機(jī)械基礎(chǔ)中職立體教案

一、課前引入（5'）明確學(xué)習(xí)的目的

1.1理解機(jī)械的概念

1.2認(rèn)識機(jī)械中的力學(xué)

1.3認(rèn)識機(jī)械的組成

二、講授新課（80'）

?1.1理解機(jī)械的概念

觀察兩個(gè)圖，說明它們之間的區(qū)別？手機(jī)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)和

手表的內(nèi)部結(jié)構(gòu)，

認(rèn)識機(jī)械得出畸形兒的概念：

?機(jī)械是各種機(jī)器和結(jié)構(gòu)的統(tǒng)稱。

-機(jī)械由一定數(shù)量的零（部）件組合而成。

-機(jī)械通常包括原動(dòng)機(jī)、工作機(jī)構(gòu)和傳動(dòng)機(jī)構(gòu)。

■原動(dòng)機(jī)：是機(jī)器的動(dòng)力來源，常用的有電動(dòng)機(jī)、內(nèi)燃機(jī)、氣動(dòng)缸、

液壓缸等，以電動(dòng)機(jī)的使用最為普遍。

■傳動(dòng)機(jī)構(gòu)：將原動(dòng)機(jī)的運(yùn)動(dòng)和動(dòng)力傳遞給執(zhí)行裝置，并實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)

速度和運(yùn)動(dòng)形式的轉(zhuǎn)換。常用的有連桿機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)、齒輪傳

動(dòng)機(jī)構(gòu)等。

■工作機(jī)構(gòu)：是直接完成機(jī)器功能的部分。

舉例：內(nèi)燃機(jī)的結(jié)構(gòu)。

功能內(nèi)燃機(jī)的功能是將燃?xì)獾臒崮苻D(zhuǎn)換為機(jī)械能。

構(gòu)成：主系統(tǒng)由氣缸、活塞、連桿和曲軸組成。工作過程：

當(dāng)氣缸中的油氣混合物被火花塞點(diǎn)燃后，爆炸膨脹的氣體推動(dòng)活塞

向F移動(dòng)，推動(dòng)與活塞相連的連桿，使曲軸轉(zhuǎn)動(dòng)，從而將熱能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C(jī)

械能。

此時(shí)，曲軸將帶動(dòng)同一軸上的小齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，通過嚙合帶動(dòng)大齒輪轉(zhuǎn)

動(dòng)，大齒輪再帶動(dòng)同軸的凸輪同步旋轉(zhuǎn)，凸輪的轉(zhuǎn)動(dòng)將通過閥桿帶動(dòng)進(jìn)

氣閥門上下直線移動(dòng)，控制內(nèi)燃機(jī)的吸氣過程。

氣缸上部有一個(gè)進(jìn)氣閥和一個(gè)排氣閥，在內(nèi)燃機(jī)的一個(gè)工作循環(huán)中，

這兩個(gè)閥門應(yīng)各開啟、閉合一佼，從而完成內(nèi)燃機(jī)的進(jìn)氣和排氣任務(wù)。

1.2認(rèn)識機(jī)械中的力學(xué)

機(jī)器與機(jī)構(gòu)都是由若干構(gòu)件組成的，構(gòu)件工作時(shí)，都要承受載荷作用

為確保構(gòu)件能正常工作，必須對構(gòu)件的承載能力進(jìn)行分析。

構(gòu)件主要承受的有拉（壓）、剪切擠壓、扭轉(zhuǎn)、彎曲或它們的組合。

舉例：工作中的起重設(shè)備

直接起吊重物的的拉線主要承受了拉力。

起重臂主要受壓和彎矩

舉例：齒輪的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)

齒輪面上主要承受壓力；安裝齒輪的軸主要承受彎曲變形和扭轉(zhuǎn)變

形

舉例：機(jī)床加工機(jī)械零件

鉆頭承受了壓縮變形，彎曲變形，扭轉(zhuǎn)變形等；而工件則主要受到

壓力的作用

通過以上實(shí)例，我們認(rèn)識到機(jī)械零件在工作過程中的受力情況是非

常復(fù)雜的，受力的類型也各不相同。圖4中的鋼絲繩主要承受拉力，圖

4中的起重臂則主要承受彎矩，而圖5中的齒輪軸主要承受扭矩。至于

圖6中的機(jī)床系統(tǒng)則受力情況非常復(fù)雜，力的性質(zhì)、大小和方向都在不

斷變化。

在機(jī)械產(chǎn)品中，當(dāng)零件受力過大并且超出其本身的承受能力時(shí)，零

件將發(fā)生斷裂等破壞，輕者將導(dǎo)致其無法繼續(xù)工作，重者將引發(fā)嚴(yán)重的

事故。因此，對機(jī)械產(chǎn)品進(jìn)行受力分析、發(fā)現(xiàn)潛在的設(shè)計(jì)隱患是機(jī)械設(shè)

