《機(jī)械基礎(chǔ)（第二版）》中職全套教學(xué)課件

機(jī)械基礎(chǔ)：彩色版

（第二版）全套可編輯PPT課件

14本課件是可編輯的正常PPT課件目錄緒論第1章桿件的靜力分析第2章直桿的基本變形第3章連接第4章機(jī)構(gòu)第5章機(jī)械傳動(dòng)第6章支承零部件第7章機(jī)械的潤(rùn)滑、密封與安全防護(hù)第8章液壓傳動(dòng)與氣壓傳動(dòng)15本課件是可編輯的正常PPT課件16緒論本課件是可編輯的正常PPT課件一、機(jī)械的組成1.機(jī)器與機(jī)構(gòu)機(jī)器是人們根據(jù)使用要求而設(shè)計(jì)、制造的一種執(zhí)行機(jī)械運(yùn)動(dòng)的裝置，它用來變換或傳遞能量，以及傳遞物料與信息，以代替或減輕人類的體力勞動(dòng)和腦力勞動(dòng)，如用于實(shí)現(xiàn)能量變換的電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等。機(jī)構(gòu)是具有確定相對(duì)運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件的組合，是用來傳遞運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力的構(gòu)件系統(tǒng)，如圖所示汽油機(jī)中的曲柄滑塊機(jī)構(gòu)、齒輪機(jī)構(gòu)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)和凸輪機(jī)構(gòu)等。17本課件是可編輯的正常PPT課件18汽油機(jī)的組成本課件是可編輯的正常PPT課件如圖所示的臺(tái)式鉆床是一種常用的孔加工機(jī)器，它由電動(dòng)機(jī)、帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)、進(jìn)給機(jī)構(gòu)、進(jìn)給手柄等組成。19臺(tái)式鉆床1—立柱2—進(jìn)給手柄3—電動(dòng)機(jī)4—帶傳動(dòng)機(jī)構(gòu)5—主軸箱6—齒輪齒條進(jìn)給機(jī)構(gòu)7—鉆夾頭8—麻花鉆9—可調(diào)工作臺(tái)10—底座本課件是可編輯的正常PPT課件機(jī)器各組成部分的作用和應(yīng)用舉例見下表。20

機(jī)器各組成部分的作用和應(yīng)用舉例本課件是可編輯的正常PPT課件2.零件與構(gòu)件零件是機(jī)器及各種設(shè)備的基本組成單元，如圖所示汽油機(jī)連桿體上的螺母、螺栓、軸套等。有時(shí)也將用簡(jiǎn)單方式連成的單元件稱為零件，如軸承等。21汽油機(jī)連桿體1—連桿體2—連桿蓋3—螺栓4—軸瓦5—螺母6—軸套本課件是可編輯的正常PPT課件構(gòu)件是機(jī)構(gòu)中的運(yùn)動(dòng)單元體，如圖所示內(nèi)燃機(jī)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中的曲柄、連桿、活塞、機(jī)體等。22內(nèi)燃機(jī)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)1—曲軸2—連桿3—活塞（滑塊）4—?dú)飧祝C(jī)體）本課件是可編輯的正常PPT課件零件與構(gòu)件的區(qū)別在于：零件是最小的制造單元，構(gòu)件是運(yùn)動(dòng)單元。構(gòu)件可以是一個(gè)獨(dú)立的零件，也可以由若干零件組成。零件、構(gòu)件、機(jī)構(gòu)、機(jī)器、機(jī)械的關(guān)系如圖所示。23零件、構(gòu)件、機(jī)構(gòu)、機(jī)器、機(jī)械的關(guān)系本課件是可編輯的正常PPT課件二、機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性和承載能力1.機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性機(jī)械零件的結(jié)構(gòu)工藝性是指在進(jìn)行零件設(shè)計(jì)時(shí)，從選材、毛坯制造、機(jī)械加工、裝配以及維修保養(yǎng)等方面所考慮的工藝問題。機(jī)械零件具有良好的結(jié)構(gòu)工藝性，是指在既定的生產(chǎn)條件下，能夠方便而經(jīng)濟(jì)地將其生產(chǎn)出來，并方便地裝配成機(jī)器這一特性。24本課件是可編輯的正常PPT課件2.機(jī)械零件的承載能力為了保證機(jī)械零件在載荷作用下能夠正常工作，必須要求每個(gè)零件都具有足夠的承受載荷的能力，簡(jiǎn)稱承載能力。如圖所示的電動(dòng)葫蘆，它的起吊量受其承載能力的限制；如圖所示汽車輪胎的緊固螺栓，在使用過程中需要具有一定的承載能力，以保障車上人員的安全。25電梯的承載能力電動(dòng)葫蘆汽車輪胎的緊固螺栓本課件是可編輯的正常PPT課件三、摩擦、磨損和潤(rùn)滑摩擦是自然界普遍存在的現(xiàn)象。兩個(gè)相互接觸的表面發(fā)生相對(duì)運(yùn)動(dòng)或具有相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，在接觸表面間產(chǎn)生的阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的現(xiàn)象稱為摩擦。阻礙相對(duì)運(yùn)動(dòng)或相對(duì)運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力稱為摩擦力。26本課件是可編輯的正常PPT課件摩擦的分類方法很多，常見的分類方法如圖所示。27摩擦的分類方法本課件是可編輯的正常PPT課件1.摩擦的應(yīng)用在工程和生活中，摩擦有其有利的一面。例如，舉重運(yùn)動(dòng)員在抓舉前要抹防滑粉，從而增大手握杠鈴桿時(shí)的摩擦力；自行車上的制動(dòng)裝置也利用了摩擦。28舉重自行車上的制動(dòng)裝置本課件是可編輯的正常PPT課件2.減小摩擦的方法一切進(jìn)行相對(duì)運(yùn)動(dòng)的機(jī)械零部件表面間都存在摩擦現(xiàn)象，都會(huì)產(chǎn)生磨損。為了防止零件因磨損而失效，需要進(jìn)行潤(rùn)滑，即在兩摩擦面間加入能減小摩擦、減輕磨損的物質(zhì)，這些物質(zhì)就是潤(rùn)滑劑。摩擦與潤(rùn)滑在很多情況下是密不可分的，因此要研究和掌握摩擦規(guī)律，趨利避害，通過潤(rùn)滑來減小摩擦，從而提高機(jī)械效率，減輕磨損，延長(zhǎng)機(jī)械使用壽命。29本課件是可編輯的正常PPT課件第1章桿件的靜力分析30§1-1力的概念與基本性質(zhì)§1-2力矩、力偶、力的平移約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用§1-3平面力系的平衡方程及應(yīng)用§1-4本課件是可編輯的正常PPT課件§1-1

力的概念與基本性質(zhì)31本課件是可編輯的正常PPT課件一、力的概念力是使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化或使物體產(chǎn)生變形的物體間的相互作用，力的作用效果如圖所示。實(shí)踐表明，力對(duì)物體的作用效果取決于力的三要素：力的大小、方向和作用點(diǎn)，如圖所示。32力的作用效果a）踢出的足球b）彈簧受壓后發(fā)生壓縮變形本課件是可編輯的正常PPT課件33力的三要素本課件是可編輯的正常PPT課件二、力的基本性質(zhì)1.作用與反作用公理（公理1）如圖所示，用繩子懸掛一個(gè)重物，繩子給重物一個(gè)向上的力

F，同時(shí)重物也給繩子一個(gè)向下的力F′，F(xiàn)

與

F′等值、反向、共線。若繩子被剪斷，則

F

與

F′同時(shí)消失。由此得到作用與反作用公理：兩個(gè)物體間的作用力與反作用力總是同時(shí)存在、同時(shí)消失，且大小相等、方向相反，其作用線在同一直線上，分別作用在這兩個(gè)物體上。34作用與反作用公理示意圖本課件是可編輯的正常PPT課件2.二力平衡公理（公理2）如圖所示，重10N的書本放在桌子上，它受到重力

G

和支持力

N

的作用而處于平衡狀態(tài)。顯然，G=-N=10N（負(fù)號(hào)說明書所受重力

G

的方向與書所受支持力

N的方向相反），即兩力等值、反向、共線。35二力平衡公理示意圖本課件是可編輯的正常PPT課件由此可以得到二力平衡公理：作用于同一剛體上的兩個(gè)力，使剛體平衡的充分且必要條件是這兩個(gè)力大小相等、方向相反，且作用在同一條直線上。需要指出的是，二力平衡條件只適用于剛體。剛體是指在力的作用下形狀和大小都保持不變的物體（理想模型）。對(duì)于變形體，二力平衡條件只是必要的，而非充分的。36受等值、反向、共線的兩個(gè)壓力作用的繩索不能保持平衡本課件是可編輯的正常PPT課件3.力的平行四邊形公理（公理3）由下圖可以得到力的平行四邊形公理：作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力，可以合成為一個(gè)合力，合力也作用于該點(diǎn)上，其大小和方向可用以這兩個(gè)力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對(duì)角線來表示。推論（三力平衡匯交定理）：若作用于物體同一平面上的三個(gè)互不平行的力使物體平衡，

則它們的作用線必匯交于一點(diǎn)。37人力隊(duì)伍與大象運(yùn)送貨物本課件是可編輯的正常PPT課件§1-2力矩、力偶、力的平移38本課件是可編輯的正常PPT課件一、力矩1.力對(duì)點(diǎn)的矩以用扳手?jǐn)Q螺母為例，人們用F

與

h

的乘積作為力

F

使螺母繞點(diǎn)

O

轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的度量，點(diǎn)

O

稱為矩心，距離

h

稱為

F

對(duì)點(diǎn)

O

的力臂。力

F

對(duì)點(diǎn)

O

的矩定義為：力的大小

F

與力臂h

的乘積，用符號(hào)

MO（F）表示。通常規(guī)定：力使物體繞矩心逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，力矩為正，反之為負(fù)。在國(guó)際單位制中，力矩的單位為?！っ祝∟·m）。MO（F）=±F·h39本課件是可編輯的正常PPT課件2.合力矩定理平面匯交力系的合力對(duì)平面內(nèi)任意點(diǎn)的矩，等于力系中各分力對(duì)同一點(diǎn)力矩的代數(shù)和。即其中，40本課件是可編輯的正常PPT課件3.力矩的平衡條件在日常生活和生產(chǎn)中，常會(huì)遇到繞定點(diǎn)（軸）轉(zhuǎn)動(dòng)的物體（這種物體通常稱為杠桿）平衡的情況，如圖所示的桿秤、汽車制動(dòng)踏板等。41力矩平衡實(shí)例a）桿秤b）汽車制動(dòng)踏板本課件是可編輯的正常PPT課件二、力偶1.力偶的概念類似下圖中這樣一對(duì)等值、反向且不共線的平行力稱為力偶，用符號(hào)（F，F(xiàn)′）表示。兩個(gè)力作用線之間的垂直距離稱為力偶臂，兩個(gè)力作用線所確定的平面稱為力偶的作用面。42力偶實(shí)例本課件是可編輯的正常PPT課件實(shí)驗(yàn)表明，力偶對(duì)物體只能產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)，且當(dāng)力越大或力偶臂越大時(shí)，力偶使物體轉(zhuǎn)動(dòng)的效應(yīng)就越顯著。在平面問題中，將力偶中一個(gè)力的大小和力偶臂的乘積冠以正負(fù)號(hào)作為力偶對(duì)物體轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的度量，稱為力偶矩。用

