1
机械 (machinery) ?
机器?
机构?
◆ 研究对象
◆ 课程内容
主要学习,常用机构和
通用零件
1、工程力学
2、机械及机械零件
3、液压传动
2
1、机械制造行业是国民经济的支柱产业
2、凡是生产、制造企业都要涉及到机械
开发设计
制造
市场销售
经济竞争归根结底是
设计和制造能力竞争
3
◆ 学习本课程的目的
1.为学习机械类有关专业课打好理论基础。
2.为机械产品的创新设计打下良好的基础
3.为现有机械的合理使用和革新改造打基础。
◆ 本课程的基本学习方法
1、着重基本概念的理解和基本计算方法
的掌握，不强调系统的理论分析；
2,着重理解公式建立的前提、意义和应
用,不强调对理论公式的具体推导；
3,注意密切联系生产实际，努力培养解
决工程实际问题的能力。
5
西昌学院食品科学系
机械基础
计算机辅助教学课件
6
内容提要
? 绪论
? 静力学基本知识
1、力及其性质
2、约束和约束力
3、受力分析与受力图
7
◆ 本课程研究的对象及内容
要学习什？
为什么要学
机械基础？
◆ 学习本课程的目的
◆ 如何进行本课程的学习
学习方法？
绪 论
8
9
1、名词介绍：
(1)力系：
F1
F2
Fn
(2)平衡力系：
F2
F1
Fn
若平衡，则称为
平衡力系。
同时作用在物体上的一群力。
(3)等效力系：
=
P1
P2
Pn
若两个力系对
同一物体的作
用效果相同，
则互称为等效
力系。
(4)合力、分力：
F1
Fn
F2
F1
Fn
F2
= F
R
若一个力和一个力
系等效，则该力称
为合力，力系中各
力称为此力的分力
10
2、力学模型：
刚 体,受力时不变形体的物体
刚体系,（物系）
3、内容：
（ 1）力系的简化：
用简单力系代替复杂力系，作
用效应不变。
（ 2）力系的平衡条件,
物体处于平衡状态时，力系应
满足的条件。
平衡：指物体相对于地面保
持静止或作均速直线运动
11
一、力的概念：
定 义,物体间的相互作用
外效应,运动状态改变。 (理力）
内效应,变形。（材力）
三要素,大小、方向、作用点。
力的图示,F
P
文字符号,
第一章 静力学基本概念及受力分析
箭头，代表
力的指向
力的作用线
线段长度代
表力的大小
线段的起点
或终点为力
的作用点
12
印刷体,黑体字母 —— 力矢。
普通字母 —— 力的大小。
手写体,F—— 力矢。
F—— 力的大小。
力单位,N KN
牛 千牛
二、约束的概念：
自由体,能在空中自由运动（飞机、卫星）
非自由体,某些方面的运动受到周围物体的
限制
13
（灯绳、合页轴、铁轨）
（ 1）约束,阻碍物体运动的限制物
（ 2）约束反力,约束作用于被约束物体上力
作用点,接触处
方 向,永远与所限制的运动方向相反
大 小,未知待求
（被动力）
（ 3）主动力,约束反力以外的其它力
能主动引起物体运动的力。
例如
14
主动力大小一般已知（重力、风力、牵引力）
如：
三、静力学公理 (公理与定律；定理、推理与推论）
1、公理一（二力平衡公理）：
T1 T2
G
F1
F2
若刚体受二力作用而平
衡，则必、充条件为：此二
力等值、反向、共线。
（ 1）适于刚体。
15
（ 2） 二力构件（二力杆）,
只受二力作用而平衡的构件或杆件。
F1
F2
F1
F2
F1
F2
（拉杆）（压杆）
2、公理二（加、减平衡力系公理）：
在作用于刚体上的任一力系中，加上或
减去任一个平衡力系，并不改变原力系对刚
体的作用
受力特点,所
受两力必沿两
力作用点连线
16
F1
F2
F3
P1
P2
=
F1
F2
F3 （适于刚体）
3、推论一（力的可传性原理）
作用在刚体上的力可沿其作用线移动，
而不改变该力对刚体的作用效应。
=
F
F2
F1 F
1
（ 令 F1=F2=F）
（适于同一个刚体）
17
4、公理三（力的平行四边形法则）：
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，它的大小和方向由这
两个力的矢量为邻边所构成的平行四边形的对
角线来表示。
矢式,R=F1+F2
F1
F2
R
F1 F2
R
F2
F1
R
（适合于任何物体）
（逆过程也成立，一般正交分解） F1 F
2
F
力三角形法则,
18
5、推论二（三力平衡汇交定理）
刚体受不平行的三力作用而平衡时，此
三力作用线必共面，且汇交于一点。
证：
=
F1 F2
F3 F3
F2F1
R
1,只适于刚体
2、三力汇交一点，只是平衡的必要条件
3、三力构件，若已知三力作用点和任两力作
用线则可定出第三力作用线。
oo
A B
C
C
19
如：
（并不平衡） F1 F2
F3
6、公理四（作用、反作用定律）
两物体间相互作用的一对力，总是等值、
反向、共线，并分别作用在这两个物体上。
..
