸實驗可以測定材料的彈性模量E、屈服極限、強度極限、延伸率和斷面收縮率等力學性能指標，這些參數都是工程設計的重要依據。（1）低碳鋼彈性模量E的測定由材料力學可知，彈性模量是材料在彈性變形范圍內應力與應變的比值，即 （1.2）因為,所

52、以彈性模量E又可以表示為 (1.3)式中：E材料的彈性模量，P實驗時所施加的荷載，A以試件直徑的平均值計算的橫截面面積，L0引伸儀標距，試件在載荷P作用下，標距L0段的伸長量。可見，在彈性變形范圍內，對試件作用拉力P，并量出拉力P引起的標距內伸長，即可求得彈性模量E，實驗時，拉力P值由試驗機讀數盤示出，標距L050（不同的引伸儀標距不同），試件橫截面面積A可算出，只要測出標距段的伸長量，就可得到彈性模量E。在彈性變形階段內試件的變形很小，標距段的變形（伸長量）需用放大倍數為200倍的球鉸式引伸儀來測量。為檢驗荷載與變形之間的關系是否符合胡克定律，并減少測量誤差，實驗時一般用等增量法加載，即把載荷分成若干個等級，每次增加相同的載荷,逐級加載。為保證應力不超過彈性范圍，以屈服載荷的7080%作為測定彈性模量的最高載荷Pn。此外，為使試驗機夾緊試件，消除試驗機機構的間隙等因素的影響，對試件應施加一個初始載荷P0（本實驗中P02.0kN）。實驗時，從P0到Pn逐級加