M

或

M（F，F(xiàn)′）表示為M=±F·d力偶矩是代數(shù)量，一般規(guī)定：使物體逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)的力偶矩為正，反之為負(fù)。力偶矩的單位是N·m，讀作“牛米”。43本課件是可編輯的正常PPT課件2.力偶的特性44（1）力偶中的兩個(gè)力在力偶的作用面內(nèi)任意坐標(biāo)軸上的投影的代數(shù)和等于零，因而力偶無合力，同時(shí)也不能和一個(gè)力平衡，力偶只能用力偶來平衡。01（2）力偶對(duì)其作用面內(nèi)任意點(diǎn)的矩恒為常數(shù)，且等于力偶矩，與矩心的位置無關(guān)。02本課件是可編輯的正常PPT課件推論1：力偶可在其作用面內(nèi)任意移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，而不改變它對(duì)物體的作用效果。推論2：同時(shí)改變力偶中力的大小和力偶臂的長(zhǎng)短，只要保持力偶矩的大小和力偶的轉(zhuǎn)向不變，就不會(huì)改變力偶對(duì)物體的作用效果。45力偶在其作用面內(nèi)任意移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)本課件是可編輯的正常PPT課件三、力向一點(diǎn)平移如圖a所示，F(xiàn)

是作用在剛體上點(diǎn)

A

的一個(gè)力，

點(diǎn)

O

是剛體上力的作用面內(nèi)的任意點(diǎn)，在點(diǎn)

O加上兩個(gè)等值、反向的力

F′和

F″，并使這兩個(gè)力與力

F

平行且F=F′=F″，如圖b所示。顯然，由力

F、F′和

F″組成的新力系與原來的一個(gè)力

F等效。46力的等效a）A點(diǎn)作用力b）O點(diǎn)加兩個(gè)等值、反向的力c）O點(diǎn)的等效力系本課件是可編輯的正常PPT課件這三個(gè)力可以看作是一個(gè)作用于點(diǎn)

O

的力

F′和一個(gè)力偶（F，F(xiàn)″）。這樣，原來作用在點(diǎn)

A

上的力

F，現(xiàn)在被力F′和力偶（F，F(xiàn)″）等效替換。由此可見，把作用在點(diǎn)

A

上的力

F

平移到點(diǎn)

O

時(shí)，若要使其與作用在點(diǎn)

A

上時(shí)等效，必須同時(shí)加上一個(gè)相應(yīng)的力偶（F，F(xiàn)″），這個(gè)力偶稱為附加力偶，如圖c所示，此附加力偶矩的大小為M=MO（F）=-F·Ld上式說明，附加力偶矩的大小及轉(zhuǎn)向與力F

對(duì)點(diǎn)

O

的矩相同。由此得到力的平移定理：若將作用在剛體某點(diǎn)上的力平移到剛體上任意點(diǎn)而不改變?cè)Φ淖饔眯Ч?，則必須同時(shí)附加一個(gè)力偶，這個(gè)力偶的力偶矩等于原來的力對(duì)新作用點(diǎn)的矩。47本課件是可編輯的正常PPT課件§1-3約束、約束力、力系和受力圖的應(yīng)用48本課件是可編輯的正常PPT課件一、約束與約束力1.約束與約束力的概念對(duì)非自由物體的限制稱為約束。自由物體和非自由物體如圖所示。當(dāng)物體沿約束所能限制的方向有運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)時(shí)，約束為了阻礙物體的運(yùn)動(dòng)，必然對(duì)物體產(chǎn)生力的作用，這種力稱為約束力。49自由物體和非自由物體本課件是可編輯的正常PPT課件2.常見的約束及其約束力常見的約束及其約束力見下表。50常見的約束及其約束力本課件是可編輯的正常PPT課件51常見的約束及其約束力本課件是可編輯的正常PPT課件52常見的約束及其約束力本課件是可編輯的正常PPT課件53常見的約束及其約束力本課件是可編輯的正常PPT課件54常見的約束及其約束力本課件是可編輯的正常PPT課件二、力系作用在物體上的所有的力稱為力系。在工程中，作用在物體上的力系往往有多種形式。如果力系中的各力作用在同一平面內(nèi)，則稱為平面力系。平面力系又分為平面匯交力系、平面平行力系和平面一般力系。如果力系中的各力不是作用在同一平面內(nèi)，則稱為空間力系。55本課件是可編輯的正常PPT課件平面力系的分類與力學(xué)模型見下表。56平面力系的分類與力學(xué)模型本課件是可編輯的正常PPT課件三、桿件的受力分析與受力圖主動(dòng)力與約束力都是物體所受的外力，研究物體的平衡狀態(tài)就是研究外力之間的關(guān)系。為了分析某一物體的受力情況，往往需要解除限制該物體運(yùn)動(dòng)的全部約束，把該物體從與它相聯(lián)系的周圍物體中分離出來，這樣分離出來的物體稱為隔離體。然后，將周圍各物體對(duì)隔離體的各種作用力（包括主動(dòng)力與約束力）全部用力的矢量線表示在隔離體上。這種畫有隔離體及其所受的全部作用力的簡(jiǎn)圖稱為物體的受力圖。57本課件是可編輯的正常PPT課件畫物體受力圖的方法與步驟如下：58（1）取隔離體（研究對(duì)象），找其接觸點(diǎn)（研究對(duì)象與周圍物體的連接關(guān)系）。（2）畫出研究對(duì)象所受的全部主動(dòng)力（使物體產(chǎn)生運(yùn)動(dòng)或運(yùn)動(dòng)趨勢(shì)的力）。（3）在接觸點(diǎn)存在約束的地方，按約束類型逐一畫出約束力。畫約束力時(shí)，應(yīng)取消約束，而用約束力來代替它的作用。本課件是可編輯的正常PPT課件§1-4平面力系的平衡方程及應(yīng)用59本課件是可編輯的正常PPT課件一、平面力系的分析方法1.力的分解與投影將一個(gè)力化作等效的兩個(gè)或兩個(gè)以上分力的過程，稱為力的分解。工程中最常用的是正交分解法，即分解成兩個(gè)相互垂直的分力，如圖所示。需要注意的是，力的分解是矢量分解的概念，分解后的力

F1

和

F2

是矢量（既有大小，又有方向）。60力的分解本課件是可編輯的正常PPT課件為了能用代數(shù)計(jì)算方法求合力，需引入力在坐標(biāo)軸上的投影這一概念。力在直角坐標(biāo)軸上的投影類似于物體的平行投影，如圖所示。61力在直角坐標(biāo)軸上的投影本課件是可編輯的正常PPT課件力的投影為代數(shù)量，其正負(fù)號(hào)規(guī)定為：投影的指向與坐標(biāo)軸的方向相同為正，反之為負(fù)。由直角三角形

ACB

可以得到投影的計(jì)算公式為Fx=Fcosα，F(xiàn)y=Fcosβ=Fsinα當(dāng)力在坐標(biāo)軸上的投影

Fx

和

Fy

都已知時(shí)，力

F

的大小和方向可按以下公式確定：式中，α

表示力

F

與

x

軸正向的夾角，β

表示力

F

與y軸正向的夾角。62本課件是可編輯的正常PPT課件2.平面一般力系的簡(jiǎn)化如圖所示，

設(shè)剛體上作用有平面一般力系（F1、F2、…、Fn），在平面內(nèi)任取一點(diǎn)

O

作為簡(jiǎn)化中心。63剛體受力的簡(jiǎn)化本課件是可編輯的正常PPT課件根據(jù)力的平移定理，將力系中的各力分別平移到簡(jiǎn)化中心

O，得到一個(gè)平面匯交力系和一個(gè)附加力偶系（平面一般力系向已知中心點(diǎn)簡(jiǎn)化后得到一個(gè)力和一個(gè)力偶）：F′=F′1+F′2+…+Fn′MO=M1+M2+…+Mn或MO=MO（F1）+MO（F2）+…+MO（Fn）64本課件是可編輯的正常PPT課件二、平面力系的平衡方程1.平面一般力系的平衡方程由平面一般力系的簡(jiǎn)化結(jié)果可知：若平面一般力系平衡，則作用于簡(jiǎn)化中心的平面匯交力系和附加力偶系也必須同時(shí)滿足平衡條件。由此可知，物體在平面一般力系作用下，既不發(fā)生移動(dòng)，也不發(fā)生轉(zhuǎn)動(dòng)的靜力平衡條件為：各力在任意兩個(gè)相互垂直的坐標(biāo)軸上的分量的代數(shù)和均為零，且力系中各力對(duì)平面內(nèi)任一點(diǎn)的力矩的代數(shù)和也等于零。65本課件是可編輯的正常PPT課件平面一般力系平衡必須同時(shí)滿足下表中的三個(gè)平衡方程，這三個(gè)方程彼此獨(dú)立，可求解三個(gè)未知量。66平面一般力系的平衡方程本課件是可編輯的正常PPT課件2.平面平行力系的簡(jiǎn)化與平衡方程平面平行力系是平面一般力系的特例。如取