計(jì)中的重要技術(shù)環(huán)節(jié)。

1.3認(rèn)識機(jī)械的組成

機(jī)械是“機(jī)器”和“機(jī)構(gòu)”的總稱。

機(jī)器不論其結(jié)構(gòu)是簡單還是復(fù)雜，都是由若干零件和部件組成。

例：內(nèi)燃機(jī)的零件

常見機(jī)構(gòu)與零件:

舉例：雙曲柄機(jī)構(gòu)

火車機(jī)車車輪中為保證聯(lián)動(dòng)使用的雙曲柄機(jī)構(gòu)。

三、課堂總結(jié)（4‘）

本堂課主要分析了機(jī)械的概念，講解了機(jī)械中的力學(xué)，還舉例分

析了各機(jī)械的組成。

四、作業(yè)布置（D

P101、2

五、課堂后記

一、課前引入（53

先復(fù)習(xí)機(jī)械的概念，機(jī)械中的力學(xué)，機(jī)械的組成；再明確本堂課的

學(xué)習(xí)任務(wù)：

1.3認(rèn)識機(jī)械的組成

L4初步了解現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)

1.5學(xué)習(xí)本課程的基本方法與目的

二、講授新課（80'）

1.3認(rèn)識機(jī)械的組成

機(jī)械是“機(jī)器”和“機(jī)構(gòu)”的總稱。

機(jī)器不論其結(jié)構(gòu)是簡單還是復(fù)雜，都是由若干零件和部件組成。

舉例：內(nèi)燃機(jī)的零件

舉例：雙曲柄機(jī)構(gòu)

火車機(jī)車車輪中為保證聯(lián)動(dòng)使用的雙曲柄機(jī)構(gòu)。

舉例：棘輪機(jī)構(gòu)

以棘輪棘爪機(jī)構(gòu)作為核心的手拉葫蘆，用于吊起重物。棘輪棘爪機(jī)

構(gòu)可以將主動(dòng)件的連續(xù)運(yùn)動(dòng)變換成從動(dòng)件的間歇運(yùn)動(dòng)。

舉例：常見的各種凸輪零件。

凸輪機(jī)構(gòu)主要用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)變換，將主動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)和移動(dòng)轉(zhuǎn)換為從

動(dòng)件的往復(fù)移動(dòng)或擺動(dòng)。

如下圖常見的凸輪零件

舉例：常見的齒輪零件

齒輪機(jī)構(gòu)是一種重要的傳動(dòng)機(jī)構(gòu)，用于實(shí)現(xiàn)運(yùn)動(dòng)和速度的變換。

常見的機(jī)械傳動(dòng)

舉例：帶傳動(dòng)

帶傳動(dòng)在機(jī)械傳動(dòng)中是常見的，一般原動(dòng)機(jī)到工作機(jī)首先就為帶傳

動(dòng)。

舉例：齒輪傳動(dòng)

這是斜齒輪傳動(dòng)

圖斜齒輪傳動(dòng)

舉例：齒輪傳動(dòng)

蝸桿蝸輪傳動(dòng)也是齒輪傳動(dòng)的一種。

舉例：齒輪傳動(dòng)

齒條齒輪傳動(dòng)也是齒輪傳動(dòng)的一種

1.4初步了解現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)

傳統(tǒng)的機(jī)械設(shè)計(jì)主要依靠試驗(yàn)，通過歸納總結(jié)的方法獲得設(shè)計(jì)參數(shù)

