学科机械工程基础绪论 第一章 第1节课 题 1.绪论 2.力的概念及静力学公理授课时数2累计时间2授课日期授课班级数控50303教学目的与要求1. 了解本课程的研究对象、主要内容、性质和任务2. 了解工程力学的性质、内容3. 明确力的概念、刚体概念和平衡的概念4. 掌握静力学基本公理教学重点与难点重点：静力学基本公理难点：静力学基本公理授课方法讲授教 具执行后摘记绪论一、本课程的研究对象——机械是指机器与机构的总称 二、本课程的主要内容1．工程力学2．机械工程材料及热加工 3．常用机构和机械传动 4．联接与轴系零部件 三、本课程的性质和任务 1．性质：是工科有关专业的一门重要技术基础课2．任务1）初步掌握分析解决工程实际中简单力学问题的方法；2）初步掌握对杆件进行强度和刚度计算的方法；3）掌握常用机械工程材料的性能、用途及选用原则，初步掌握机械零件 毛坯的基本知识；4）掌握常用机构和通用机械零件的基本知识，初步具有分析、选用和设 计机械零件及简单机械传动装置的能力第一篇 工程力学第一章 静力学基础§1-1 力的概念及静力学公理一、力的概念 1．力的定义：力是物体之间的相互机械作用作用效果：使物体的运动状态发生变化（运动效应）或使物体产生 变形（变形效应）。
静力学只讨论力的运动效应2．力的三要素：大小、方向、作用点力是具有大小和方向的量，所以力是矢量一般情况下，其大小、方 向和作用点不能随意变动，是固定矢量不是自由矢量3. 力的单位：国际单位制：牛顿（N）;千牛顿（kN），lkN=103N4. 力的图示：力的三要素可以用有向线段来表示P4图1-1）5. 刚体：在力的作用下其大小和形状均保持不变的物体静力分析的研究对象为刚体或刚体系6．力系与等效力系（1）力系：作用于物体上的一群力（有限个或无限个）所组成的集合2）等效力系：对物体作用效应相同的力系互为等效力系3）合力：与一个力系等效（对物体作用效果相同）的一个力4）分力：力系中的各力称为合力的分力7．平衡与平衡力系 （1）平衡：物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动的状态 （2）平衡力系：作用在平衡物体上的力系静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学 二、静力学公理1．二力平衡公理（1）公理：刚体仅在两个力作用下处于平衡状态的充要条件是：此二力 大小相等、方向相反、作用线重合简言之，此二力等值、反向、共线F 二—F （P5 图 1-2）12注意：对变形体而言，只是变形的必要条件 2）二力构件（二力杆）：在两个力作用下处于平衡的构件。
P5 图 1-3） 特点：杆两端作用着等值、反向、共线的两个力，此二力作用线与杆两 端连线重合，指向不能预先确定2．加减平衡力系公理（ 1 ）公理：在一个力系中加上或减去一个平衡力系，不改变原力系对刚 体的作用效应2）力的可传性原理（推论）：作用于刚体上的某点的力，可沿其作用 线滑移到该刚体上的任何位置而不会改变原力对刚体的作用效应P5 图 1-4）作用在刚体上的力的三要素应当是大小、方向、作用线3.平行四边形公理（力三角形法则）（ 1）公理：作用于物体上同一点的两个力可以合成为作用于该点的一个 合力合力的大小和方向，由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定F二F + FR12即合力矢等于这两个力矢的几何和 （ P6 图 1-5）（ 2）三力平衡汇交定理（推论）：刚体受三个力作用而处于平衡，若其 中有两个力的作用线汇交于一点，则此三力必在同一平面内，且第三个 力的作用线必过前两个力的作用线的汇交点 3）力的分解：将一个力分解成两个力的过程 两个力组成的共点力系可以合成为一个合力，答案是唯一的反之， 将一个力分解为两个力，若无足够的条件，其结果是不确定的P6图 1-6）4．作用与反作用公理：两个物体间作用力与反作用力总是同时存在的。
且两个力大小相等、方向相反、作用线重合，分别作用在两个相互作用 的物体上注意：不能认为作用力与反作用力组成平衡力系课堂小结：1．静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学研究的对象都是刚 体2．力是物体之间的相互机械作用其作用效果是使物体的机械运动状态发生变化或使物体发生变形力的三要素为大小、方向、作用点作用在刚体上的力的三要素应当是大小、方向、作用线作业：P3/ 1〜4，P42/ 2〜3学科机械工程基础第一章第2节课 题 平面汇交力系的合成授课时数2累计时间4授课日期授课班级数控50303教学目的与要求1. 掌握平面汇交力系合成的几何法与解析法；2. 掌握力的分解与力的投影；3. 掌握合力投影定理教学重点与难点重点：平面汇交力系合成的几何法与解析法；合力 投影定理难点：力的分解与力的投影的关系授课方法讲授教 具执行后摘记复习旧课： 提问：1．静力学是研究什么的科学？ 2．力的概念和力的三要素 3．作用在刚体上的力的三要素是什么？讲解新课：§1-2 平面汇交力系的合成平面汇交力系：各力作用线都在同一平面内，且都相交于一点的力系一、几何法（力多边形法）一 一 一 一F + F + •…+ F = F是平行四边形法的推广。