y

軸平行于各力作用線，則各力在x軸上的投影恒等于零，即∑Fix≡0。平面平行力系的平衡方程見下表。67平面平行力系本課件是可編輯的正常PPT課件68

平面平行力系的平衡方程本課件是可編輯的正常PPT課件第2章直桿的基本變形69§2-1材料力學(xué)基礎(chǔ)§2-2直桿軸向拉伸與壓縮及應(yīng)力分析材料的力學(xué)性能及安全校核§2-3連接件的剪切與擠壓§2-4本課件是可編輯的正常PPT課件第2章直桿的基本變形70§2-5圓軸扭轉(zhuǎn)§2-6直梁彎曲組合變形§2-7本課件是可編輯的正常PPT課件§2-1材料力學(xué)基礎(chǔ)71本課件是可編輯的正常PPT課件一、材料力學(xué)的研究模型材料力學(xué)研究的對(duì)象是固體材料構(gòu)件，它是由金屬及其合金、工程塑料、復(fù)合材料、陶瓷、混凝土、聚合物等各種固體材料制成的構(gòu)件，在載荷作用下將產(chǎn)生變形，故又稱為變形固體。變形固體的形式很多，進(jìn)行簡(jiǎn)化之后，大致可歸納為四類：桿件、板、殼和塊，如圖所示。72本課件是可編輯的正常PPT課件73變形固體的形式本課件是可編輯的正常PPT課件二、變形固體的變形741.彈性變形任何構(gòu)件受到外力作用后都會(huì)產(chǎn)生變形，當(dāng)外力卸除后構(gòu)件變形能完全消除的稱為彈性變形。材料這種能消除由外力引起的變形的性能，稱為彈性。在工程中，一般把桿件的變形限制在彈性變形范圍內(nèi)。2.塑性變形如果外力作用超過彈性范圍，卸除外力后，桿件的變形不能完全消除而殘留一部分，這部分不能消除的變形稱為塑性變形。材料產(chǎn)生塑性變形的性能，稱為塑性。本課件是可編輯的正常PPT課件三、構(gòu)件安全性指標(biāo)1.強(qiáng)度要求強(qiáng)度是指構(gòu)件抵抗破壞的能力。所謂強(qiáng)度要求，是指構(gòu)件承受載荷作用后不發(fā)生破壞（即不發(fā)生斷裂或塑性變形）時(shí)應(yīng)具有的足夠的強(qiáng)度。2.剛度要求剛度是指構(gòu)件抵抗變形的能力。所謂剛度要求，是指構(gòu)件承受載荷作用后不發(fā)生過大變形時(shí)構(gòu)件應(yīng)具有的足夠的剛度。75本課件是可編輯的正常PPT課件3.穩(wěn)定性要求穩(wěn)定性是指構(gòu)件受外力作用時(shí)能在原有的幾何形狀下保持平衡狀態(tài)的能力。所謂穩(wěn)定性要求，是指構(gòu)件具有足夠的穩(wěn)定性，以保證在規(guī)定的使用條件下不喪失穩(wěn)定性而破壞。76本課件是可編輯的正常PPT課件四、桿件變形的基本形式工程中的桿件會(huì)受到各種形式的外力作用，因此桿件變形形式也是各式各樣的。桿件的基本變形形式有四種，見下表，工程中比較復(fù)雜的桿件變形一般是由這四種基本變形形式構(gòu)成的組合變形。77桿件的基本變形形式本課件是可編輯的正常PPT課件78桿件的基本變形形式本課件是可編輯的正常PPT課件§2-2直桿軸向拉伸與壓縮及應(yīng)力分析79本課件是可編輯的正常PPT課件一、內(nèi)力1.內(nèi)力的概念當(dāng)材料變形時(shí)，桿件內(nèi)部質(zhì)點(diǎn)之間產(chǎn)生了用來抵抗變形、企圖使材料恢復(fù)原狀的抵抗力，這種因外力作用而引起的桿件內(nèi)部之間的相互作用力，稱為附加內(nèi)力，簡(jiǎn)稱內(nèi)力。外力越大，內(nèi)力相應(yīng)增大，變形也就越大，當(dāng)內(nèi)力超過一定限度時(shí)，桿件就會(huì)被破壞。內(nèi)力是由外力作用引起的，不同的外力會(huì)引起不同的內(nèi)力，軸向拉、壓變形時(shí)的內(nèi)力稱為軸力，如圖所示。80本課件是可編輯的正常PPT課件81軸力本課件是可編輯的正常PPT課件2.內(nèi)力的計(jì)算——截面法如圖所示，桿件在發(fā)生拉壓變形時(shí)，橫截面上的內(nèi)力是指橫截面上所分布內(nèi)力的合力。求內(nèi)力時(shí)，在受軸向拉力

F的桿件上作任意橫截面

m—m，取左段部分為研究對(duì)象，并以內(nèi)力的合力

FN

代替右段對(duì)左段的作用力。82截面法計(jì)算內(nèi)力a）受力圖b）左段內(nèi)力c）右段內(nèi)力本課件是可編輯的正常PPT課件設(shè)

FN

的方向如上圖b所示，由共線力系的平衡條件∑Fix=0得FN-F=0FN=F（合力FN

的方向與圖示方向相同）若取右段部分為研究對(duì)象，同理，由共線力系的平衡條件∑Fix=0得F-FN=0FN=F（合力

FN

的方向與圖示方向相同）取上述桿件的一部分作為研究對(duì)象，利用靜力平衡方程求內(nèi)力的方法稱為截面法。截面法是求內(nèi)力的基本方法，不同變形形式下的內(nèi)力都可以用此方法求解。83本課件是可編輯的正常PPT課件二、應(yīng)力工程上常用應(yīng)力來衡量構(gòu)件受力的強(qiáng)弱程度。構(gòu)件在外力作用下，單位面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。在某個(gè)截面上，與該截面垂直的應(yīng)力稱為正應(yīng)力，與該截面相切的應(yīng)力稱為切應(yīng)力。由于拉伸或壓縮時(shí)內(nèi)力與橫截面垂直，故其應(yīng)力為正應(yīng)力。正應(yīng)力用字母σ

表示，工程上常采用兆帕（MPa）作為應(yīng)力單位。1Pa=1N/m2，1MPa=1N/mm21GPa=103MPa=106kPa=109Pa84本課件是可編輯的正常PPT課件大量試驗(yàn)證明，桿件在進(jìn)行軸向拉伸或壓縮時(shí)，其伸長(zhǎng)或縮短變形是均勻的。軸力在橫截面上的分布也是均勻的。若橫截面面積為

A，該橫截面上的軸力為

FN，則正應(yīng)力σ

用下式計(jì)算：式中

σ——桿件橫截面上的正應(yīng)力，Pa；

FN——桿件橫截面上的軸力，N；

A——桿件橫截面面積，m2。σ

的正負(fù)規(guī)定與軸力相同，拉伸時(shí)的應(yīng)力為拉應(yīng)力，用正號(hào)（+）表示；壓縮時(shí)的應(yīng)力為壓應(yīng)力，用負(fù)號(hào)（-）表示。85本課件是可編輯的正常PPT課件三、變形與應(yīng)變等直桿受軸向拉伸（壓縮）時(shí)，將引起軸（縱）向尺寸和橫向尺寸的變化。設(shè)等直桿的原長(zhǎng)為

Lo，橫向尺寸為

d，受拉（壓）后，桿件的長(zhǎng)度為

Lu，橫向尺寸為

d1。若僅研究軸向尺寸的變化，則其軸向變形（絕對(duì)變形）為ΔL=Lu-Lo對(duì)于拉桿，ΔL

為正值；對(duì)于壓桿，ΔL

為負(fù)值。86拉桿壓桿本課件是可編輯的正常PPT課件絕對(duì)變形只能表示桿件變形的大小，不能表示桿件變形的程度。為了消除桿件長(zhǎng)度的影響，通常以絕對(duì)變形除以原長(zhǎng)得到單位長(zhǎng)度上的變形量——線應(yīng)變（相對(duì)變形）來度量桿件的變形程度，用符號(hào)ε

表示為ε=ΔL/Lo=（Lu-Lo）/Lo式中，ε無單位，通常用百分?jǐn)?shù)表示。對(duì)于拉桿，ε為正值；對(duì)于壓桿，ε為負(fù)值。桿件拉伸或壓縮時(shí)，變形和應(yīng)力之間存在著一定關(guān)系。試驗(yàn)表明：當(dāng)桿件橫截面上的正應(yīng)力不超過一定限度時(shí)，桿件的正應(yīng)力σ

與軸向線應(yīng)變?chǔ)懦烧?，這一關(guān)系稱為胡克定律。即σ=εE常數(shù)

E

稱為材料的彈性模量，它反映了材料的彈性性能。材料的

E

值越大，變形越小，所以它是衡量材料抵抗彈性變形能力的一個(gè)指標(biāo)。87本課件是可編輯的正常PPT課件§2-3材料的力學(xué)性能及安全校核88本課件是可編輯的正常PPT課件一、材料的力學(xué)性能及其應(yīng)用1.強(qiáng)度及其應(yīng)用金屬材料在靜載荷作用下抵抗塑性變形或斷裂的能力稱為強(qiáng)度。強(qiáng)度的大小用應(yīng)力表示。根據(jù)載荷的作用方式不同，強(qiáng)度可分為抗拉強(qiáng)度、抗壓強(qiáng)度、抗剪強(qiáng)度、抗扭強(qiáng)度和抗彎強(qiáng)度。通常以抗拉強(qiáng)度代表材料的強(qiáng)度指標(biāo)。89本課件是可編輯的正常PPT課件2.塑性及其應(yīng)用材料受力后斷裂前產(chǎn)生塑性變形的能力稱為塑性。塑性通常用斷后伸長(zhǎng)率A（試樣拉斷后，標(biāo)距的伸長(zhǎng)量與原始標(biāo)距之比的百分率）和斷面收縮率

Z（試樣拉斷后，頸縮處橫截面面積變化量與原始橫截面面積之比的百分率）來衡量。金屬材料的斷后伸長(zhǎng)率和斷面收縮率越高，材料的塑性越好。塑性好的材料易于進(jìn)行變形加工（如冷彎、冷擠壓等），而且在受力過大時(shí)，首先發(fā)生塑性變形而不會(huì)突然斷裂，因此比較安全。90本課件是可編輯的正常PPT課件3.硬度及其應(yīng)用材料抵抗局部變形，特別是塑性變形、壓痕或劃痕的能力稱為硬度。它是衡量材料軟硬程度的指標(biāo)。硬度越高，材料的耐磨性越好。機(jī)械加工中所用的刀具、量具、模具以及大多數(shù)機(jī)械零件都應(yīng)具備足夠的硬度，以保證其使用性能和壽命，否則很容易因磨損而失效。因此，硬度是金屬材料一項(xiàng)非常重要的力學(xué)性能。硬度常用布氏硬度（HBW）、洛氏硬度（HRA、HRBW、HRC）和維氏硬度（HV）表示。91本課件是可編輯的正常PPT課件4.沖擊韌性及其應(yīng)用機(jī)械零件在工作中往往要受到?jīng)_擊載荷的作用。制造此類零件所用的材料必須考慮其抗沖擊載荷的能力。金屬材料所具備的這種抵抗沖擊載荷作用而不被破壞的能力稱為沖擊韌性。92本課件是可編輯的正常PPT課件二、靜載拉壓力學(xué)試驗(yàn)1.拉伸時(shí)的應(yīng)力