G G
N
N
（ 1）适于任何物体。 （ 2）（ G,N）是平衡力；
N 是作用力,N‘ 是反作用力
20
四、几种常见的约束及反力：
（一）柔索约束,柔绳、皮带、链条等。
特征,只限制沿柔索中心线伸长方向
的运动。
反力,作用点：联结点。
作用线：沿柔索。
指向：背离被约束体。
（拉力）
例如
21
G G
F1 F2
G G
FA FB
FC FD
FE
A B
C D
E
FA
FB
FC F
D
F1
F2
F1
F2
22
（二）光滑接触面约束,
(不计摩擦 )
特征,只限制沿接触处
公法线做压入光滑面的运动,
公法线
FN
反力, 作用点,接触处
作用线,沿接触处的公法线
指 向,指向被约束体
B
CAF
A
FB
FC
G
（压力）
23
（三）光滑铰链约束
带孔的构件套在圆轴（销钉）上。
特征,只限制构件间的相对移动。
不限制构件间的相对转动。
（在垂直于轴线的平面内）
传力特点,带孔构件与销钉直接作用。
（ A）固定铰支座,底座固定 。
例如
24
F
F
F
F
Fy
Fx
反力 F,作用点、作用线、
及指向，均随主动力而变。
通常用互相垂直的 Fx 与 Fy
表示,
（二力构件除外）
简图,
25
（ B）中间铰链：
仅有两个带孔的构件，套在销钉上，且节
点处不受外力。
F
FF
F
Fx
Fy
Fy
Fx
(1)
(2)
(1)
(2)
(1)
(2)构件 (1)与构件
(2)互为约束
满足作用
力与反作用
力的关系
26
通常用 (Fx,Fy)，（ Fx ',Fy')表示（二力构
件除外）
简图：
例：
BA
C
F C
B
FC
FB
F
FC
C
AFAy F
Ax先识别二力构件；中间铰链处：
作用力与反作用力关系。
27
（ C）可动铰支座,底座与支撑面间有辊轴 。
（轴支座）
公法线
F
只限制沿垂直支撑面方向的运动。
反力 F,沿支撑面法线，通过销钉中
心，指向可假设。
简图：
28
（四）链杆约束：
两端铰接，中间不受力的直杆 （二力杆）
A
B
A
B
FA
FB
A F
A
（ A处为中间铰链）
反力,沿链杆中心线，指向可假设。（只限
制沿链杆中心线的运动。）
= = =
29
（五）轴承约束
（ A）径向轴承 （向心轴承）,
只限制沿半径方向的运动。
轴线
FAy
FAx
(B)止推轴承：
既限制沿半径方向的运动，
又限制沿轴线方向的运动 。
30
Fx
Fz
Fy
（六）球形铰链支座,
球状物体置于球窝形支座内,只限制任何
方向的移动。
Fx
Fy
Fz
(七 )固定端
31
五、物体的受力分析与受力图
受力分析：
所研究物体共受几个力的作用，每个力的
作用点、作用线、指向是怎样的？
受力图：
所研究物体的简图单独画出，在上面画上
其所受全部主动力和全部约束反力的图形。
步骤：
（ 1）确定研究对象（取分离体），并
把其简图单独画出。
（ 2）画上其所受主动力。
（ 3）画上其所受约束反力。
32
例：已知 F，试画出 AB 梁的受力图。
解：
（ 1）取 AB梁为研究对象。
（ 2）画主动力 F。
F（ 3）画反力 FB,FAx,FAy。 FB
BA
FAx
A B
F
FAy
或：按三力平衡汇
交定理
FBB
A
FFA
O
33
例,已知 P。试画出 AD杆,BC杆及构架整体受力图
D
A B
C
P
B
C
FB
FC
A B
D
P
FB
FAx
FAy
A B D
P O
FB
FA
A B
C
D
P
FC
FAx
FAy
（系统内力）
（系统外力 ）
34
例：三铰刚架，已知 F。试分别画出 AC,BC构架
及刚 架整体受力图
A B
CF解：
B
C
FC
FBA
CF
FC
FAx
FAy
A B
CF
FB
FAx
FAy
35
例：已知 P。试分别画出 AB,BC杆、销钉 C及构架
整体的受力图。
解：
A
C
FA
FCA
B
C
FB
FCB
C
F
FCA
FCB
A
C
F
FCB
FA
（ AC杆含销 C）
A B
C
F
FBFA
36
例：
B
C
D EFD FE
C
G
F
O
FCO
B
C
FB
