機(jī)械基礎(chǔ)教案

1、機(jī)械基礎(chǔ)授課教案第1講機(jī)械概述、力的基本性質(zhì)授課日期：25/2 課題：緒論、機(jī)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(xué)習(xí)方法2、掌握機(jī)器的概念、術(shù)語及組成3、掌握摩擦的概念、類型、磨損及磨損規(guī)律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(jī)器的概念和術(shù)語2、力的概念、基本性質(zhì)、物體的受力分析及計算教具：教學(xué)方式及時間分配：課時總計2課時，教師課堂講解重點內(nèi)容，學(xué)生自學(xué)第2節(jié)、3節(jié)。復(fù)習(xí)與課外作業(yè)：安排學(xué)生復(fù)習(xí)、預(yù)習(xí)；作業(yè)（11）第1章機(jī)械概述一、 緒論1、課程的性質(zhì)：機(jī)械專業(yè)的綜合基礎(chǔ)課（我們?yōu)榉菣C(jī)械專業(yè)）2、課程內(nèi)容：包括工程力學(xué)、機(jī)械工程材料

2、學(xué)、機(jī)械零件、機(jī)械傳動與液壓傳動等方面的基礎(chǔ)知識。適當(dāng)補充機(jī)械識圖知識。3、學(xué)習(xí)方法：教師重點講解與學(xué)生自學(xué)相結(jié)合；理論和實踐相結(jié)合；預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)相結(jié)合4、目的要求：1）了解和掌握工程力學(xué)、機(jī)械工程材料學(xué)（自學(xué)）、機(jī)械零件、機(jī)械傳動與液壓傳動等方面的基礎(chǔ)知識。2）能看懂機(jī)械原理圖和結(jié)構(gòu)圖3）初步具有使用、維護(hù)一般機(jī)械的能力4）初步具備分析一般機(jī)械的能力、二、 機(jī)器的概念及組成（一）機(jī)器的概念1、機(jī)械：機(jī)器和機(jī)構(gòu)的總稱。2、機(jī)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(jī)械。3、機(jī)構(gòu)：人工物體組合，各部分之間具有一定的相對運動的機(jī)械。4、 構(gòu)件：相互之間能作相互

3、運動的機(jī)件。5、 零件：機(jī)械的構(gòu)成單元。零件與構(gòu)件的區(qū)別：零件是制造單元，構(gòu)件是運動單元，零件組成構(gòu)件，構(gòu)件是組成機(jī)構(gòu)的各個相對運動的實體。機(jī)構(gòu)與機(jī)器的區(qū)別：機(jī)器能完成有用的機(jī)械功或轉(zhuǎn)換機(jī)械能，機(jī)構(gòu)只是完成傳遞運動、力或改變運動形式，同時機(jī)構(gòu)是機(jī)器的主要組成部分。（二）機(jī)器的組成一臺完整的機(jī)器，通常由四部分組成1、 原動機(jī)部分（動力裝置）：作用是將其它形式的能量轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，以驅(qū)動機(jī)器各部分的運動。2、 執(zhí)行部分（工作機(jī)構(gòu)）：機(jī)器中直接完成具體工作任務(wù)。3、 傳動部分（傳動裝置）：將原動機(jī)的運動和動力傳遞給工作機(jī)構(gòu)。4、 操縱或控制部分：顯示、反映、控制機(jī)器的運行和工作。（12）三、金屬材料的

4、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(xué)性能和力學(xué)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(dǎo)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）

5、。3、導(dǎo)熱性金屬材料傳導(dǎo)熱量的能力。一般用熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）表示導(dǎo)熱性能的優(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(dǎo)電性金屬材料傳導(dǎo)電流的性能。6、 磁性金屬材料導(dǎo)磁的性能稱為磁性。（二） 金屬材料的化學(xué)性能 金屬材料在化學(xué)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(xué)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。2、 化學(xué)穩(wěn)定性金屬材料耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。（13）（三）金屬材料的力學(xué)性能指金屬材料在外力的作用下所表示出

6、來的抵抗性能1、 強(qiáng)度金屬材料在靜載荷的作用下，抵抗變形和破壞的能力。強(qiáng)度指標(biāo)一般用抭拉強(qiáng)度或強(qiáng)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(yīng)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(biāo)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1） 布氏硬度（HB）2） 洛氏硬度（HRC、HRB、HRA）3）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(biāo)用沖擊韌度或沖擊值k表示，其單位為J/2。k值

7、越大，沖擊韌度超高。5、 疲勞強(qiáng)度金屬材料在無限多次交變載荷（鋼107次、有色金屬108次）作用下而不破壞的最大應(yīng)力稱疲勞強(qiáng)度或疲勞極限。當(dāng)施加的交變應(yīng)力是對稱循環(huán)力時，所得的疲勞強(qiáng)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(yīng)能力。1、 鑄造性金屬材料能否用鑄造方法制成優(yōu)良鑄件的性能。2、 鍛壓性金屬材料能否用鍛壓方法制成優(yōu)良鍛壓件的性能。（14）3、 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。四、機(jī)械零件的強(qiáng)度在外力作用下的零件，要求能夠正常的工作，一般應(yīng)滿足以下三個方面的要求：1 足夠的強(qiáng)度；2 必要的剛度；3 足夠的