-

應(yīng)變曲線（1）低碳鋼根據(jù)低碳鋼材料的等截面直桿拉伸試驗(yàn)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線圖可知，拉伸過程可分為彈性變形階段、屈服階段、強(qiáng)化階段和頸縮階段。（2）鑄鐵鑄鐵等脆性材料拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線如圖b所示，它們沒有明顯的線性階段和屈服階段，在應(yīng)力不大的情況下就突然斷裂。93本課件是可編輯的正常PPT課件94低碳鋼件和鑄鐵件拉伸時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線a）低碳鋼件b）鑄鐵件本課件是可編輯的正常PPT課件2.壓縮時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線（1）低碳鋼如圖a所示為低碳鋼Q235壓縮時(shí)的應(yīng)力

-

應(yīng)變曲線。從圖中可以看出，低碳鋼在壓縮時(shí)的比例極限、屈服強(qiáng)度和彈性模量均與拉伸時(shí)大致相同。但在達(dá)到屈服強(qiáng)度以后，不存在抗壓強(qiáng)度。由于機(jī)械中的構(gòu)件都不允許發(fā)生塑性變形，因此，對(duì)于低碳鋼可不進(jìn)行壓縮試驗(yàn)，其壓縮時(shí)的力學(xué)性能可直接引用拉伸試驗(yàn)的結(jié)果。95本課件是可編輯的正常PPT課件96低碳鋼件和鑄鐵件壓縮時(shí)的應(yīng)力-應(yīng)變曲線a）低碳鋼件b）鑄鐵件本課件是可編輯的正常PPT課件（2）鑄鐵如上圖b所示為鑄鐵壓縮時(shí)的應(yīng)力

-

應(yīng)變曲線。從圖中可以看出，鑄鐵壓縮時(shí)的應(yīng)力

-

應(yīng)變曲線無明顯的線性部分，因此只能認(rèn)為近似符合胡克定律。此外，也不存在屈服強(qiáng)度。鑄鐵的抗壓強(qiáng)度遠(yuǎn)高于其拉伸時(shí)的抗拉強(qiáng)度。脆性材料價(jià)格低廉、抗壓能力強(qiáng)，適宜制造承受壓力的構(gòu)件。特別是鑄鐵堅(jiān)硬耐磨，有良好的吸振能力，且易于澆鑄成形狀復(fù)雜的零件，因此，常用于制造機(jī)器底座、軸承座、機(jī)床床身及導(dǎo)軌、夾具體等受壓零件。97本課件是可編輯的正常PPT課件3.塑性材料和脆性材料力學(xué)性能的主要區(qū)別（1）塑性材料斷裂前有顯著的塑性變形，還有明顯的屈服現(xiàn)象，而脆性材料在變形很小時(shí)突然斷裂，無屈服現(xiàn)象。（2）塑性材料拉伸和壓縮時(shí)的比例極限、屈服強(qiáng)度和彈性模量均相同，因?yàn)樗苄圆牧弦话悴辉试S達(dá)到屈服強(qiáng)度，所以其抵抗拉伸和壓縮的能力相同。脆性材料抵抗拉伸的能力遠(yuǎn)低于抵抗壓縮的能力。98本課件是可編輯的正常PPT課件三、應(yīng)力集中現(xiàn)象由于工程實(shí)際的需要，工程上有些零件經(jīng)常有切口、開槽、螺紋、油孔和臺(tái)肩等，造成橫截面尺寸發(fā)生突然變化。當(dāng)其受軸向拉伸或壓縮時(shí)，由實(shí)驗(yàn)和理論證明，橫截面上的應(yīng)力不是均勻分布的。如圖所示，構(gòu)件開有圓孔或帶有切口，當(dāng)其受軸向拉伸時(shí)，通過光測(cè)彈性力學(xué)的實(shí)驗(yàn)分析可以證明，在圓孔或切口附近的局部區(qū)域內(nèi)，應(yīng)力急劇增大，而在離開這一區(qū)域稍遠(yuǎn)的地方，應(yīng)力迅速降低而趨于均勻。這種因構(gòu)件外形突然變化而引起局部應(yīng)力急劇增大的現(xiàn)象，稱為應(yīng)力集中。99本課件是可編輯的正常PPT課件100帶有圓孔或切口的構(gòu)件a）構(gòu)件帶圓孔b）構(gòu)件帶切口本課件是可編輯的正常PPT課件四、交變應(yīng)力機(jī)器中有許多零件，

其工作時(shí)的應(yīng)力做周期性變化。

如圖b所示為橫截面邊緣某點(diǎn)

A

在旋轉(zhuǎn)中的應(yīng)力變化情況。構(gòu)件中這種隨時(shí)間周期性變化的應(yīng)力稱為交變應(yīng)力。101火車輪軸及其工作應(yīng)力a）受力分析b）工作應(yīng)力曲線本課件是可編輯的正常PPT課件金屬材料在交變應(yīng)力作用下，其破壞形式與靜載荷作用下截然不同。在交變應(yīng)力作用下，構(gòu)件內(nèi)的最大應(yīng)力雖遠(yuǎn)低于靜載荷下的抗拉強(qiáng)度，甚至低于屈服強(qiáng)度，但經(jīng)過多次應(yīng)力循環(huán)以后，即使是靜載荷下塑性很好的材料，也可能發(fā)生脆性斷裂，在破壞的斷口處沒有明顯的塑性變形，這種現(xiàn)象稱為材料的疲勞破壞。102本課件是可編輯的正常PPT課件五、疲勞強(qiáng)度彈簧、曲軸、齒輪等機(jī)械零件在工作過程中所受載荷的大小、方向隨時(shí)間做周期性變化，在金屬材料內(nèi)部引起的應(yīng)力發(fā)生周期性的波動(dòng)。此時(shí)，零件所承受的載荷為交變載荷，承受的應(yīng)力雖低于材料的屈服強(qiáng)度，但經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間的工作后，仍會(huì)產(chǎn)生裂紋或突然發(fā)生斷裂，這樣的斷裂現(xiàn)象稱為疲勞斷裂。金屬材料抵抗交變載荷作用而不產(chǎn)生破壞的能力稱為疲勞強(qiáng)度，用符號(hào)

R-1

表示。疲勞強(qiáng)度與強(qiáng)度、塑性一樣，也是材料的力學(xué)性能之一。103本課件是可編輯的正常PPT課件六、危險(xiǎn)應(yīng)力和工作應(yīng)力前面討論桿件軸向拉伸和壓縮時(shí)，截面的應(yīng)力是指構(gòu)件工作時(shí)由載荷引起的實(shí)際應(yīng)力，稱為工作應(yīng)力。工程上把材料喪失正常工作能力的應(yīng)力稱為危險(xiǎn)應(yīng)力或極限應(yīng)力，以σ°表示。所謂正常工作，是指構(gòu)件不發(fā)生塑性變形或斷裂現(xiàn)象。對(duì)于塑性材料來說，因其達(dá)到下屈服強(qiáng)度

ReL

時(shí)將產(chǎn)生較大塑性變形或斷裂，所以σ°=ReL。對(duì)于脆性材料來說，因其達(dá)到抗拉強(qiáng)度

Rm

時(shí)將產(chǎn)生較大塑性變形或斷裂，所以σ°=Rm

。104本課件是可編輯的正常PPT課件七、許用應(yīng)力、安全系數(shù)和安全校核1.許用應(yīng)力［σ］在實(shí)際工作中，需要考慮一定的強(qiáng)度儲(chǔ)備，特別是那些一旦被破壞就會(huì)造成停產(chǎn)、人身或設(shè)備事故等嚴(yán)重后果的重要構(gòu)件，更應(yīng)該有較大的強(qiáng)度儲(chǔ)備。為此，可把危險(xiǎn)應(yīng)力σ°除以一個(gè)大于1的系數(shù)

n，并將所得結(jié)果作為材料的許用應(yīng)力，用［σ］表示，即［σ］=σ°/n105本課件是可編輯的正常PPT課件2.安全系數(shù)

n——構(gòu)件工作的安全儲(chǔ)備塑性材料和脆性材料的安全性能指標(biāo)見下表。106塑性材料和脆性材料的安全性能指標(biāo)本課件是可編輯的正常PPT課件3.安全校核為了保證拉（壓）桿不會(huì)因強(qiáng)度不夠而失去正常工作能力，必須使其最大正應(yīng)力（工作應(yīng)力）不超過材料在拉伸（壓縮）時(shí)的許用應(yīng)力［σ］，即σ=FN/A≤［σ］上式稱為拉壓強(qiáng)度條件方程，利用其可以對(duì)工程中材料校核強(qiáng)度。校核強(qiáng)度就是在桿件材料的許用應(yīng)力［σ］、橫截面面積

A

以及所受載荷都已知的條件下，驗(yàn)算桿件的強(qiáng)度是否足夠，即用強(qiáng)度條件判斷桿件能否安全工作。107本課件是可編輯的正常PPT課件§2-4連接件的剪切與擠壓108本課件是可編輯的正常PPT課件一、剪切1.剪切變形的定義如圖所示，當(dāng)構(gòu)件工作時(shí)，鉚釘?shù)膬蓚?cè)面上受到一對(duì)大小相等、方向相反、作用線平行且相距很近的外力作用，這時(shí)兩力作用線之間的截面發(fā)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，這種變形稱為剪切變形。產(chǎn)生相對(duì)錯(cuò)動(dòng)的截面稱為剪切面，它平行于作用力的作用線，位于構(gòu)成剪切的兩力之間。109剪切變形本課件是可編輯的正常PPT課件2.剪切變形的特點(diǎn)（1）受力特點(diǎn)：作用在構(gòu)件兩側(cè)面上的外力的合力大小相等、方向相反，作用線平行且相距很近。（2）變形特點(diǎn)：介于兩作用力之間的各截面，有沿作用力方向發(fā)生相對(duì)移動(dòng)的趨勢(shì)，如圖所示。110剪切變形特點(diǎn)本課件是可編輯的正常PPT課件3.受剪面的判斷以下圖所示鉚釘連接中的鉚釘為例進(jìn)行分析。用截面法將鉚釘沿其截面

m—m

假想截開，取任一部分為研究對(duì)象，由平衡方程可得FQ=F這個(gè)平行于截面的內(nèi)力稱為剪力，用

FQ

表示，受剪面即為該斷面。111鉚釘受力分析本課件是可編輯的正常PPT課件其平行于截面的應(yīng)力稱為切應(yīng)力，用符號(hào)τ

表示。切應(yīng)力在剪切面上的分布情況比較復(fù)雜，為了計(jì)算簡(jiǎn)便，工程中通常采用以實(shí)驗(yàn)、經(jīng)驗(yàn)為基礎(chǔ)的實(shí)用計(jì)算，即近似地認(rèn)為切應(yīng)力在剪切面上是均勻分布的，于是有τ=FQ/A式中τ——切應(yīng)力，MPa；

