機械基礎緒論教案

1、機械基礎授課教案第1講機械概述、力的基本性質(zhì) 課題：緒論、機械概述、力的基本性質(zhì)課型：課堂講解目的要求：1、本課程的性質(zhì)、內(nèi)容、特點及學習方法2、掌握機器的概念、術語及組成3、掌握材料的性能4、掌握力的概念、基本性質(zhì)、物體的受力分析重點難點：1、機器的概念和術語2、力的概念、基本性質(zhì)、物體的受力分析及計算 3、材料的性能教具：教學方式及時間分配：課時總計16課時，教師課堂講解重點內(nèi)容，學生復習2節(jié)、考試2節(jié)。復習與課外作業(yè)：安排學生復習、預習；作業(yè)第1章機械概述緒論1、課程的性質(zhì)：機械專業(yè)的綜合基礎課（我們?yōu)榉菣C械專業(yè)）2、課程內(nèi)容：包括工程力學、機械工程材料學、機械零件、機械傳動與液壓傳動等

2、方面的基礎知識。適當補充機械識圖知識。3、學習方法：教師重點講解與學生自學相結合；理論和實踐相結合；預習和復習相結合4、目的要求：1）了解和掌握工程力學、機械工程材料學（自學）、機械零件、機械傳動與液壓傳動等方面的基礎知識。2）能看懂機械原理圖和結構圖;3）初步具有使用、維護一般機械的能力;4）初步具備分析一般機械的能力、機器的概念及組成（一）機器的概念1、機械：機器和機構的總稱。2、機器：人工物體組合，各部分之間具有確定的相對運動，能夠轉(zhuǎn)換或傳遞能量、物料和信息的機械。3、機構：人工物體組合，各部分之間具有一定的相對運動的機械。構件：相互之間能作相互運動的機件。零件：機械的構成單元。零件與構

3、件的區(qū)別：零件是制造單元，構件是運動單元，零件組成構件，構件是組成機構的各個相對運動的實體。機構與機器的區(qū)別：機器能完成有用的機械功或轉(zhuǎn)換機械能，機構只是完成傳遞運動、力或改變運動形式，同時機構是機器的主要組成部分。（二）機器的組成一臺完整的機器，通常由四部分組成原動機部分（動力裝置）：作用是將其它形式的能量轉(zhuǎn)換為機械能，以驅(qū)動機器各部分的運動。執(zhí)行部分（工作機構）：機器中直接完成具體工作任務。傳動部分（傳動裝置）：將原動機的運動和動力傳遞給工作機構。操縱或控制部分：顯示、反映、控制機器的運行和工作。教學后記：三、金屬材料的性能 金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能。工藝性能：金屬材料在各

4、種加工條件下所表現(xiàn)出來的性能。使用性能：金屬零件在使用條件下材料所表現(xiàn)出來的性能。使用性能包括物理性能、化學性能和力學性能。（一） 金屬材料的物理性能物理性能：指金屬所固有的屬性。它包括密度、熔點、導熱性、熱膨脹和磁性等。1、密度：單位體積金屬的質(zhì)量（單位：/m3）。根據(jù)密度，可分為輕金屬（4.5g/3）和重金屬。2、熔點：金屬從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時的溫度稱為熔點。單位：ºC。根據(jù)熔點，可分為低熔點金屬（小于1000ºC），中熔點金屬（10002000ºC）和高熔點金屬（大于2000ºC）。3、導熱性：金屬材料傳導熱量的能力。一般用熱導率（導熱系數(shù)）表示導熱

