1.2 求解平面力系（课件）-《机械基础》同步精品课堂（高教版·第2版）

《机械基础》高教版（第2版） 同步精品课程——中职专业课 构件的静力分析 求解平面力系 知识目标 会分析平面力系。 能力目标 会计算力在坐标轴上的投影。 会建立平衡方程并计算未知力。 情感目标 结合机械基础课程内容特点，认识到加入工匠精神、职业道德、节能减排是当下亟需解决的问题，培养学生关注国家时事，让自己成为国家栋梁之材。 学习目标 项目一 构件的静力分析 导入情景 01 图所示为悬臂吊车的悬臂架，水平梁AB 的 A 端为固定铰支，B 端由拉杆 BC 拉住 。 如重物及电动葫芦自重为G=10kN,水平梁AB 自重为G₁=4kN,梁的尺寸如图所示。计算拉杆BC 的拉力及固定铰支A的约束力。 新知学习 02 一 、力在坐标轴上的投影 已知力F 作用于构件的点A (图a),在坐标系Oxy 中，分别从力F 的 始 点A 和 末 端 点 B 分别向x 轴 、y 轴作垂线，得垂足a、b和 a'、b',如图b所示，则线段ab 称 为 力F 在 x 轴上的投影，用F 表示，线段a'b'称为力F 在y 轴上的投影，用F,表示。 新知学习 02 一 、力在坐标轴上的投影 力的投影是标量，其正负号规定为：若投影的指向与坐标轴正向一致，投影为正；反之为负。 新知学习 02 一 、力在坐标轴上的投影 如图所示，F 在x轴的投影为F=Fjcos60°=-0.5Fj,在y 轴上的投影为Fp=F sin 60°= 0.866F₁。 新知学习 02 二、平面力系的平衡方程 1.平面力系 作用在物体上的一组力称为力系。力系中各力的作用线在同一平面内，该力系称为平面力系。常见的平面力系有平面汇交力系(图所示圆柱体受力G 、Fp和Fg) 、平面平行力系及平面任意力系(图1-24c所示AB梁受力G、G、F、Fa和Fy)。 新知学习 02 二、平面力系的平衡方程 1.平面力系 作用在物体上的一组力称为力系。力系中各力的作用线在同一平面内，该力系称为平面力系。常见的平面力系有平面汇交力系(图所示圆柱体受力G 、Fp和Fg) 、平面平行力系及平面任意力系(图所示AB梁受力G、G、F、Fa和Fy)。 新知学习 02 二、平面力系的平衡方程 2、平面力系的平衡方程 物体在平面任意力系作用下，既不发生移动，也不发生转动的平衡条件：力系中各力在两 个任选的坐标轴上投影的代数和均等于零，各力对平面内任一点之矩的代数和也等于零。 新知学习 02 三、摩擦和磨损 1.脾擦 根据两个物体表面间的运动形式.摩擦可分为滑动摩擦和滚动摩擦。一般而言，滑动摩擦万要 大于滚动摩擦力、如图所示、工程中在搬运重型设备时，常在设备下方放置滚杠，设备与地面 的阴动康擦变为滚动腺擦。 新知学习 02 三、摩擦和磨损 1.脾擦 如图所示，在轴与轴套之间增加滚动体，由滑动轴承变为滚动轴承 新知学习 02 三、摩擦和磨损 1.脾擦 1 3 2 由于摩擦的存在，机器中运动零件的阻力增加，同时造成零件磨损、降低零件精度和机器 的效率、缩短机器的使用寿命。 工程中通过采取良好的润滑、降低摩擦表面的表面粗糙度值、 用滚动轴承代替滑动轴承等措施来减小摩擦。 工程中利用摩擦来工作的实例也很多，例如带传动、摩擦轮传动和摩擦制动装置等，都是 利用摩擦力来工作的。在带传动中，需要增大带与带轮间的正压力或采用摩擦因数较大的带 轮材料以达到提高摩擦力的效果。 新知学习 02 三、摩擦和磨损 2.摩擦与润滑 根据两个物体表面间有无润滑可分为干摩擦、边界摩擦、流体摩擦和混合摩擦，如图所示 新知学习 02 三、摩擦和磨损 2.摩擦与润滑 边界摩擦 干摩擦 02 01 摩擦 两个物体直接接触时产生的摩擦称为干摩擦。 在两个物体间施加润滑剂后，两个物体的表面吸附一层极薄的润滑膜，这 种库擦状态称为边界摩擦. 