FQ——剪切面上的剪力，N；

A——剪切面面積，mm2。112本課件是可編輯的正常PPT課件二、擠壓1.擠壓變形的定義連接件和被連接件因接觸面相互壓緊而變形的現(xiàn)象稱為擠壓變形。連接件發(fā)生剪切變形的同時(shí)都伴隨著擠壓變形。擠壓力過大時(shí)，在接觸面的局部范圍內(nèi)將發(fā)生變形或被壓潰。這種因擠壓力過大，連接件接觸面出現(xiàn)局部變形或壓潰的現(xiàn)象，稱為擠壓破壞，如圖所示為螺栓連接中的擠壓破壞。113螺栓連接中的擠壓破壞本課件是可編輯的正常PPT課件2.擠壓面的判斷擠壓面的計(jì)算面積Ajy

需根據(jù)擠壓面的形狀來確定。如圖所示的鍵連接中，擠壓面為平面，則擠壓面的計(jì)算面積按實(shí)際接觸面積計(jì)算，即

Ajy=lh；對(duì)于銷釘、鉚釘?shù)葓A柱形連接件，如圖所示，擠壓面為半圓柱面，則擠壓面的計(jì)算面積為半圓柱的正投影面積，即

Ajy=dt，常見剪切面、擠壓面的計(jì)算見下表。114本課件是可編輯的正常PPT課件115擠壓面為平面擠壓面為半圓柱面本課件是可編輯的正常PPT課件116常見剪切面、擠壓面的計(jì)算本課件是可編輯的正常PPT課件三、抗剪和抗擠壓強(qiáng)度條件及安全校核1.抗剪和抗擠壓強(qiáng)度條件（1）抗剪強(qiáng)度條件為保證連接件安全可靠地工作，要求切應(yīng)力不超過材料的許用切應(yīng)力。由此得出抗剪強(qiáng)度條件為τ=FQ/A≤［τ］式中，［τ］為材料的許用切應(yīng)力，單位為Pa或MPa。（2）抗擠壓強(qiáng)度條件為保證連接件具有足夠的抗擠壓強(qiáng)度而不被破壞，抗擠壓強(qiáng)度條件為σjy=Fjy/Ajy≤［σjy］式中，［σjy］為材料的許用擠壓應(yīng)力，單位為Pa或MPa。117本課件是可編輯的正常PPT課件2.安全校核（1）連接件的失效形式如圖所示的鉚釘連接結(jié)構(gòu)，連接件是短粗桿，受力后鉚釘有可能被剪斷。在拉力作用下，板和鉚釘之間相互擠壓，產(chǎn)生很大的接觸應(yīng)力，使鉚釘孔變大，鉚釘發(fā)生變形，從而使鉚釘也可能發(fā)生擠壓變形。由此得到連接件的失效形式主要包括剪斷和擠壓破壞。118鉚釘連接結(jié)構(gòu)本課件是可編輯的正常PPT課件（2）強(qiáng)度條件的應(yīng)用抗剪強(qiáng)度條件的應(yīng)用與抗擠壓強(qiáng)度條件的應(yīng)用相同。利用抗剪強(qiáng)度條件與抗擠壓強(qiáng)度條件可以對(duì)工程中的材料進(jìn)行強(qiáng)度校核。強(qiáng)度校核就是在桿件材料的許用切應(yīng)力［τ］、橫截面面積A

以及所受載荷都已知的條件下，驗(yàn)算桿件的強(qiáng)度是否足夠，即用強(qiáng)度條件判斷桿件能否安全工作。119本課件是可編輯的正常PPT課件§2-5圓軸扭轉(zhuǎn)120本課件是可編輯的正常PPT課件一、圓軸扭轉(zhuǎn)的概念與特點(diǎn)觀察下圖中直桿的受力情況，當(dāng)直桿受到垂直于桿件軸線平面內(nèi)的力偶作用時(shí)，桿件各橫截面間會(huì)發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，這樣的變形形式稱為扭轉(zhuǎn)變形。121橋式起重機(jī)的傳動(dòng)軸本課件是可編輯的正常PPT課件扭轉(zhuǎn)變形的特點(diǎn)是：從受力來看，在桿件兩端垂直于桿軸線的平面內(nèi)作用著一對(duì)大小相等、方向相反的外力偶矩；從變形來看，各橫截面繞軸線發(fā)生相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)。122傳動(dòng)軸及其發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形時(shí)的受力簡(jiǎn)化情況a）傳動(dòng)軸b）扭轉(zhuǎn)變形時(shí)的受力簡(jiǎn)化情況本課件是可編輯的正常PPT課件二、圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上應(yīng)力的分布規(guī)律為了研究圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)橫截面上的應(yīng)力分布情況，可先從觀察和分析變形的現(xiàn)象入手。取如圖所示圓軸，在圓軸表面畫若干垂直于軸線的圓周線和平行于軸線的縱向線，兩端施加一對(duì)大小相等、方向相反的外力偶，使圓軸扭轉(zhuǎn)。123圓軸的扭轉(zhuǎn)變形本課件是可編輯的正常PPT課件可以觀察到：圓周線的形狀、大小及相鄰兩圓周線的間距均不改變，僅繞軸線做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)；各縱向線仍為線段，且都傾斜了同一角度γ，使原來的矩形變成平行四邊形。由此可以得出：（1）扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，由于圓軸相鄰橫截面間的距離不變，即圓軸沒有縱向變形發(fā)生，因此橫截面上沒有正應(yīng)力。（2）扭轉(zhuǎn)變形時(shí)，各縱向線同時(shí)傾斜了相同的角度；各橫截面繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)了不同的角度，相鄰橫截面產(chǎn)生了相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)并相互錯(cuò)動(dòng)，發(fā)生了剪切變形，所以橫截面上有切應(yīng)力。（3）因半徑長(zhǎng)度不變，故切應(yīng)力方向必與半徑垂直。124本課件是可編輯的正常PPT課件三、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力——切應(yīng)力根據(jù)靜力平衡條件，推導(dǎo)出橫截面上任意點(diǎn)的切應(yīng)力計(jì)算公式如下：τρ=MTρ/Iρ式中τρ——橫截面上任意點(diǎn)的切應(yīng)力，MPa；

MT——橫截面上的扭矩，N·mm；

ρ——欲求應(yīng)力的點(diǎn)到圓心的距離，mm；

Iρ——橫截面對(duì)圓心的極慣性矩，mm4。125本課件是可編輯的正常PPT課件圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)，橫截面邊緣上各點(diǎn)的切應(yīng)力最大，其值為式中，Wn

為抗扭截面系數(shù)，單位為mm3。該式只適用于圓截面軸，而且橫截面上的最大切應(yīng)力不得超過材料的抗剪強(qiáng)度。126本課件是可編輯的正常PPT課件極慣性矩

Iρ

與抗扭截面系數(shù)

Wn

表示了橫截面的幾何性質(zhì)，其大小與橫截面的形狀和尺寸有關(guān)，見下表。127極慣性矩

Iρ

與抗扭截面系數(shù)

Wn本課件是可編輯的正常PPT課件四、圓軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件及安全校核1.圓軸扭轉(zhuǎn)的強(qiáng)度條件等直圓軸最大扭轉(zhuǎn)切應(yīng)力發(fā)生在最大扭矩截面的外周邊各點(diǎn)處。這些點(diǎn)是圓軸抗扭強(qiáng)度計(jì)算的危險(xiǎn)點(diǎn)。為使圓軸能正常工作，必須使最大工作切應(yīng)力不超過材料的許用切應(yīng)力，即等直圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度條件為128本課件是可編輯的正常PPT課件式中τmax——橫截面邊緣上點(diǎn)的切應(yīng)力，MPa；

MTmax——橫截面上絕對(duì)值最大的扭矩，N·mm；

Wn——抗扭截面系數(shù)，mm3。對(duì)于臺(tái)階軸，由于各段抗扭截面系數(shù)

Wn

不同，所以τmax

不一定發(fā)生在絕對(duì)值最大的扭矩所在的橫截面上，因此需綜合考慮

Wn

和

MT

兩個(gè)因素。129本課件是可編輯的正常PPT課件2.安全校核利用抗扭強(qiáng)度條件同樣可以對(duì)工程中的材料校核強(qiáng)度。校核強(qiáng)度就是在桿件材料的許用切應(yīng)力［τ］、抗扭截面系數(shù)

Wn

以及所受載荷都已知的條件下，驗(yàn)算桿件的強(qiáng)度是否足夠，即用強(qiáng)度條件判斷桿件能否安全工作。130本課件是可編輯的正常PPT課件§2-6直梁彎曲131本課件是可編輯的正常PPT課件一、直梁彎曲的概念與特點(diǎn)彎曲變形在工程實(shí)際中是很常見的一種變形，

如圖所示火車輪軸的力學(xué)模型，火車輪軸在車廂載荷

F的作用下變彎。可見，直桿受到垂直于軸線的外力或在桿軸線平面內(nèi)的力偶作用時(shí)，其軸線將由直線變成曲線，這樣的變形形式稱為彎曲變形。132火車輪軸的力學(xué)模型本課件是可編輯的正常PPT課件發(fā)生彎曲變形或以彎曲變形為主的桿件稱為梁。梁是日常生活和工程結(jié)構(gòu)中最常見的構(gòu)件之一，梁的橫截面往往具有對(duì)稱軸，如圖所示。作用在梁上的外力或力偶都在梁的縱向?qū)ΨQ面內(nèi)，且各力都與梁的軸線垂直，梁彎曲變形后，其軸線在縱向?qū)ΨQ面內(nèi)由直線變成平面曲線，這種情況稱為平面彎曲。133火車輪軸的力學(xué)模型本課件是可編輯的正常PPT課件平面彎曲變形的受力特點(diǎn)是：外力垂直于桿件的軸線，且外力和力偶都作用在梁的縱向?qū)ΨQ面內(nèi)。變形特點(diǎn)是：梁的軸線由直線變成在外力作用面內(nèi)的一條曲線。發(fā)生平面彎曲變形的構(gòu)件的特征是：它們是具有一個(gè)及以上對(duì)稱面的等截面直梁。134本課件是可編輯的正常PPT課件常見梁的形式見下表。135常見梁的形式本課件是可編輯的正常PPT課件二、純彎曲時(shí)橫截面上正應(yīng)力的分布規(guī)律梁在彎曲時(shí)橫截面上一般同時(shí)有剪力和彎矩，剪力會(huì)引起切應(yīng)力，彎矩會(huì)引起正應(yīng)力。實(shí)踐和理論都證明，彎矩是影響梁的強(qiáng)度和變形的主要因素。1.純彎曲為使問題簡(jiǎn)化，僅分析橫截面上彎矩為常數(shù)且無剪力的彎曲問題，這樣的彎曲稱為純彎曲。136本課件是可編輯的正常PPT課件下面通過純彎曲試驗(yàn)觀察梁的變形，并分析橫截面上應(yīng)力的分布規(guī)律及計(jì)算公式。取一矩形截面直梁，如圖a所示，在其表面畫上橫向線1—1、2—2和縱向線ab、cd，然后在梁的兩端施加一對(duì)大小相等、方向相反的力偶