5、性能的優(yōu)劣。單位為W（m·K）4、熱膨脹性：金屬材料的體積隨溫度升高而增大，隨溫度的降低而減小的性能。常用線膨脹系數(shù)l表示其膨脹性。5、導電性：金屬材料傳導電流的性能。6、磁性：金屬材料導磁的性能稱為磁性。（二） 金屬材料的化學性能 金屬材料在化學作用下所表示出來的性能，主要表現(xiàn)在以下三個方面：1、耐腐蝕性：金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其它化學介質(zhì)腐蝕作用的能力。2、抗氧化性：金屬材料抵抗氧化作用的能力。3、 化學穩(wěn)定性：金屬材料耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。（三）金屬材料的力學性能指金屬材料在外力的作用下所表示出來的抵抗性能1、 強度金屬材料在靜載荷的作用下，抵抗變形和破壞的能力。

6、強度指標一般用抭拉強度或強度極限b表示，b表示材料在拉伸條件下所能承受的最大應力，可以通過拉伸實驗確定。2、 塑性金屬材料在靜載荷作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力。塑性指標用伸長率和斷面收縮率表示，、的值越大，表示材料的塑性越好。3、 硬度硬度是指金屬材料抵抗其它物體壓入其表面的能力。硬度一般采用壓入法硬度試驗，即布氏硬度、洛氏硬度和維氏硬度布氏硬度（HB）：洛氏硬度（HRC、HRB、HRA）:維氏硬度（HV）:4、 韌性金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。韌性指標用沖擊韌度或沖擊值k表示，其單位為J/2。k值越大，沖擊韌度超高。5、 疲勞強度金屬材料在無限多次交變載荷（鋼107次、有色金

7、屬108次）作用下而不破壞的最大應力稱疲勞強度或疲勞極限。當施加的交變應力是對稱循環(huán)力時，所得的疲勞強度用1表示。(三)金屬材料的工藝性能金屬材料的工藝性能是指其在各種加工條件下所表現(xiàn)出來的適應能力。鑄造性：金屬材料能否用鑄造方法制成優(yōu)良鑄件的性能。鍛造性：金屬材料能否用鍛壓方法制成優(yōu)良鍛壓件的性能。焊接性：金屬材料在一定焊接條件下，是否易于獲得優(yōu)良焊接接頭的能力。切削加工性：教學后記：四、機械零件的強度在外力作用下的零件，要求能夠正常的工作，一般應滿足以下三個方面的要求：1 足夠的強度；2 必要的剛度；3 足夠的穩(wěn)定性。（一）機械零件的強度機械零件的強度是指零件受載后抵抗斷裂、塑性變形和表面

8、失效的能力。1、 內(nèi)力內(nèi)力，即是構件內(nèi)部之間或各質(zhì)點之間的相互作用力。構件在未受外力作用時，其中即有內(nèi)力存在；當受到外力作用時，這些構件內(nèi)力就要發(fā)生相應的變化，可以認為，在外力作用下出現(xiàn)了附加內(nèi)力，材料力學中，只研究外力與附加內(nèi)力的關系，故將附加內(nèi)力簡稱為內(nèi)力。2、 應力根據(jù)“平面假設”可知，內(nèi)力在橫截面上是均勻分布的，若桿軸力為N，橫截面面積為A，則單位面積上的內(nèi)力為：N/A式中稱為正應力，它反映了內(nèi)力中橫截面上分布的密度，國際單位為帕斯卡（Pa）。 P P P N3、 許用應力·強度條件1）在外力作用下材料不被破壞的條件下，應力能夠達到的最大限度，稱為該材料的極限應力jx2）將測

9、定的極限應力jx作適當降低，規(guī)定出桿件能安全工作的應力最大值，這就是許用應力。為保證零件有足夠的強度，必須使零件在受載后的工作應力不超過許用應力。即：教學后記：第二章構件的靜力分析構件的靜力分析是選擇構件的材料、確定構件具體外形尺寸的基礎。一、工程力學的幾個基本概念1、剛體：指受力時不變形的物體。實際中剛體并不存在，但如果物體的尺寸和運動范圍都遠大于其變形量，則可不考慮變形的影響，將其視為剛體，因此，剛體只是一個理想的力學模型。2、平衡：平衡是指物體相對于地面保持靜止或作均速直線運動。3、平衡條件：作用在剛體上的力應當滿足的必要和充分的條件稱為平衡條件。二、力的基本性質(zhì)（一）力和力系1、力的定