FE
H
FCB
A
C
D FCO
FCB
FD
FAx
FAy
G
F
A
D E
FB
FAx
FAy
37
例：
A B
CF1 F2
A
C
F1
FCx
FCy
FAx
FAy
B
C F2Fcx
Fcy FBx
FBy
C
A BFAx
FAy
FBx
FBy
F1 F2
38
例,
B
C FCB
FB
A
C
P
FCAx
FCAy
FAx
FAy
C
G FCB
FCAx
FCAy
A
CP
G FCB
FAx
FAy
A B
C
P
G FB
FAx
FAy
39
例：
O
A
B
P
B
P
FBA
FB
例,P
.
O C
A
B
D
P
A
B D
FA
FB
FD
40
例题, 由水平杆 AB和斜杆
BC构成的管道支架如图所
示,在 AB杆上放一重为 P的
管道, A,B,C处都是铰链
连接,不计各杆的自重,
各接触面都是光滑的,试分
别画出管道 O,水平杆 AB,斜
杆 BC及整体的受力图,
A
C
BD
O
P
41
解,(1)取管道 O为研究对象,
O
P
ND
(2)取斜杆 BC为研究对象,
C
B
RC
RB
A
BD
ND′
RB′
XA
YA
(3)取水平杆 AB为研究对象,
(4)取整体为研究对象,
A
C
BD
O
P
RC
XA
YA
42
作业：
教材 P12页 思考题全看一遍
习题,1-3; 1-4; 1-5
43
44
45
46
47
48
49
50
51
52
53
54
55
56
57
58
59
60
止推轴承
61
62
63
64
65
66
机械 (machinery) ?
机器?
机构?
◆ 研究对象
◆ 课程内容
主要学习,常用机构和
通用零件
1、工程力学
2、机械及机械零件
3、液压传动
2
1、机械制造行业是国民经济的支柱产业
2、凡是生产、制造企业都要涉及到机械
开发设计
制造
市场销售
经济竞争归根结底是
设计和制造能力竞争
3
◆ 学习本课程的目的
1.为学习机械类有关专业课打好理论基础。
2.为机械产品的创新设计打下良好的基础
3.为现有机械的合理使用和革新改造打基础。
◆ 本课程的基本学习方法
1、着重基本概念的理解和基本计算方法
的掌握，不强调系统的理论分析；
2,着重理解公式建立的前提、意义和应
用,不强调对理论公式的具体推导；
3,注意密切联系生产实际，努力培养解
决工程实际问题的能力。
5
西昌学院食品科学系
机械基础
计算机辅助教学课件
6
内容提要
? 绪论
? 静力学基本知识
1、力及其性质
2、约束和约束力
3、受力分析与受力图
7
◆ 本课程研究的对象及内容
要学习什？
为什么要学
机械基础？
◆ 学习本课程的目的
◆ 如何进行本课程的学习
学习方法？
绪 论
8
9
1、名词介绍：
(1)力系：
F1
F2
Fn
(2)平衡力系：
F2
F1
Fn
若平衡，则称为
平衡力系。
同时作用在物体上的一群力。
(3)等效力系：
=
P1
P2
Pn
若两个力系对
同一物体的作
用效果相同，
则互称为等效
力系。
(4)合力、分力：
F1
Fn
F2
F1
Fn
F2
= F
R
若一个力和一个力
系等效，则该力称
为合力，力系中各
力称为此力的分力
10
2、力学模型：
刚 体,受力时不变形体的物体
刚体系,（物系）
3、内容：
（ 1）力系的简化：
用简单力系代替复杂力系，作
用效应不变。
（ 2）力系的平衡条件,
物体处于平衡状态时，力系应
满足的条件。
平衡：指物体相对于地面保
持静止或作均速直线运动
11
一、力的概念：
定 义,物体间的相互作用
外效应,运动状态改变。 (理力）
内效应,变形。（材力）
三要素,大小、方向、作用点。
力的图示,F
P
文字符号,
第一章 静力学基本概念及受力分析
箭头，代表
力的指向
力的作用线
线段长度代
表力的大小
线段的起点
或终点为力
的作用点
12
印刷体,黑体字母 —— 力矢。
普通字母 —— 力的大小。
手写体,F—— 力矢。
F—— 力的大小。
力单位,N KN
牛 千牛
二、约束的概念：
自由体,能在空中自由运动（飞机、卫星）
