1、化工设备机械基础化工设备机械基础w 参考书：参考书：1。工程力学工程力学 北京科技大学，东北工业大学合编北京科技大学，东北工业大学合编2。董大勤，。董大勤，化工设备机械基础化工设备机械基础 化学工业出版社，化学工业出版社，19993。唐尔均，。唐尔均，化工设备机械基础化工设备机械基础 机械工业出版社，机械工业出版社，1994绪论绪论化工设备机械基础化工设备机械基础在工程在工程技术中的地位和作用技术中的地位和作用该课程的性质、内容、任务和该课程的性质、内容、任务和学习方法学习方法1.1.化工设备机械基础化工设备机械基础 在工程技术中的地位和作用在工程技术中的地位和作用 该课程研究工程中的机械问题
2、，对该课程研究工程中的机械问题，对于从事材料专业的学生来说所必须具备于从事材料专业的学生来说所必须具备的机械基础知识，应用广泛。的机械基础知识，应用广泛。化工设备又称为化工设备又称为过程过程设备设备。过程过程:从原材料到产品从原材料到产品,要经过一系列要经过一系列物理的或化学的加工处理步骤物理的或化学的加工处理步骤,这一系列这一系列加工处理步骤称为过程。加工处理步骤称为过程。1.1.化工设备机械基础化工设备机械基础 在工程技术中的地位和作用在工程技术中的地位和作用w 过程过程需要需要设备设备来完成物料的粉碎、混合、来完成物料的粉碎、混合、储存、分离、传热和反应。储存、分离、传热和反应。w 设备
3、的新设计、新材料和新制造技术是在设备的新设计、新材料和新制造技术是在过程的要求下发展起来的，没有相应的设过程的要求下发展起来的，没有相应的设备，过程就无法实现。备，过程就无法实现。1.1.化工设备机械基础化工设备机械基础 在工程技术中的地位和作用在工程技术中的地位和作用w 化工设备的基本要求：化工设备的基本要求：安全可靠安全可靠：材料强度高，韧性好：材料强度高，韧性好 材料与介质相容材料与介质相容 结构有足够的刚度和抗失稳能力结构有足够的刚度和抗失稳能力 密封性好密封性好满足过程要求满足过程要求：功能要求功能要求 寿命要求寿命要求 结构要求结构要求易于操作、维护和控制易于操作、维护和控制2.2
4、.本课程的性质、内容本课程的性质、内容 任务和学习方法任务和学习方法（1）化工设备机械基础化工设备机械基础是一门综合性的技术基础课，其研究对象和课程内容：第一篇工程力学篇第一篇工程力学篇 第二篇化工设备设计基础第二篇化工设备设计基础 第三篇机械传动第三篇机械传动 2.2.本课程的性质、内容本课程的性质、内容 任务和学习方法任务和学习方法（2）化工设备机械基础化工设备机械基础课程任务：w 能熟练地运用力系平衡条件求解简单力系的平衡问题。能熟练地运用力系平衡条件求解简单力系的平衡问题。w 掌握杆件的受力分析和强度计算方法。掌握杆件的受力分析和强度计算方法。w 掌握化工设备设计的基本方法。掌握化工设
5、备设计的基本方法。w 具有与本课程有关的解题、运算、绘图能力和应用标具有与本课程有关的解题、运算、绘图能力和应用标准、手册、图册等有关技术资料的能力。准、手册、图册等有关技术资料的能力。w 能够熟练掌握常见的几种机械传动中零件的设计方法能够熟练掌握常见的几种机械传动中零件的设计方法（带，齿轮，轴，轴承）（带，齿轮，轴，轴承）3.3.本课程的性质、内容本课程的性质、内容 任务和学习方法任务和学习方法 （3）学习方法w抓好基本学习环节w学会综合运用知识w学会知识技能的实际应用w学会总结归纳w学会创新第一部分：工程力学篇w 静力学：研究物体机械运动的一种特殊情况 平衡。w 材料力学：研究杆的强度，刚
6、度和稳定性问题。第一部分：工程力学篇w 强度：指构件抵抗破坏的能力。构件在外力作用下发生显著断裂或显著不可回复的变形均属于强度失效。第一部分：工程力学篇第一部分：工程力学篇w 刚度：指构件抵抗变形的能力。一些构件对变形有一定的要求，这些构件上若存在较大的变形会造成刚度失效。第一部分：工程力学篇第一部分：工程力学篇w 稳定性：构件保持原有的平衡状态的能力。比如：细长直杆，薄壁外压容器在压缩外力过大时会压弯失去直的平衡状态。第一部分：工程力学篇第一篇第一篇 构件静力分析构件静力分析 w研究对象：平衡状态的刚体或刚体系统w研究内容：物体的受力分析；力系的简化；物体在力系作用下处于平衡的条件及其在工程
7、实践中的应用。1.1.静力分析的基本概念静力分析的基本概念w 力：物体间的相互机械作用，使物体的运动状态或形状尺寸发生改变。（外效应和内效应）力的三要素及表示方法力的三要素及表示方法 力系与等效力系（合力和分力）力系与等效力系（合力和分力）平衡与平衡力系平衡与平衡力系 w 刚体刚体：在外力作用下，大小和形状保持不变的物体。静力学中研究的物体均可视为刚体。力的三要素及表示方法力的三要素及表示方法 物体间机械作用的形式是多种多样的，力对物体的效应取决于力的大小、方向和作大小、方向和作用点用点，这三者被称为力的三要素。力矢量力矢量用一条有向线段表示，线段的长度表示力的大小；线段的方位和箭头表示力的方
8、向；线段的起点或终点表示力的作用点，力的国际单位为牛顿（N）。2 2 静力学公理静力学公理(力基本性质)公理公理1 二力平衡条件二力平衡条件 作用在刚体上的两个力，使刚体保持平衡的必要和充分条件是：这两个力两个力大小相等，方向相反，且作用在同一条大小相等，方向相反，且作用在同一条直线上直线上。对于变形体而言，二力平衡条件只是必要条件，但不是充分条件。2 2 静力学公理静力学公理公理公理2 加减平衡力系原理：加减平衡力系原理：在已知力系上加上或者减去任意平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用。推论推论1 1 力的可传性原理力的可传性原理 作用在刚体上某点的力，可以沿着它的作用线移动到刚体内任意一点
9、，并不改变该力对刚体的作用效应。（如图）2 2 静力学公理静力学公理公理公理3 力的平行四边形力的平行四边形法则法则 作用在刚体上同一点的两个力，可以合成为一个合力。合力的作用点也在该点，合力的大小、方向，由这两个力为边构成的平行四边形的对角线确定。2 2 静力学公理静力学公理推论推论2 2 三力平衡汇交原理：三力平衡汇交原理：作用在刚体上三个相互平衡的力，若其中两个力的作用线汇交于一点，则第三个力的作用线通过汇交点。2 2 静力学公理静力学公理公理公理4 作用与反作用定律作用与反作用定律 两物体间的作用力与反作用力总是同时存在，且大小相等、方向相反、沿同一条直线，分别作用在这两个物体上。作用力与反作用力互相依存、同时出现、同时消失，分别作用在相互作用的两物体上。作用力与反作用力与二力平衡条件中的两个力有着本质的区别。2 2 静力学公理静力学公理 公理公理5 刚化原理刚化原理 变形体在某一力系作用下处于平衡，如将此变形体刚化为刚体，则平衡状态将保持不变。刚体的平衡条件是变形体平衡的必要条件，而非充分条件。
