化工设备机械基础电子教案Word文档格式.docx

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本科

课程名称

化工机械基础

课程类别

专业必修课

课程序号

课程代码

授课专业

化学工程与工

总学时

62

S62

上其

机它

学分3

课程性质和目的

《化工设备机械基础》是化工工艺类专业一门综合性的机械类技术基础课，包括工程力学基础（静力学、材料力学）、化工设备设计基础和机械传动三大部分。

其任务是使学生掌握相关的基本理论、基本知识以及设计的基本方法，为从事化工设备机械的设计、使用、管理和维护打下基础。

具体为：

1、掌握对化工设备中的受力构件进行强度、刚度和稳定性计算的基本理论和方法。

2、能为常用化工设备合理地选择材料。

3、掌握化工设备通用零部件的选用方法。

4、了解压力容器监察管理法规。

课程教学基本要求

1、本课程的教学应贯彻应用性原则和重视素质培养原则。

要求理论分析与设计方法相结合，理论教学主要是讲清概念，学会应用，对数学推导一般不作演绎。

要重视分析实例、课堂讨论、习题等教学环节，同时将课程内容与生产实习、课程设计、毕业设计相结合，培养学生理论联系实际的能力。

2、工程力学是课程教学的核心内容，是学好其他部分内容的基础，应着重抓好。

其余教学内容则可根据各专业的特点和安排学时（或学分）的多少选择讲授。

对化工工艺专业则要抓好化工设备设计基础，而机械传动部分可不作为重点。

讲课要结合化工行业的实际，并允许对教学内容做必要调整和组合。

3、考核方式以闭卷为主，平时成绩在期评成绩中应占有一定的比重。

教材与参考书

1、赵军等编，《化工设备机械基础》（第二版），化学工业出版社,2007年；

2、董大勤主编，《化工设备机械基础》，化学工业出版社，2002年。

3、张新占主编，《工程力学》（上）、（下），西北工业大学出版社，2001年。

4、潘永亮主编，《化工设备机械设计基础》,科学出版社，1999年；

《化工设备机械基础》教案

嘗第1次课貝1器2授课时间2011鲁9月15

章节名称

1.物体的受力分析和静力平衡方程

静力学基本概念约束和约束反力分离体和受力图

教学目的与要求

1、使学生掌握力、刚体、平衡等静力学基本概念。

2、使学生掌握约束和约束反力概念。

3、使学生学会画受力图。

重点与难点

重点：

1力、刚体、平衡等静力学基本概念。

2约束和约束反力概念。

3学会画受力图。

难点：

学会画受力图。

授课方法与手段

多媒体课堂讲授、课堂讨论、课后作业。

基本教学内容：

概述

工程力学是一门研究物体机械运动及构件强度、刚度和稳定性的科学。

工程力学的两个基础部分：

静力学和材料力学。

为保证构件正常工作，构件应当满足以下要求：

（1）强度要求

（2）刚度要求（3）稳定性要求

静力学基本概念

一、力的概念及作用形式

力：

物体间相互的机械作用，单位：

N,kN,力是欠量，F或F表示，既有大小又有方向

力的三要素：

大小，方向，作用点

按力的作用方式分类可分为：

表面力和体积力（eg.重力，磁力）

按作用面积大小可分为：

集中力和分布力（kN∕m）

二、刚体的概念

刚体：

在任何情况下都不发生变形的物体。

它是抽象化概念，是一种变形很小情况下的理想模型。

静力学中主要研究物体所受力系的简化及平衡条件，不研究变形，故可视为刚体。

三、平衡的概念

平衡状态：

物体相对于地球静止或作匀速直线运动时的状态。

是物体机械运动的特殊情形。

并将作用于该物体上的力系称为平衡力系。

平衡力系：

物体处于平衡状态时的力系。

二力平衡原理（公理）：

作用于刚体上的两个力平衡的必要和充分条件是：

这两个力大小相等，方向相反，并作用在同一直线上（等值、反向、共线）

二力构件：

只受两力作用且处于平衡的构件，特点是：

两力必沿作用点的连线。

加减平衡力系原理（公理）：

在作用于刚体上的任何一个力系上，加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效应。

力的可传性原理：

作用于刚体上的力，可沿其作用线移至刚体内任意一点，而不改变它对刚体的作用效应。

故作用于刚体上力的三要素是大小、方向、作用线。

四、作用和反作用定律

作用和反作用定律：

两物体间相互作用的力总是大小相等，作用线相同而指向相反，分别作用在这两个物体上。

（重力与支持力）

作用于与反作用力不能与两力平衡中的一对平衡力混淆。

约束和约束反力

自由体：

能在空间作任意位移的物体，eg.飞机、火箭、卫星等。

非自由体：

位移受到某些限制的物体，eg.悬挂着的灯。

主动力：

能使物体运动或有运动趋势的力，eg.重力、电磁力、风力等，工程上也称为载荷。

约束：

阻碍非自由体运动的限制条件，eg.绳索就是灯的约束，铁轨是火车的约束。

约束反力：

约束对物体的作用力，就是绳索对灯的约束反力。

典型（平面）约束类型：

（1）柔索约束：

绳子、链条、皮带、钢丝等柔性物体。

绳索对物体的约束反力，作用点在接触点，方向沿绳索的中心线，而背离物体。

（2）理想光滑面约束：

物体接触面上的摩擦力相比其他力很小，可忽略不计，这样的接触面为光滑面，不能限制切向方向运动，只能限制法向，其约束反力：