P6图1-7, P7图1-8F =1 2 n i平衡的充要几何条件：力的多边形自行封闭力系的合力为零）F = F + F + •…+12F =工Fni举例练习： P7 例 1-1,图 1-9二、解析法1 ．力在平面直角坐标轴上的投影 （ 1）投影计算F =± F cos axF = ±Fsinaa为F与x轴所夹的锐角在计算上只管大小,y+、 由观察决定 P8 图 1-10）注意：①力的投影是代数量（标量），分力是矢量，且分力必须作用在原 力的作用点上②力的投影为正时，分力指向坐标轴的正向；反之，则指向负向 （ 2）应用：已知投影求力矢大小：F = ,-F 2 + F 2x y方向：tana = — a为F与x轴所夹的锐角Fx2．合力投影定理：合力在坐标轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影 的代数和F = F + F +••• + F =工 FRx 1x 2 x nx xF = F + F + + F = Z FRy 1y 2 y ny y2．解析法（合力投影定理的应用）：已知分力求合力F =Rtan a■ F 2 + F 2 = (^^F )2 +Rx Ry xF—RyFRx(工F )2yF―yFx3. 举例练习：P8例1-2课堂小结：1. 平面汇交力系平衡的充要几何条件：力的多边形自行封闭。
2. 力 F 在轴上的投影为代数量（标量），而沿轴上的分量（分力）为矢 量3. 合力投影定理：合力在任一坐标轴上的投影，等于各分力在同一轴上 投影的代数和F — F + F + •…+x 1x 2 x nx ix一 一 一 一1V -F — F + F + ••• + F — Fy 1y 2 y ny iy作业：P43/10, 15〜17学科机械工程基础第一章第3节课 题 力矩与力偶授课时数2累计时间6授课日期授课班级数控50303教学目的与要求1. 明确力矩和力偶的概念2. 掌握力矩的计算方法，合力矩定理3. 掌握力偶的运算法则，力偶的等效性4. 理解力的平移定理教学重点与难点重点：力矩和力偶的概念；合力矩定理；力的平移 定理难点：力矩的计算方法；力偶的运算法则授课方法讲、练结合教 具扳手、丝锥等执行后摘记导入新课：在生产、生活中，力对物体的作用，有时会使物体发生转动力对 物体的转动效果，有许多是物体绕某一点或某一轴线转动的例子，如： 杠杆、滑轮、开关门窗、扳手拧螺母等为了度量力使物体绕一定点转 动的效应，力学中引入力对点的矩(力矩)的概念讲授新课：§1-3 力矩与力偶一、 力对点之矩(P9图1-12)1. 矩心O:力使物体转动的中心。
2. 力臂d 矩心到力的作用线的距离注意：不是力的作用点到矩心 的距离)3. 力矩M (F):力的大小与力臂的乘积再冠以适当的正负号来表示力O使物体绕点转动的效应，称为力对点的矩，简称力矩M (F) = ±FdO正号“+”：力使物体绕矩心作逆时针方向转动；负号“ ”：力使物体绕矩心作顺时针方向转动4. 力矩的单位： N 〃m 或 kN 〃m5. 力矩为零由M (F) = ± Fd可知，有两种情况力矩等于零：(1)力等于零；(2)力O臂等于零即力的作用线通过矩心6. 巩固练习：P9/例1-3二、 合力矩定理：合力对平面内任一点之矩,等于各分力对该点之矩的代数和M (F ) = £ M (F)O R O ii=1应用举例：P10例1-4, P44/18三、 力偶的概念及其运算法则1. 力偶：由两个等值、反向、不共线的平行力组成的力系记作(F,F')2. 力偶臂：两力作用线间的距离do (P10图1-15)3. 力偶矩：力偶中一个力的大小与力偶臂的乘积并冠以适当的正负号，称为力偶矩记作M或M(F,F')，即M(F,F') = ±Fd = ±F'd4. 单位：N 〃m 或 kN 〃m5. 力偶的三要素：力偶矩的大小、力偶的转向、力偶作用面的方位。
6. 力偶的性质(1) 力偶无合力；力偶不能用一个力来平衡，力偶只能用力偶来平衡;(2) 力偶对其作用面内任一点之矩恒等于力偶矩，而与矩心位置无关；(3) 力偶的等效性：作用在同一平面内的两个力偶，若它们力偶矩大 小相等，转向相同，则这两个力偶等效推论 1：力偶可以在其作用面内任意移动或转动，而不改变力偶对刚体 的作用效应推论 2：只要保持力偶矩的大小和转向不变，可以同时改变力的大小和 力偶臂的长短，而不改变力偶对刚体的作用7. 平面力偶系的合成作用在物体上同一平面内的若干力偶所组成的力系，称为平面力偶 系其合成结果为一合力偶，合力偶矩等于各分力偶矩的代数和即M = M + M + …十M =工 M (P12 图 1-17)1 2 n i8. 力的平移定理( 1)定理：作用于刚体上的力，可平移到刚体上的任一点，但必须同时 附加一个力偶，附加力偶的力偶矩等于原力对平移点的力矩证明：根据加减平衡力系公理P12图1-18)F = F'二—F"， F,F"组成一个力偶(F,F”), M(F,F”)二 M (F)因此，o(F,F")和F'所组成的力系与平移前的力F等效 2)力的平移定理的理解 力不能与力偶等效，也不能被力偶所平衡。
但两者之间并非没有联 系，这充分体现在力的平移定理中力的平移定理告诉我们：作用在刚体上的力，可以分解为同平面内 的一个力(作用线与原力平行)和一个力偶(力偶矩等于原力对新作用 点的矩)反之，一个力和一个力偶也可以合成为一个力课堂小结：1. 平面问题中，力矩为一代数量，M (F) = ±Fd。