M，使梁產(chǎn)生彎曲變形，由圖b可觀察到下列現(xiàn)象：137矩形截面直梁的彎曲變形本課件是可編輯的正常PPT課件（1）橫向線1—1和2—2仍為線段，且仍與梁軸線正交，但兩線不再平行，相對(duì)傾斜角度為θ。（2）縱向線變?yōu)榛【€，軸線以上的縱向線縮短（如

ab），稱為縮短區(qū)；軸線以下的縱向線伸長(zhǎng)（如

cd），稱為伸長(zhǎng)區(qū)。（3）在縱向線的縮短區(qū)，梁的寬度增大；在縱向線的伸長(zhǎng)區(qū)，梁的寬度減小。138本課件是可編輯的正常PPT課件2.中性軸與中性層中性軸與中性層如圖所示。如前所述，當(dāng)梁彎曲時(shí)，所有橫截面仍保持為垂直于梁軸線的平面，且無相對(duì)錯(cuò)動(dòng)，只是繞中性軸做相對(duì)轉(zhuǎn)動(dòng)，各條縱向纖維處于拉伸或壓縮狀態(tài)。因此，橫截面上必定有正應(yīng)力σ，而不會(huì)有切應(yīng)力。纖維伸長(zhǎng)的部分受到拉應(yīng)力，纖維縮短的部分受到壓應(yīng)力。139中性軸與中性層本課件是可編輯的正常PPT課件3.正應(yīng)力的分布規(guī)律根據(jù)以上分析和結(jié)論可得出正應(yīng)力的分布規(guī)律：橫截面上各點(diǎn)正應(yīng)力的大小與該點(diǎn)到中性軸的距離成正比。在中性軸處纖維長(zhǎng)度不變，此處不受力，因此正應(yīng)力為零；離中性軸最遠(yuǎn)處正應(yīng)力最大。也就是說，正應(yīng)力沿橫截面高度按線性規(guī)律分布，如圖所示，與中性軸距離相同的各縱向纖維的變形都相同，所以正應(yīng)力也相同。140正應(yīng)力的分布規(guī)律本課件是可編輯的正常PPT課件4.最大正應(yīng)力計(jì)算公式由正應(yīng)力的分布規(guī)律得到任意點(diǎn)正應(yīng)力為式中Mw——橫截面上的彎矩，N·m或N·mm；

y——點(diǎn)到中性軸

z

的距離，m或mm；

Iz——橫截面對(duì)中性軸

z

的慣性矩，m4

或mm4。141本課件是可編輯的正常PPT課件由此可得到最大正應(yīng)力為令

Wz=，則有式中，Wz

為抗彎截面系數(shù)，單位為m3

或mm3。142本課件是可編輯的正常PPT課件工程中常用的梁截面圖形、慣性矩和抗彎截面系數(shù)計(jì)算公式見下表。143工程中常用的梁截面圖形、慣性矩和抗彎截面系數(shù)計(jì)算公式本課件是可編輯的正常PPT課件144工程中常用的梁截面圖形、慣性矩和抗彎截面系數(shù)計(jì)算公式本課件是可編輯的正常PPT課件三、梁的抗彎強(qiáng)度條件及安全校核梁的抗彎強(qiáng)度條件為σmax≤［σ］產(chǎn)生最大正應(yīng)力的截面稱為危險(xiǎn)截面，最大正應(yīng)力所在的點(diǎn)稱為危險(xiǎn)點(diǎn)。校核強(qiáng)度就是在桿件材料的許用應(yīng)力［σ］、抗彎截面系數(shù)

Wz

以及所受最大彎矩

Mwmax都已知的條件下，驗(yàn)算桿件的最大工作應(yīng)力是否小于或等于［σ］。145本課件是可編輯的正常PPT課件*§2-7組合變形146本課件是可編輯的正常PPT課件一、拉伸（壓縮）與彎曲組合變形1.斜拉伸（壓縮）如圖a所示的單軌起重機(jī)橫梁

AB，就是發(fā)生壓縮與彎曲組合變形的構(gòu)件，其受力分析如圖b、c、d所示。147單軌起重機(jī)橫梁及其受力分析本課件是可編輯的正常PPT課件2.偏心拉伸（壓縮）當(dāng)作用在直桿上的外力沿桿的軸線時(shí)，將產(chǎn)生軸向拉伸或軸向壓縮。如果外力的作用線平行于桿軸線，但不通過截面形心，則將引起偏心拉伸或偏心壓縮。如圖a所示為鏈條中的一節(jié)開口鏈環(huán)。鏈環(huán)承受的外力

F

對(duì)于鏈環(huán)左側(cè)桿部

AB

來說是一對(duì)偏心拉力，即外力不通過圓截面形心，其作用線平行于桿軸線，偏心距為

e。由靜力學(xué)可知，將力

F

平移到截面形心上，要附加一力偶，如圖b所示，其力偶矩

M=Fe。因此，偏心拉伸（或壓縮）實(shí)際上就是拉伸（或壓縮）與彎曲的組合作用。148本課件是可編輯的正常PPT課件149開口鏈環(huán)及其受力分析本課件是可編輯的正常PPT課件二、扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形機(jī)械傳動(dòng)軸如圖a所示，軸的左端用聯(lián)軸器與電動(dòng)機(jī)軸連接，根據(jù)軸所傳遞的功率

P

和轉(zhuǎn)速

n，可以求得經(jīng)聯(lián)軸器傳給軸的力偶矩為

MO。此外，作用于直齒圓柱齒輪上的嚙合力可以分解為圓周力

Ft

和徑向力

Fr，如圖b所示。根據(jù)力的平移定理，將各力向軸線平移，畫出傳動(dòng)軸的受力圖，如圖c所示。力偶矩

MO

和M1

引起傳動(dòng)軸的扭轉(zhuǎn)變形，而橫向力

Ft

及

Fr

將引起水平面（xy

平面）和垂直面（xz

平面）內(nèi)的彎曲變形。150本課件是可編輯的正常PPT課件151機(jī)械傳動(dòng)軸及其扭轉(zhuǎn)與彎曲組合變形a）實(shí)物圖b）已知條件c）受力圖本課件是可編輯的正常PPT課件第3章連接152§3-1鍵連接§3-2銷連接螺紋連接§3-3彈簧§3-4本課件是可編輯的正常PPT課件第2章直桿的基本變形§3-5聯(lián)軸器§3-6離合器153本課件是可編輯的正常PPT課件§3-1鍵連接154本課件是可編輯的正常PPT課件機(jī)器都是由各種零件裝配而成的，零件與零件之間存在各種不同形式的機(jī)械連接，如圖所示。一般根據(jù)連接后是否可拆，連接分為可拆連接和不可拆連接。在機(jī)械連接中屬于可拆連接的有鍵連接、銷連接和螺紋連接等；屬于不可拆連接的有焊接、鉚接和膠接等。155機(jī)械連接a）減速器b）鍵連接c）銷連接d）螺紋連接本課件是可編輯的正常PPT課件鍵連接可實(shí)現(xiàn)軸與軸上零件（如齒輪、帶輪等）之間的周向固定，并傳遞運(yùn)動(dòng)和轉(zhuǎn)矩。鍵連接的分類如圖所示。156本課件是可編輯的正常PPT課件一、平鍵連接1.普通平鍵普通平鍵的連接示意圖如圖所示。157普通平鍵的連接示意圖a）分解圖b）裝配圖c）剖面圖本課件是可編輯的正常PPT課件普通平鍵按鍵的端部形狀不同可分為圓頭（A型）、方頭（B型）和單圓頭（C型）三種形式，如圖所示。158普通平鍵本課件是可編輯的正常PPT課件2.導(dǎo)向平鍵和滑鍵當(dāng)輪轂需要在軸上沿軸向移動(dòng)時(shí)，可采用導(dǎo)向平鍵和滑鍵連接。如圖所示，導(dǎo)向平鍵比普通平鍵長(zhǎng)，為防止松動(dòng)，通常用緊定螺釘固定在軸上的鍵槽中，鍵與輪轂槽采用間隙配合，因此，軸上零件能做軸向滑動(dòng)。為便于拆卸，鍵上設(shè)有起鍵螺孔。由于鍵太長(zhǎng)時(shí)制造比較困難，因此，導(dǎo)向平鍵常用于軸上零件移動(dòng)量不大的場(chǎng)合，如機(jī)床變速箱中的滑移齒輪。159導(dǎo)向平鍵及其連接a）導(dǎo)向平鍵b）導(dǎo)向平鍵連接本課件是可編輯的正常PPT課件如圖所示，滑鍵固定在輪轂上，由輪轂帶動(dòng)其在軸上的鍵槽中沿軸向滑移。鍵長(zhǎng)不受滑動(dòng)距離的限制，只需在軸上銑出較長(zhǎng)的鍵槽，而鍵可做得較短。160滑鍵連接本課件是可編輯的正常PPT課件二、半圓鍵連接半圓鍵連接如圖所示。半圓鍵工作面是鍵的兩側(cè)面，因此與平鍵一樣有較好的對(duì)中性。半圓鍵可在軸上鍵槽中擺動(dòng)以適應(yīng)輪轂上鍵槽的斜度，適用于錐形軸與輪轂的連接。它的缺點(diǎn)是鍵槽對(duì)軸的強(qiáng)度削弱較大，只適用于輕載連接。161半圓鍵連接本課件是可編輯的正常PPT課件三、花鍵連接由沿軸和輪轂孔周向均布的多個(gè)鍵齒相互嚙合而成的連接稱為花鍵連接。花鍵分為外花鍵（花鍵軸）和內(nèi)花鍵（花鍵孔），如圖所示。162花鍵本課件是可編輯的正常PPT課件花鍵連接的特點(diǎn)有以下幾方面：（1）花鍵連接由多齒傳遞載荷，承載能力強(qiáng)。（2）花鍵的齒淺，對(duì)軸的強(qiáng)度削弱小。（3）對(duì)中性及導(dǎo)向性好。（4）加工需用專用設(shè)備，成本高?；ㄦI連接多用于重載和要求對(duì)中性好的場(chǎng)合，尤其適用于經(jīng)?；瑒?dòng)的連接。按齒形不同，花鍵連接可分為矩形花鍵連接和漸開線花鍵連接。花鍵連接的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用見下表。163本課件是可編輯的正常PPT課件164花鍵連接的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件四、楔鍵和切向鍵連接1.楔鍵楔鍵分為普通楔鍵和鉤頭楔鍵，如圖所示，鉤頭楔鍵用于不能從一端將楔鍵打出的場(chǎng)合，鉤頭供拆卸用。裝配時(shí)，將楔鍵打入軸與軸上零件之間的鍵槽內(nèi)，使之連接成一整體，從而實(shí)現(xiàn)轉(zhuǎn)矩傳遞。楔鍵常用于定心精度要求不高、載荷平穩(wěn)和低速的場(chǎng)合，如帶傳動(dòng)。165本課件是可編輯的正常PPT課件166楔鍵連接a）普通楔鍵連接b）鉤頭楔鍵連接本課件是可編輯的正常PPT課件2.切向鍵切向鍵由一對(duì)具有1∶100斜度的楔鍵沿斜面拼合而成，其上、下兩工作面互相平行，軸和輪轂上的鍵槽底面沒有斜度。裝配時(shí)，兩個(gè)鍵分別自輪轂兩邊打入，使兩工作面分別與軸和輪轂的鍵槽底面壓緊。工作時(shí)，靠工作面的壓緊作用傳遞轉(zhuǎn)矩，如圖所示。167切向鍵及連接a）切向鍵b）切向鍵連接本課件是可編輯的正常PPT課件§3-2銷連接168本課件是可編輯的正常PPT課件銷連接主要用于定位，即固定零件間的相對(duì)位置，是組合加工和裝配時(shí)的輔助零件；也用于軸與轂的連接或其他零件的連接；還可以作為安全裝置中的過載剪斷零件。銷的形式很多，基本類型有圓柱銷和圓錐銷兩種，它們均有帶螺紋和不帶螺紋兩種形式。銷的具體參數(shù)已標(biāo)準(zhǔn)化，常用圓柱銷和圓錐銷的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用見下表。169本課件是可編輯的正常PPT課件170常用圓柱銷和圓錐銷的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件171常用圓柱銷和圓錐銷的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件§3-3螺紋連接172本課件是可編輯的正常PPT課件一、常用螺紋的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用螺紋是指在圓柱表面或圓錐表面上，沿著螺旋線形成的、具有相同斷面的連續(xù)凸起和溝槽，如圖所示。在圓柱或圓錐外表面上所形成的螺紋稱為外螺紋，在圓柱或圓錐內(nèi)表面上所形成的螺紋稱為內(nèi)螺紋。173螺紋a）外螺紋b）內(nèi)螺紋本課件是可編輯的正常PPT課件螺紋旋向的判別如圖所示，按螺旋線旋繞方向不同，螺紋分為順時(shí)針旋入的右旋螺紋和逆時(shí)針旋入的左旋螺紋，其中右旋螺紋較為常用。螺紋旋向直觀的判別方法是，將螺紋軸線豎直放置，其可見側(cè)螺紋牙由左向右上升時(shí)為右旋，反之為左旋。174螺紋旋向的判別