8、穩(wěn)定性。（一）機(jī)械零件的強(qiáng)度機(jī)械零件的強(qiáng)度是指零件受載后抵抗斷裂、塑性變形和表面失效的能力。1、 內(nèi)力內(nèi)力，即是構(gòu)件內(nèi)部之間或各質(zhì)點之間的相互作用力。構(gòu)件在未受外力作用時，其中即有內(nèi)力存在；當(dāng)受到外力作用時，這些構(gòu)件內(nèi)力就要發(fā)生相應(yīng)的變化，可以認(rèn)為，在外力作用下出現(xiàn)了附加內(nèi)力，材料力學(xué)中，只研究外力與附加內(nèi)力的關(guān)系，故將附加內(nèi)力簡稱為內(nèi)力。2、 應(yīng)力根據(jù)“平面假設(shè)”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(yīng)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(yīng)力·強(qiáng)度條件1）在外力作用

9、下材料不被破壞的條件下，應(yīng)力能夠達(dá)到的最大限度，稱為該材料的極限應(yīng)力jx2）將測定的極限應(yīng)力jx作適當(dāng)降低，規(guī)定出桿件能安全工作的應(yīng)力最大值，這就是許用應(yīng)力。為保證零件有足夠的強(qiáng)度，必須使零件在受載后的工作應(yīng)力不超過許用應(yīng)力。即：（15）五、摩擦和磨損（一）摩擦摩擦是指兩物體的接觸表面阻礙它們相對運動的機(jī)械阻力。摩擦的基本概念、分類、摩擦狀態(tài)及物理值見教材P9面表11。（二）磨損1、磨損的過程機(jī)件的磨損過程大致分為三個階段1） 走合磨損階段2） 穩(wěn)定磨損階段3） 劇烈磨損階段2、磨損的類型根據(jù)磨損的機(jī)理分可分為以下五種1）粘著磨損：摩擦表面不平峰尖在相互作用的各點發(fā)生“冷焊”（粘附）后，材料從

10、一個面轉(zhuǎn)移到另一個面形成的磨損。異類材料比同類材料抗粘性好；脆性材料比塑性材料抗粘性好；表面粗糙度愈小，抗粘能力愈強(qiáng)。2）磨料磨損：由外部進(jìn)入摩擦表面間的游離顆?；蛴驳牟黄椒寮庠谳^軟材料表面劃刨出許多溝紋而形成的磨損。材料的硬度超高，耐磨性越好；磨料的平均尺寸越大、硬度越大，磨損越大。3）疲勞磨損當(dāng)作滾動或滾滑運動的高副受到反復(fù)的接觸應(yīng)力，如果接觸應(yīng)力超過材料的接觸疲勞強(qiáng)度，就會在其表面或表面下形成疲勞裂紋，隨著裂紋的擴(kuò)展和相互連接，就會造成許多顆粒從零件工作表面脫落下來，而形成的磨損。鋼的心部硬度越高，產(chǎn)生疲勞裂紋的危險性越??；提高表面質(zhì)量，在一定范圍內(nèi)能提高抗疲勞磨損能力；高壓潤滑，能提高

11、抗疲勞磨損能力。4）沖蝕磨損：含有硬質(zhì)微粒的流體沖擊到固體表面所造成的磨損。其影響因素有：磨粒與固體表面的摩擦因數(shù)、磨粒的沖擊角度、沖擊速度等。5）腐蝕磨損由空氣中的酸性物質(zhì)水分，或潤油料中的無機(jī)酸的化學(xué)作用在摩擦表面所造成的磨損。影響腐蝕磨損的主要因素是：零件表面的氧化膜性質(zhì)和環(huán)境溫度。（16）第二章構(gòu)件的靜力分析構(gòu)件的靜力分析是選擇構(gòu)件的材料、確定構(gòu)件具體外形尺寸的基礎(chǔ)。一、工程力學(xué)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(yuǎn)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(xué)模型。2、 平衡平衡是指物體相對于地

12、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(yīng)當(dāng)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(yīng)，稱為力的外效應(yīng)；使物體的形狀發(fā)生改變的效應(yīng)，稱為力的內(nèi)效應(yīng)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(yīng)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?。痪€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

13、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。等效的兩個力系可以互相代替。（17）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。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

14、和方向由這兩力為邊構(gòu)成的平行四邊形的主對角線確定。RF1F2（21） F2FFFF13） 性質(zhì)三（作用和反作用定律）任意兩個相互作用物體之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。 F F （18）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

15、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(gòu)成的約束（假設(shè)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(yù)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K固定支座簡化畫法N2（19）4）可動支座（可動鉸鏈支座的簡稱）它為一種復(fù)合約束，約束力的方向與支承面