沿接触面在接触点处的公法线且指向物体。

（3）圆柱餃链约束：

如图，只限制两构件的相对移动，不限制相对转动，其约束反力为F’、F7,即通过销钉中心，沿接触点法线方向的约束反力。

用圆柱较将构件与底座连接起來，构成狡支座。

可分为：

固定狡支座，如图l-8a,可动较支座，如图l-9ao

固定端约束：

物体的一部分固嵌与另一物体所构成的约束，eg.电线杆等，图1-20（a）o固定约束反力有三个，Fsa、F7a>

MAO

分离体和受力图

分离体：

把研究对象从周围物体的约束中分离出来，成为自由体，此对象即为分离体。

受力图：

单独画出物体轮廓，将作用在它上面的主动力与约束反力画在上面得到的图。

画受力图的步骤：

（1）确定研究对象，并将其从周围物体的约束中分离出来，即取分离体（先取二力杆）

（2）画己知力，如外力（载荷），重力等。

（3）画约束反力。

根据约束类型，画出约束反力。

例：

1-1,1-2

作业布置：

课后自我总结分析:

嘗第2次课貝1器2授课时间2011香9月8

力的投影、合力投影定理力矩、力偶力的平移平面力系的简化、合力矩定理

1、使学生掌握合力投影定理。

2、使学生掌握力矩、力偶和力的平移。

3、使学生掌握力的平移、平面力系的简化和合力矩定理。

1合力投影定理。

2力矩、力偶和力的平移。

3力的平移、平面力系的简化和合力矩定理。

难点：

力的平移、平面力系的简化和合力矩定理。

力的投影合力投影定理

一、力的投影概念

从力矢量F的两端AB分别向X轴作垂足a,b,线段?

ab称为力F在X轴上的投影。

二、力在直角坐标轴上投影

力F在X（y）轴上的投影：

从力F的起点A,终点B向OX（Oy）轴作垂线得垂足a、b,线段ab称力F在X（y）轴上的投影。

若已知尸的大小及其与/轴所夹的锐角a,则有：

FV=FCOSa

Fv=-Fsina

力在坐标轴上的投影的特性：

a.标量b.符号，ab与X轴同向为正c.平行力且等值时在坐标轴上投影相同d.力平行移动后投影值不变

三、合力投影定律

合力：

若一个力对刚体的作用效果与一个力系等效，则此力称为该力系的合力，该力系中的各个力称为此合力的分力。

合力投影定律：

合力在任意轴上的投影，等于各分力在同一轴上投影的代数和。

力矩力偶

一、力矩

力矩：

力的大小和力臂的乘积。

力偶：

大小相等、作用相平行的两个反向力组成的力系。

力偶矩：

力的大小和力偶臂的乘积。

力偶的性质：

力偶无合力、力偶与位置无关、力偶矩大小转向不变时、力

偶系可由力偶代替。

二、力偶与力偶矩

力偶作用面：

力偶中两力所在的平面。

力偶臂：

两力作用线间的垂直距离，以d表示。

力偶的特点：

对刚体只产生转动效应而没有移动效应，力偶不能与一个力等效或平衡，只能被力偶平衡。

以乘积作为度量力偶对物体的转动效应的物理量，记作In（F,F）或m=÷

-Fd,力偶矩为代数量，力偶矩转向为逆时针时为正，单位N・m（kN∙m）与力矩同。

力偶中两力对其作用面内任一点的矩的代数和恒等于力偶矩。

力偶的待性：

a.大小转向不变，力偶可在平面内任意移动或改变F、d的大小。

C.力偶可移到与作用平面平行的平面内而不改变其作用效果。

力偶的三要素：

力偶矩的大小、转向、作用平面。

力的平移

力的平移定理：

作用在刚体上的力可平行移动到刚体内任一点，但必须同时附加一个力偶，其力偶矩等于原力F对平移点的矩。

平面力系的简化合力矩定理

一、平面力系的简化

平面力系：

各力的作用线都分布在同一平面内，既不汇交于同一点，又不完全平行。

平面力系向其作用面内任一点简化，得到主矢F'

R和主矩M。

。

二、平面力系简化结果讨论：

若MR≠0,Mo=O,则原力系简化为一个合力F'

R,并通过简化中心的原力系的合力。

若MR=O,Mo≠0,则原力系简化为一个力偶，力偶矩等于原力系对简化中心的主矩，与简化中心位置无关。

若F'

R≠0,Mo≠0,则此力系可进一步简化为一个合力，使d=Mo∕Wz转移力偶。

讦0,Mo=O,则原力系为平衡力系

三、合力矩定理

合力矩定理：

当平面力系可以合成为一个合力时，则其合力对于作用点内任一点的矩，等于力系中各分力对同一点的矩的代数和。

1-3,1-4

作业布置:

嘗第3次课灵2器2授课时间2°

；

5省月

1•物体的受力分析和静力平衡方程平面力系的平衡方程空间力系

1、使学生掌握平面力系的平衡方程。

2、复习上节学到的力学基本概念，求解平衡系统的约束反力。

平面力系的平衡方程。

利用平面力系的平衡方程求解约束反力。

平面力系的平衡方程

物体在平面力系作用下处于平衡的充分必要条件：

若主矢量FJ二0,主矩M。

二0,则为平衡力系

例1-5例1-6例1-7例1-8例1-9

求解物体平衡问题的解题方法和步骤：

1确定研究对象，取分离体，画受力图。

注意刚体之间作用力与反作用力之间的关系。

2选取合适的坐标轴，列静力平衡方程。

为例便于计算，坐标轴的方位应尽量与较多的力平行或垂直；

矩心尽量选在未知力作用线的交点上。

3解平衡方程，求解未知力。

空间力系

若作用在物体的力系中各力的作用线不在同一平面内，则称该力系为空间力系。

一、力在直角坐标轴上的