非自由体,某些方面的运动受到周围物体的
限制
13
（灯绳、合页轴、铁轨）
（ 1）约束,阻碍物体运动的限制物
（ 2）约束反力,约束作用于被约束物体上力
作用点,接触处
方 向,永远与所限制的运动方向相反
大 小,未知待求
（被动力）
（ 3）主动力,约束反力以外的其它力
能主动引起物体运动的力。
例如
14
主动力大小一般已知（重力、风力、牵引力）
如：
三、静力学公理 (公理与定律；定理、推理与推论）
1、公理一（二力平衡公理）：
T1 T2
G
F1
F2
若刚体受二力作用而平
衡，则必、充条件为：此二
力等值、反向、共线。
（ 1）适于刚体。
15
（ 2） 二力构件（二力杆）,
只受二力作用而平衡的构件或杆件。
F1
F2
F1
F2
F1
F2
（拉杆）（压杆）
2、公理二（加、减平衡力系公理）：
在作用于刚体上的任一力系中，加上或
减去任一个平衡力系，并不改变原力系对刚
体的作用
受力特点,所
受两力必沿两
力作用点连线
16
F1
F2
F3
P1
P2
=
F1
F2
F3 （适于刚体）
3、推论一（力的可传性原理）
作用在刚体上的力可沿其作用线移动，
而不改变该力对刚体的作用效应。
=
F
F2
F1 F
1
（ 令 F1=F2=F）
（适于同一个刚体）
17
4、公理三（力的平行四边形法则）：
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，它的大小和方向由这
两个力的矢量为邻边所构成的平行四边形的对
角线来表示。
矢式,R=F1+F2
F1
F2
R
F1 F2
R
F2
F1
R
（适合于任何物体）
（逆过程也成立，一般正交分解） F1 F
2
F
力三角形法则,
18
5、推论二（三力平衡汇交定理）
刚体受不平行的三力作用而平衡时，此
三力作用线必共面，且汇交于一点。
证：
=
F1 F2
F3 F3
F2F1
R
1,只适于刚体
2、三力汇交一点，只是平衡的必要条件
3、三力构件，若已知三力作用点和任两力作
用线则可定出第三力作用线。
oo
A B
C
C
19
如：
（并不平衡） F1 F2
F3
6、公理四（作用、反作用定律）
两物体间相互作用的一对力，总是等值、
反向、共线，并分别作用在这两个物体上。
..
G G
N
N
（ 1）适于任何物体。 （ 2）（ G,N）是平衡力；
N 是作用力,N‘ 是反作用力
20
四、几种常见的约束及反力：
（一）柔索约束,柔绳、皮带、链条等。
特征,只限制沿柔索中心线伸长方向
的运动。
反力,作用点：联结点。
作用线：沿柔索。
指向：背离被约束体。
（拉力）
例如
21
G G
F1 F2
G G
FA FB
FC FD
FE
A B
C D
E
FA
FB
FC F
D
F1
F2
F1
F2
22
（二）光滑接触面约束,
(不计摩擦 )
特征,只限制沿接触处
公法线做压入光滑面的运动,
公法线
FN
反力, 作用点,接触处
作用线,沿接触处的公法线
指 向,指向被约束体
B
CAF
A
FB
FC
G
（压力）
23
（三）光滑铰链约束
带孔的构件套在圆轴（销钉）上。
特征,只限制构件间的相对移动。
不限制构件间的相对转动。
（在垂直于轴线的平面内）
传力特点,带孔构件与销钉直接作用。
（ A）固定铰支座,底座固定 。
例如
24
F
F
F
F
Fy
Fx
反力 F,作用点、作用线、
及指向，均随主动力而变。
通常用互相垂直的 Fx 与 Fy
表示,
（二力构件除外）
简图,
25
（ B）中间铰链：
仅有两个带孔的构件，套在销钉上，且节
点处不受外力。
F
FF
F
Fx
Fy
Fy
Fx
(1)
(2)
(1)
(2)
(1)
(2)构件 (1)与构件
(2)互为约束
满足作用
力与反作用
力的关系
26
通常用 (Fx,Fy)，（ Fx ',Fy')表示（二力构
件除外）
简图：
例：
BA
C
F C
B
FC
FB
F
FC
C
AFAy F
Ax先识别二力构件；中间铰链处：
作用力与反作用力关系。
27
（ C）可动铰支座,底座与支撑面间有辊轴 。