新知学习 02 三、摩擦和磨损 2.摩擦与润滑 混合摩擦 流体摩擦 04 03 摩擦 在两个物体间施加润滑剂后，两个物体的表面被一层具有一定压力和厚 度的流体润滑膜完全隔开时的摩擦，称为流体摩擦，因表面不直接接触，摩擦因数很小，理论 上不产生磨损 兼有干摩擦，边界摩擦和流体摩擦的状态，称为混合摩擦在实际使用中， 有较多的摩擦处于干摩擦、边界摩擦、流体摩擦的混合状态 其摩擦和磨损状况优于千摩擦 边界摩擦，但比流体摩擦差 新知学习 02 三、摩擦和磨损 3.磨损 两个物体之间的摩擦将导致机件表面材料逐渐损耗形成磨损。 磨损会影响机器的精度 降低工作的可靠性、甚至促使机器提前报废、据估计，目前世界上有30%~50%的能量消耗 在各种形式的摩擦中、约有80%的机器是因为零件磨损而失效的。 因此，零件的磨损是决定 机器使用寿命的主要因素。 新知学习 02 一个零件的磨损过程大致可分为三个阶段，可用磨损曲线表示，如图所示 三、摩擦和磨损 3.磨损 新知学习 02 三、摩擦和磨损 3.磨损 (1)磨合阶段 由于零件加工表面总具有一定的 表面粗糙度，在磨合初期，只有很少的轮廓峰接触，因此 摩擦表面的尖峰易磨去，磨损较快。尖峰磨平后，实际 接触面积增大，磨损速度减慢，转人稳定磨损阶段。磨 合是磨损的不稳定阶段，时间较短。磨合结束后应更换 润滑油，防止磨损屑粒进入摩擦面。 新知学习 02 三、摩擦和磨损 3.磨损 (2)稳定磨损阶段在这个阶段，零件以平稳而缓 慢的速度磨损，标志着摩擦条件保持不变。这个阶段的 长短代表零件的使用寿命。 新知学习 02 三、摩擦和磨损 3.磨损 (3)剧烈磨损阶段经过稳定磨损阶段后，零件的表面磨损较为严重，运动副中的间隙增 大，引起额外的动载荷，出现噪声和振动，最终导致失效，这时必须更换零件。 课堂小结 03 小试牛刀 1.摩擦是指两物体的接触表面阻碍它们相对运动的什么？ A. 机械阻力 B. 动力 C. 重力 D. 电磁力 答案：A 解析：摩擦是接触表面间的一种机械阻力，它阻碍物体间的相对运动。 小试牛刀 2.运动副之间的摩擦将导致机件表面材料的逐渐丧失或转移，即形成什么？ A. 腐蚀 B. 变形 C. 磨损 D. 疲劳 答案：C 解析：摩擦可以导致机件表面材料的逐渐丧失或转移，这种现象称为磨损。 小试牛刀 3.一个机件的磨损过程大致可分为几个阶段？ A. 1 B. 2 C. 3 D. 4 答案：C 解析：机件的磨损过程大致可分为跑合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段三个过程。 小试牛刀 4.疲劳磨损，也叫什么？ A. 腐蚀磨损 B. 接触磨损 C. 疲劳点蚀 D. 表面疲劳 答案：C 解析：疲劳磨损也称为疲劳点蚀或简称点蚀。 小试牛刀 5.润滑剂的作用不包括以下哪一项？ A. 减少摩擦 B. 冷却 C. 防止腐蚀 D. 增加磨损 答案：D 解析：润滑剂的作用包括减少摩擦、冷却、防止腐蚀，但不会增加磨损。 小试牛刀 6.下列哪种材料组合不是减少磨损的有效方法？ A. 选择合适的材料组合 B. 增加表面粗糙度 C. 建立压力润滑油膜 D. 改滑动摩擦为滚动摩擦 答案：B 解析：增加表面粗糙度通常不会减少磨损，反而可能增加磨损。 小试牛刀 7.下列哪种润滑状态不适用于减少磨损？ A. 干摩擦 B. 边界摩擦 C. 混合摩擦 D. 液体摩擦 答案：A 解析：干摩擦没有润滑剂，通常会产生更多的磨损。 小试牛刀 8.下列哪种措施不是为了减轻摩擦副的表面疲劳磨损？ A. 降低表面粗糙度 B. 增大润滑油粘度 C. 提高表面硬度 D. 提高相对滑动速度 答案：D 解析：提高相对滑动速度可能会增加摩擦副的表面疲劳磨损。 作业布置 04 1.简述一个零件的磨损过程。 2.简述混合摩擦。 3.简述边界摩擦。 感谢观看 $$