10、義：力是物體間的相互作用，這種作用使物體的運動狀態(tài)和形狀發(fā)生改變。力使物體的運動狀態(tài)發(fā)生改變的效應，稱為力的外效應；使物體的形狀發(fā)生改變的效應，稱為力的內(nèi)效應2、力的三要素：力的大小、方向和作用點稱為力的三要素。力的任一要素的改變，都將改變其作用效果，因此，力是矢量，用黑體字母（如F）表示，對應的白體字母表示其大小，力的大小以牛頓（N）為單位。3、力的圖示法力在圖中用有向線段AB表示：線段的長度代表其大??；線段所在的直線為力的作用線，箭頭代表力的方向；線段的起點表示力的作用點。4、力系1） 力系的概念：作用在物體上的一群力稱為力系2） 力系的等效：力系的等效是指兩個力系對同一剛體的作用效果相同

11、。等效的兩個力系可以互相代替。3） 合力與分力：若一力與一力系等效，則此力稱為該力系的合力，力系中各力稱為此力的分力。（二）力的基本性質(zhì)1） 性質(zhì)一（二力平衡原理）:作用在剛體上的兩個力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是：這兩個力大小相等，方向相反，作用在同一直線上（即兩力等值、反向、共線）。只受二個力的作用而保持平衡的剛體稱為二力體。F2F1=F2F12） 性質(zhì)二（力的平衡四邊形法則）:作用在物體上同一點的兩個力，可以按平行四邊形法則合成一個合力。此合力也作用在該點，其大小和方向由這兩力為邊構成的平行四邊形的主對角線確定RF1F2（21）3)性質(zhì)三（作用和反作用定律）:任意兩個相互作用物體之

12、間的作用力和反作用力同時存在。這兩個力大小相等，作用線相同而指向相反，分別作用在這兩個物體上。（注意和二力平衡的區(qū)別）4）性質(zhì)四（力的可傳性）:作用在剛體的力，可沿其作用線任意移動其作用點而保持它原來對剛體的作用效果。三、約束和約束力在分析物體的受力情況時，常將力分為給定力（已知力，如重力、磁力、流體壓力、彈簧彈力和某些作用在物體上的已知力）和約束力。（一）約束和約束力1、約束對物體運動起限制作用的其他物體稱為約束物，簡稱約束。2、約束力約束對被約束物的力稱為約束力。約束力的方向與該約束所能限制的運動方向相反。約束力的大小需由平衡條件求出。（二）常見的約束類型1）光滑接觸表面約束兩物體的接觸表

13、面非常光滑，摩擦可忽略不計時，即屬于光滑表面約束。約束力作用在接觸點，方向沿接觸表面的公法線并指向受力物體。 N N A B A2）柔性約束由柔軟的繩索、鏈條等構成的約束（假設其不可伸長）稱為柔性約束。其約束力為拉力，作用在接觸點，方向沿繩索背離物體。SS1S1GG3）光滑柱鉸約束物與被約束物以光滑圓柱面相聯(lián)接。其中一個為約束物，另一個為被約束物，約束物不動時，稱為固定鉸鏈支座，簡稱固定支座。約束力為過接觸點K沿徑向的壓力，由于接觸點在圓周上的位置不能預先確定，因此，通常用兩個相互垂直的分力代替。NNYNYN1NXNX柱鉸支座簡化畫法 固定支座簡化畫法4）可動支座（可動鉸鏈支座的簡稱）它為一種復合約束，約束力的方向與支承面垂直可動支座的簡圖和約束為畫法5）固定端約束P固定約束簡化畫法學生練習做物體的受力圖，教師檢查，并叫個別學生演板。對