本課件是可編輯的正常PPT課件常用連接螺紋的類型、特征代號(hào)、特點(diǎn)及應(yīng)用見下表。175常用連接螺紋的類型、特征代號(hào)、特點(diǎn)及應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件176常用連接螺紋的類型、特征代號(hào)、特點(diǎn)及應(yīng)用普通螺紋的完整標(biāo)記由特征代號(hào)、尺寸代號(hào)、公差帶代號(hào)及其他有必要做進(jìn)一步說明的信息組成。特征代號(hào)與尺寸代號(hào)之間不留空，其他各部分之間用“-”分開。普通螺紋完整標(biāo)記的格式為：本課件是可編輯的正常PPT課件二、螺紋連接的類型、結(jié)構(gòu)及應(yīng)用螺紋連接的螺紋緊固件大多已標(biāo)準(zhǔn)化，常用螺紋緊固件有螺栓、雙頭螺柱、螺釘、螺母、墊圈和防松零件等，如圖所示。177常用螺紋緊固件a）六角頭螺栓b）雙頭螺柱c）六角螺母d）平墊圈e）彈簧墊圈f）開槽圓柱頭螺釘g）開槽沉頭螺釘h）十字槽沉頭螺釘i）內(nèi)六角圓柱頭螺釘j）開槽錐端緊定螺釘本課件是可編輯的正常PPT課件螺紋連接在生產(chǎn)實(shí)踐中應(yīng)用很廣，常見的螺紋連接有螺栓連接、雙頭螺柱連接、螺釘連接和緊定螺釘連接四種類型，其類型、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用見下表。178螺紋連接的類型、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件179螺紋連接的類型、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件三、螺紋連接的防松方法螺紋連接常用的防松方法有摩擦防松、機(jī)械防松和破壞螺紋防松三種形式，具體見下表。180

螺紋連接常用的防松方法本課件是可編輯的正常PPT課件181

螺紋連接常用的防松方法本課件是可編輯的正常PPT課件182

螺紋連接常用的防松方法本課件是可編輯的正常PPT課件四、螺紋連接的拆裝1.螺紋連接的拆裝工具螺紋連接的主要拆裝工具如圖所示。根據(jù)使用場(chǎng)合和部位的不同，可選用不同的工具。183螺紋連接的主要拆裝工具a）活扳手b）梅花扳手c）成套呆扳手d）旋具e）內(nèi)六角扳手f）呆扳手g）扭矩扳手h）測(cè)力矩扳手i）氣動(dòng)扳手本課件是可編輯的正常PPT課件2.雙頭螺栓的拆裝雙頭螺栓的拆裝方法如圖所示。184雙頭螺栓的拆裝方法a）雙螺母拆裝法b）長(zhǎng)螺母拆裝法c）用專用工具拆裝本課件是可編輯的正常PPT課件3.螺紋連接拆裝時(shí)的注意事項(xiàng)裝配螺紋連接時(shí)，應(yīng)保證一定的擰緊力矩，使牙間產(chǎn)生足夠的預(yù)緊力；墊圈不能漏裝，特別是防松墊圈；在裝配前須檢查螺紋的精度；拆卸螺紋連接時(shí)，應(yīng)控制一定的扭矩，不能損傷螺母。185本課件是可編輯的正常PPT課件*§3-4彈簧186本課件是可編輯的正常PPT課件彈簧的常用分類方法如圖所示。按形狀分，彈簧的主要類型、特點(diǎn)及應(yīng)用見下表。187彈簧的常用分類方法本課件是可編輯的正常PPT課件188彈簧的主要類型、特點(diǎn)及應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件189彈簧的主要類型、特點(diǎn)及應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件190彈簧的主要類型、特點(diǎn)及應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件§3-5聯(lián)軸器191本課件是可編輯的正常PPT課件聯(lián)軸器是機(jī)械傳動(dòng)中的常用部件，多用來連接兩傳動(dòng)軸，使其一起轉(zhuǎn)動(dòng)并傳遞扭矩，有時(shí)也可作為安全裝置。聯(lián)軸器按結(jié)構(gòu)特點(diǎn)不同，可分為剛性聯(lián)軸器和撓性聯(lián)軸器兩大類。常用聯(lián)軸器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用見下表。192常用聯(lián)軸器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件193常用聯(lián)軸器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件194常用聯(lián)軸器的類型、結(jié)構(gòu)特點(diǎn)及應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件§3-6離合器195本課件是可編輯的正常PPT課件與聯(lián)軸器相同，離合器主要用來連接兩軸，使其一起轉(zhuǎn)動(dòng)并傳遞扭矩。用離合器連接的兩軸在機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)過程中可以隨時(shí)接合或分離。另外，離合器也可用于過載保護(hù)等，通常用于操縱機(jī)械傳動(dòng)系統(tǒng)的啟動(dòng)、停止、換向及變速。對(duì)離合器的要求是：工作可靠，接合平穩(wěn)，分離迅速而徹底，動(dòng)作準(zhǔn)確，調(diào)節(jié)和維修方便，操作方便省力，結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單等。離合器的類型很多，一般的機(jī)械離合器有牙嵌式和摩擦式等。常用離合器的類型、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用見下表。196本課件是可編輯的正常PPT課件197常用離合器的類型、結(jié)構(gòu)、特點(diǎn)及應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件第4章機(jī)構(gòu)198§4-1平面機(jī)構(gòu)的組成§4-2平面四桿機(jī)構(gòu)凸輪機(jī)構(gòu)§4-3間歇運(yùn)動(dòng)機(jī)構(gòu)§4-4本課件是可編輯的正常PPT課件§4-1平面機(jī)構(gòu)的組成199本課件是可編輯的正常PPT課件一、平面機(jī)構(gòu)機(jī)構(gòu)是具有確定運(yùn)動(dòng)的構(gòu)件系統(tǒng)，其組成要素有構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副。若組成機(jī)構(gòu)的所有構(gòu)件都在同一平面或相互平行的平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)，則稱該機(jī)構(gòu)為平面機(jī)構(gòu)，否則稱為空間機(jī)構(gòu)。200本課件是可編輯的正常PPT課件二、平面運(yùn)動(dòng)副機(jī)械的重要特征是其各組成構(gòu)件之間具有確定的相對(duì)運(yùn)動(dòng)，因此必須對(duì)各個(gè)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)加以必要的限制。在機(jī)械中，每個(gè)構(gòu)件都以一定方式與其他構(gòu)件相互接觸，兩者之間形成一種可動(dòng)的連接，從而使兩個(gè)相互接觸的構(gòu)件之間的相對(duì)運(yùn)動(dòng)受到限制。兩個(gè)構(gòu)件之間的這種可動(dòng)連接稱為運(yùn)動(dòng)副。兩構(gòu)件之間有不同的接觸方式，從而形成不同的運(yùn)動(dòng)副。201本課件是可編輯的正常PPT課件1.低副（1）低副的類型及應(yīng)用兩構(gòu)件之間為面接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。按兩構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)特征的不同，低副可分為轉(zhuǎn)動(dòng)副、移動(dòng)副和螺旋副，低副的類型及應(yīng)用見下表。202低副的類型及應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件203低副的類型及應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件（2）低副的結(jié)構(gòu)及符號(hào)轉(zhuǎn)動(dòng)副的表示方法如圖所示，小圓圈表示鉸鏈，線段表示構(gòu)件，帶陰影線的構(gòu)件表示機(jī)架（固定不動(dòng)）。204轉(zhuǎn)動(dòng)副的表示方法a）固定鉸鏈b）活動(dòng)鉸鏈c）表示方法本課件是可編輯的正常PPT課件2.高副兩構(gòu)件之間為點(diǎn)或線接觸的運(yùn)動(dòng)副稱為高副。按接觸方式不同，高副通常分為滾動(dòng)輪接觸、凸輪接觸和齒輪接觸，高副的類型及應(yīng)用見下表。205高副的類型及應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件206高副的類型及應(yīng)用本課件是可編輯的正常PPT課件*三、機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的測(cè)繪用簡(jiǎn)單線條和符號(hào)來表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按比例定出各運(yùn)動(dòng)副的位置。這種說明機(jī)構(gòu)各構(gòu)件間相對(duì)運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡(jiǎn)化圖形，稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。1.機(jī)構(gòu)分析（1）測(cè)繪時(shí)使被測(cè)繪的機(jī)構(gòu)緩慢地運(yùn)動(dòng)，從主動(dòng)件開始仔細(xì)觀察機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)，分清各運(yùn)動(dòng)單元，確定主動(dòng)件、機(jī)架、傳動(dòng)部件和執(zhí)行部件，從而確定組成機(jī)構(gòu)的構(gòu)件數(shù)目和運(yùn)動(dòng)副的數(shù)目。（2）根據(jù)連接構(gòu)件間的接觸情況及相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，確定各個(gè)運(yùn)動(dòng)副的種類。207本課件是可編輯的正常PPT課件（3）選擇最能表現(xiàn)機(jī)構(gòu)特征的平面作為視圖平面。（4）在稿紙上按規(guī)定的符號(hào)及構(gòu)件的連接次序逐步畫出機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的草圖，然后用數(shù)字1、2、3…分別標(biāo)出各構(gòu)件，用