（轴支座）
公法线
F
只限制沿垂直支撑面方向的运动。
反力 F,沿支撑面法线，通过销钉中
心，指向可假设。
简图：
28
（四）链杆约束：
两端铰接，中间不受力的直杆 （二力杆）
A
B
A
B
FA
FB
A F
A
（ A处为中间铰链）
反力,沿链杆中心线，指向可假设。（只限
制沿链杆中心线的运动。）
= = =
29
（五）轴承约束
（ A）径向轴承 （向心轴承）,
只限制沿半径方向的运动。
轴线
FAy
FAx
(B)止推轴承：
既限制沿半径方向的运动，
又限制沿轴线方向的运动 。
30
Fx
Fz
Fy
（六）球形铰链支座,
球状物体置于球窝形支座内,只限制任何
方向的移动。
Fx
Fy
Fz
(七 )固定端
31
五、物体的受力分析与受力图
受力分析：
所研究物体共受几个力的作用，每个力的
作用点、作用线、指向是怎样的？
受力图：
所研究物体的简图单独画出，在上面画上
其所受全部主动力和全部约束反力的图形。
步骤：
（ 1）确定研究对象（取分离体），并
把其简图单独画出。
（ 2）画上其所受主动力。
（ 3）画上其所受约束反力。
32
例：已知 F，试画出 AB 梁的受力图。
解：
（ 1）取 AB梁为研究对象。
（ 2）画主动力 F。
F（ 3）画反力 FB,FAx,FAy。 FB
BA
FAx
A B
F
FAy
或：按三力平衡汇
交定理
FBB
A
FFA
O
33
例,已知 P。试画出 AD杆,BC杆及构架整体受力图
D
A B
C
P
B
C
FB
FC
A B
D
P
FB
FAx
FAy
A B D
P O
FB
FA
A B
C
D
P
FC
FAx
FAy
（系统内力）
（系统外力 ）
34
例：三铰刚架，已知 F。试分别画出 AC,BC构架
及刚 架整体受力图
A B
CF解：
B
C
FC
FBA
CF
FC
FAx
FAy
A B
CF
FB
FAx
FAy
35
例：已知 P。试分别画出 AB,BC杆、销钉 C及构架
整体的受力图。
解：
A
C
FA
FCA
B
C
FB
FCB
C
F
FCA
FCB
A
C
F
FCB
FA
（ AC杆含销 C）
A B
C
F
FBFA
36
例：
B
C
D EFD FE
C
G
F
O
FCO
B
C
FB
FE
H
FCB
A
C
D FCO
FCB
FD
FAx
FAy
G
F
A
D E
FB
FAx
FAy
37
例：
A B
CF1 F2
A
C
F1
FCx
FCy
FAx
FAy
B
C F2Fcx
Fcy FBx
FBy
C
A BFAx
FAy
FBx
FBy
F1 F2
38
例,
B
C FCB
FB
A
C
P
FCAx
FCAy
FAx
FAy
C
G FCB
FCAx
FCAy
A
CP
G FCB
FAx
FAy
A B
C
P
G FB
FAx
FAy
39
例：
O
A
B
P
B
P
FBA
FB
例,P
.
O C
A
B
D
P
A
B D
FA
FB
FD
40
例题, 由水平杆 AB和斜杆
BC构成的管道支架如图所
示,在 AB杆上放一重为 P的
管道, A,B,C处都是铰链
连接,不计各杆的自重,
各接触面都是光滑的,试分
别画出管道 O,水平杆 AB,斜
杆 BC及整体的受力图,
A
C
BD
O
P
41
解,(1)取管道 O为研究对象,
O
P
ND
(2)取斜杆 BC为研究对象,
C
B
RC
RB
A
BD
ND′
RB′
XA
YA
(3)取水平杆 AB为研究对象,
(4)取整体为研究对象,
A
C
BD
O
P
RC
XA
YA
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作业：
教材 P12页 思考题全看一遍
习题,1-3; 1-4; 1-5
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止推轴承
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