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第一部分 刚体静力学 3

项目一 刚体静力学的基础知识和受力分析 3

1.1 任务引入 3

1.2 解决任务的方法 4

1.3 相关知识点介绍 4

模块一 刚体静力学的基本概念 4

（一）刚体 4

（二）力和力系 5

（三）平衡和平衡力系 7

（四）刚体静力学的基本公理 7

模块二 物体的受力分析 9

（一）约束和约束反力 9

（二）约束模型 9

（三）构件的平面力学简图 14

（四）受力分析和受力图 16

（五）例题解析 16

1.4 知识拓展——静力学奠基人：阿基米德 20

1.5 训练题 21

项目二 平面力系的合成与平衡 24

2.1 任务引入 24

2.2 解决任务的方法 25

2.3 相关知识点介绍 25

模块一 平面汇交力系的合成与平衡 25

（一）平面汇交力系合成的几何法 25

（二）平面汇交力系合成的解析法 26

（三）平面汇交力系的平衡方程及其应用 29

模块二 平面力偶系的合成与平衡 31

（一）力对点之矩 31

（二）力偶 33

（三）平面力偶系合成与平衡的应用 35

模块三 平面任意力系的合成与平衡 38

（一）力的平移定理 38

（二）平面任意力系的简化 40

（三）平面任意力系的平衡及其应用 42

模块四 平面平行力系的合成与平衡 46

模块五 物体系统的平衡问题 47

（一）静定问题和静不定问题 47

（二）物系平衡问题的实例分析 48

2.4 知识拓展——平面静定桁架的内力计算 51

2.5 训练题 53

项目三 摩擦问题 60

3.1 任务引入 60

3.2 解决任务的方法 60

3.3 相关知识点介绍 61

模块一 滑动摩擦 61

（一）摩擦的概念及分类 61

（二）滑动摩擦分析 61

（三）摩擦角和自锁 63

模块二 滚动摩擦简介 64

模块三 考虑摩擦时物体的平衡 65

3.4 知识拓展——斜面与螺纹的自锁 68

3.5 训练题 69

第二部分 构件的承载能力 75

项目四 材料力学的基础知识 75

4.1 任务引入 75

4.2 解决任务的方法 76

4.3 相关知识点介绍 76

模块一 材料力学的任务和研究对象 76

（一）材料力学的任务 76

（二）材料力学的研究对象 77

模块二 构件的基本形式和杆件变形的基本形式 78

（一）构件的基本形式 78

（二）杆件变形的基本形式 79

模块三 内力、截面法和应力 81

（一）内力 81

（二）截面法 81

（三）应力 82

4.4 知识拓展——材料力学发展大事记 82

4.5 训练题 84

项目五 轴向拉（压）杆的强度问题 85

5.1 任务引入 85

5.2 解决任务的方法 86

5.3 相关知识点介绍 87

模块一 轴向拉（压）杆件的外力和内力 87

（一）计算简图及力学模型 87

（二）轴向拉（压）杆的轴力和轴力图 87

模块二 拉（压）杆横截面应力和变形的计算 89

（一）应力计算 89

（二）轴向变形和胡克定律 91

模块三 材料拉伸和压缩时的力学性能 93

（一）塑性材料在拉（压）时的力学性能 94

（二）脆性材料在拉（压）时的力学性能 97

（三）材料的极限应力、许用应力与安全系数 98

模块四 拉（压）杆的强度计算 99

5.4 知识拓展 102

（一）拉（压）杆横截面上的应力公式推导 102

（二）纳米技术 103

（三）复合材料力学 104

5.5 训练题 104

项目六 联接件剪切与挤压变形的强度问题 109

6.1 任务引入 109

6.2 解决任务的方法 110

6.3 相关知识点介绍 110

模块一 剪切的实用计算 110

模块二 挤压的实用计算 111

6.4 知识拓展 114

（一）剪切胡克定律 114

（二）焊接缝与胶粘接缝的实用计算 115

6.5 训练题 116

项目七 圆轴扭转变形的强度和刚度问题 119

7.1 任务引入 119

7.2 解决任务的方法 119

7.3 相关知识点介绍 119

模块一 圆轴扭转的外力和内力 119

（一）计算简图与力学模型 119

（二）圆轴扭转的扭矩和扭矩图 121

模块二 圆轴扭转的应力和变形 123

（一）圆轴扭转时的应力 123

（二）圆轴扭转时的变形 124

模块三 圆轴扭转的强度和刚度计算 126

（一）强度计算 126

（二）刚度计算 127

（三）提高圆轴强度和刚度的措施 129

7.4 知识拓展——圆轴扭转的应力公式推导 130

7.5 训练题 132

项目八 平面弯曲梁变形的强度和刚度问题 135

8.1 任务引入 135

8.2 解决任务的方法 136

8.3 相关知识点介绍 136

模块一 平面弯曲梁的外力和内力 136

（一）计算简图和力学模型 136

（二）平面弯曲梁的剪力和弯矩 137

模块二 平面弯曲正应力和强度计算 145

（一）平面弯曲正应力 145

（二）强度计算 148

模块三 梁的变形和刚度条件 152

（一）梁的变形 152

（二）积分法计算梁的变形 153

（三）叠加法计算梁的变形 156

（四）梁的刚度条件及其计算 161

模块四 提高梁强度和刚度的措施 163

（一）降低梁的最大弯矩 163

（二）提高截面惯性矩和抗弯截面系数 164

（三）采用等强度梁 166

（四）增加约束和减小跨长 167

模块五 简单超静定 167

（一）超静定梁 167

（二）简单超静定梁的解法——变形比较法 168

8.4 知识拓展 170

（一）梁弯曲变形的正应力公式推导 170

（二）梁弯曲切应力简介 172

8.5 训练题 174

第三部分 课程综合设计 181

项目九 弯拉（压）杆的强度设计 181

9.1 任务引入 181

9.2 解决任务的方法 182

9.3 相关知识点介绍 182

模块一 组合变形强度计算方法和步骤 182

（一）计算方法——叠加法 182

（二）计算步骤 182

模块二 弯曲和拉（压）组合变形的强度计算 182

9.4 知识拓展——叠加原理的创始人 186

9.5 训练题 187

项目十 轮轴类零件的强度设计 189

10.1 任务引入 189

10.2 解决任务的方法 190

10.3 相关知识点介绍 190

模块一 空间力系平衡问题的平面解法 190

模块二 弯扭组合变形的强度计算 191

（一）内力分析 191

（二）强度分析 192

10.4 知识拓展——减速器中输出轴直径的设计 196

10.5 训练题 198

项目十一 压杆的稳定性问题 200

11.1 任务引入 200

11.2 解决任务的方法 201

11.3 相关知识介绍 201

模块一 压杆稳定的概念 201

（一）压杆失稳的概念 201

（二）压杆的受力与变形状态 201

模块二 压杆的临界力和临界应力 202

（一）细长压杆的临界力和临界应力 202

（二）中、小柔度杆临界应力的经验公式 204

（三）临界应力总图 205

模块三 压杆的稳定性设计 206

（一）稳定性条件 206

（二）压杆的合理设计 206

11.4 知识拓展——压杆稳定实验 209

11.5 训练题 210

附录 型钢规格表 212

附录A 热轧等边角钢（GB/T 9787—1988） 212

附录B 热轧不等边角钢（GB/T 9788—1988） 214

附录C 热轧工字钢（GB/T 706—1988） 216

附录D 热轧槽钢（GB/T 707—1988） 218

参考文献 219