A、B、C…分別標(biāo)出各運(yùn)動(dòng)副。（5）仔細(xì)測(cè)量機(jī)構(gòu)各運(yùn)動(dòng)尺寸（如轉(zhuǎn)動(dòng)副間的中心距、移動(dòng)副導(dǎo)路的位置），對(duì)于高副則應(yīng)仔細(xì)測(cè)出高副的輪廓曲線及其位置，然后以適當(dāng)?shù)谋壤鳈C(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。208本課件是可編輯的正常PPT課件2092.繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖的步驟了解清楚機(jī)械的實(shí)際構(gòu)造、動(dòng)作原理和運(yùn)動(dòng)情況。1選擇恰當(dāng)?shù)臋C(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖視圖平面（通常選擇機(jī)械中多數(shù)構(gòu)件的運(yùn)動(dòng)平面）。3確定各運(yùn)動(dòng)副的相對(duì)位置，用各運(yùn)動(dòng)副的代表符號(hào)、常用機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖符號(hào)和簡(jiǎn)單線條，繪制機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖。5沿運(yùn)動(dòng)傳遞路線，逐一分析每?jī)蓚€(gè)構(gòu)件之間相對(duì)運(yùn)動(dòng)的性質(zhì)，確定運(yùn)動(dòng)副的類型和數(shù)目。2選擇恰當(dāng)?shù)淖鲌D比例。4在主動(dòng)件上標(biāo)出箭頭以表示其運(yùn)動(dòng)方向。6本課件是可編輯的正常PPT課件§4-2平面四桿機(jī)構(gòu)210本課件是可編輯的正常PPT課件一、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本類型、特點(diǎn)和應(yīng)用由一些剛性構(gòu)件用轉(zhuǎn)動(dòng)副和移動(dòng)副相互連接而組成的，在同一平面或相互平行平面內(nèi)運(yùn)動(dòng)的機(jī)構(gòu)稱為平面連桿機(jī)構(gòu)。平面連桿機(jī)構(gòu)構(gòu)件的形狀多種多樣，不一定為桿狀，但從運(yùn)動(dòng)原理來看，均可用等效的桿狀構(gòu)件來代替。最常用的平面連桿機(jī)構(gòu)是具有四個(gè)構(gòu)件（包括機(jī)架）的低副機(jī)構(gòu)，稱為平面四桿機(jī)構(gòu)。211本課件是可編輯的正常PPT課件工程上常用的平面四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖如圖所示。其中，如圖a所示的平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)是平面四桿機(jī)構(gòu)的基本形式，也是其他多桿機(jī)構(gòu)的基礎(chǔ)。212工程上常用的平面四桿機(jī)構(gòu)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡(jiǎn)圖a）平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)b）平面滑塊四桿機(jī)構(gòu)本課件是可編輯的正常PPT課件二、平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)如圖所示，在平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中，固定不動(dòng)的構(gòu)件4稱為機(jī)架，不與機(jī)架直接相連的構(gòu)件2稱為連桿，與機(jī)架相連的構(gòu)件1、3稱為連架桿。平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)按兩連架桿的運(yùn)動(dòng)形式不同，分為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)、雙曲柄機(jī)構(gòu)和雙搖桿機(jī)構(gòu)三種基本類型。213平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)本課件是可編輯的正常PPT課件1.平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)類型的判別曲柄是能做整周旋轉(zhuǎn)的連架桿，只有這種能做整周旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件才能用電動(dòng)機(jī)等連續(xù)轉(zhuǎn)動(dòng)的裝置來帶動(dòng)，所以，能做整周旋轉(zhuǎn)的構(gòu)件在機(jī)構(gòu)中具有重要地位，即曲柄是機(jī)構(gòu)中的關(guān)鍵構(gòu)件。平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)中是否存在曲柄，主要取決于機(jī)構(gòu)中各桿的相對(duì)長(zhǎng)度和機(jī)架的選擇。平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄，必須同時(shí)滿足兩個(gè)條件：最短桿與最長(zhǎng)桿的長(zhǎng)度之和小于或等于其他兩桿長(zhǎng)度之和；連架桿和機(jī)架中必有一桿是最短桿。214本課件是可編輯的正常PPT課件根據(jù)曲柄存在條件，可以推論得出平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本類型的判別方法，見下表。215平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本類型的判別方法（AD為最長(zhǎng)桿，AB為最短桿）本課件是可編輯的正常PPT課件216平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)三種基本類型的判別方法（AD

為最長(zhǎng)桿，AB

為最短桿）本課件是可編輯的正常PPT課件2.平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用舉例217平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用舉例本課件是可編輯的正常PPT課件218平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用舉例本課件是可編輯的正常PPT課件219平面鉸鏈四桿機(jī)構(gòu)應(yīng)用舉例本課件是可編輯的正常PPT課件*三、平面四桿機(jī)構(gòu)的基本性質(zhì)如圖所示曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，當(dāng)曲柄整周回轉(zhuǎn)時(shí)，搖桿在

C1D

與

C2D兩極限位置之間往復(fù)擺動(dòng)。當(dāng)搖桿在

C1D、C2D

兩極限位置時(shí)，曲柄與連桿共線，對(duì)應(yīng)兩位置所夾的銳角稱為極位夾角，用θ

表示。220曲柄搖桿機(jī)構(gòu)本課件是可編輯的正常PPT課件機(jī)構(gòu)的急回特性可用行程速比系數(shù)

K

表示，即式中——從動(dòng)件工作行程的平均角速度，rad/s；——從動(dòng)件空回行程的平均角速度，rad/s；

t1——從動(dòng)件工作行程的所用時(shí)間，s；

t2——從動(dòng)件空回行程的所用時(shí)間，s；

θ——極位夾角，（°）。221本課件是可編輯的正常PPT課件上式表明，當(dāng)機(jī)構(gòu)有極位夾角θ時(shí)，機(jī)構(gòu)有急回特性；極位夾角θ

越大，機(jī)構(gòu)的急回特性越明顯；極位夾角θ=0°時(shí)，機(jī)構(gòu)往返所用的時(shí)間相同，機(jī)構(gòu)無急回特性。平面四桿機(jī)構(gòu)的急回特性可以節(jié)省非工作時(shí)間，提高生產(chǎn)效率，如牛頭刨床退刀速度明顯高于工作速度，就是利用了平面四桿機(jī)構(gòu)的急回特性。222本課件是可編輯的正常PPT課件2.死點(diǎn)位置如圖所示曲柄搖桿機(jī)構(gòu)中，若搖桿

CD

為主動(dòng)件，曲柄AB為從動(dòng)件，則當(dāng)搖桿擺動(dòng)到極限位置

C1D

或

C2D

時(shí)，連桿

BC

與從動(dòng)曲柄

AB共線，主動(dòng)搖桿

CD通過連桿BC

加于從動(dòng)曲柄

AB

上的力將通過從動(dòng)件的鉸鏈中心

A，從而使驅(qū)動(dòng)力對(duì)從動(dòng)曲柄

AB的回轉(zhuǎn)力矩為零，使機(jī)構(gòu)轉(zhuǎn)不動(dòng)或出現(xiàn)運(yùn)動(dòng)不確定現(xiàn)象。機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)位置。223本課件是可編輯的正常PPT課件224曲柄搖桿機(jī)構(gòu)的死點(diǎn)位置本課件是可編輯的正常PPT課件四、含有一個(gè)移動(dòng)副的平面四桿機(jī)構(gòu)1.曲柄滑塊機(jī)構(gòu)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)是具有一個(gè)曲柄和一個(gè)滑塊的平面四桿機(jī)構(gòu)，其應(yīng)用實(shí)例見下表。225

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例本課件是可編輯的正常PPT課件226

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)應(yīng)用實(shí)例本課件是可編輯的正常PPT課件2.導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)導(dǎo)桿是機(jī)構(gòu)中與另一運(yùn)動(dòng)構(gòu)件組成移動(dòng)副的構(gòu)件。連架桿中至少有一個(gè)構(gòu)件為導(dǎo)桿的平面四桿機(jī)構(gòu)稱為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)可以看作是通過改變曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中固定件的位置演化而成的。當(dāng)曲柄滑塊機(jī)構(gòu)選取不同構(gòu)件作為機(jī)架時(shí)，會(huì)得到不同的導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)類型。227本課件是可編輯的正常PPT課件§4-3凸輪機(jī)構(gòu)228本課件是可編輯的正常PPT課件一、凸輪機(jī)構(gòu)的組成、類型、特點(diǎn)及應(yīng)用1.凸輪機(jī)構(gòu)的組成凸輪機(jī)構(gòu)是由凸輪、從動(dòng)件和機(jī)架三個(gè)基本構(gòu)件組成的高副機(jī)構(gòu)，凸輪機(jī)構(gòu)示意圖如圖所示。229凸輪機(jī)構(gòu)示意圖本課件是可編輯的正常PPT課件2.凸輪機(jī)構(gòu)的類型、特點(diǎn)及應(yīng)用凸輪機(jī)構(gòu)的類型很多，凸輪機(jī)構(gòu)的類型