和經(jīng)驗(yàn)公式，然后創(chuàng)建出機(jī)械的模型。

現(xiàn)代機(jī)械設(shè)計(jì)中，使用的設(shè)計(jì)手段更加豐富，產(chǎn)品的更新周期更短,

主要特點(diǎn)：

-重視產(chǎn)品的創(chuàng)新性

-先進(jìn)設(shè)計(jì)手段的采用

1.5學(xué)習(xí)本課程的目的

學(xué)習(xí)本課程的基本方法

努力領(lǐng)會課本上所講述知識的內(nèi)涵。

隨時(shí)觀察周圍的事物，把書木上的知識與實(shí)踐相結(jié)合，將理論和實(shí)

踐融會貫通。

利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)一些現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，比如CAD軟件的使用，然后

根據(jù)身邊的事物從事簡單的設(shè)計(jì)工作，并在設(shè)計(jì)中勇于加入自己的創(chuàng)新

思想。

本課程理論與實(shí)際聯(lián)系比較密切，重視生產(chǎn)實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)和參觀。

三、課堂總結(jié)（4'）

本堂課重點(diǎn)通過舉例講解了機(jī)械的組成，通過視頻初步的了解現(xiàn)

代機(jī)械的設(shè)計(jì)過程，介紹了學(xué)習(xí)本課程的目的。

四、作業(yè)布置（D

P103、4

五、課堂后記

第一章的習(xí)題答案

觀察你身邊的事物，尋找“力”的影子。

答：電線桿的受力，自行車的鏈條鏈輪的受力，汽車的轉(zhuǎn)軸等。

觀察你使用的自行車，看看動(dòng)力是怎么傳遞的？

答：通過鏈條鏈輪傳遞動(dòng)力和運(yùn)動(dòng)的。

拆開一個(gè)舊鐘表，看看機(jī)構(gòu)是怎么工作的？

答：主要是輪系的傳遞。

想想怎樣學(xué)好“機(jī)械基礎(chǔ)”這門課程？

答：努力領(lǐng)會課本上所講述知識的內(nèi)涵。同學(xué)之間多討論，有疑問

勇于向老師請教，帶著興趣去學(xué)習(xí)。

隨時(shí)觀察周圍的事物，把書本上的知識與實(shí)踐相結(jié)合，將理論和實(shí)

踐融會貫通，這有助于更好地掌握這些理論知識。

利用課余時(shí)間學(xué)習(xí)一些現(xiàn)代設(shè)計(jì)方法，比如CAD軟件的使用，然后

根據(jù)身邊的事物從事簡單的設(shè)計(jì)工作，并在設(shè)計(jì)中勇于加入自己的創(chuàng)新

思想。

本課程理論與實(shí)際聯(lián)系比較密切，學(xué)習(xí)時(shí)要堅(jiān)持理論聯(lián)系實(shí)際的原

則，注意與實(shí)習(xí)相結(jié)合，重視生產(chǎn)實(shí)習(xí)、實(shí)驗(yàn)和參觀

一、課前引入（53

復(fù)習(xí)1、機(jī)械的概念

2、機(jī)械中的力學(xué)

二、講授新課（80'）

?、靜力學(xué)基礎(chǔ)

列舉生活實(shí)例：

1、當(dāng)小球在細(xì)繩的牽引下旋轉(zhuǎn)時(shí)，其運(yùn)動(dòng)方向時(shí)刻都在發(fā)生改變。

2、彈簧在重物的作用下會伸長，重物撤銷后又會自動(dòng)恢復(fù)原長

3、當(dāng)推力用力點(diǎn)在中間時(shí)，木塊向前移動(dòng)；而當(dāng)推力用力點(diǎn)在上端

時(shí)，木塊可能翻倒。

從以上實(shí)例推出力的基本概念

A、力是物體間的相互作用。

B、力對物體的效應(yīng)是使物體的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)發(fā)生變化或使物體發(fā)生變

形。

C、力對物體的效應(yīng)取決于力的大小、方向和作用點(diǎn)，即力的三要素。

二、力的基本定理

1、剛體：剛體是指在力的作用下不變形的物體。

2、受力平衡：如果物體在力的作用下，其運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不發(fā)生改變。

3、力的可傳性：作用于剛體上的力可沿其作用線移動(dòng)到該剛體上任

一點(diǎn)，而不改變此力對剛體的作用效果。

FF

B=A

AB

HD~~

////////////////////////////////

4、力的平行四邊形法則

作用于物體上同一點(diǎn)的兩個(gè)力的合力也作用于該點(diǎn)，且合力的大小和

方向可用以這兩個(gè)力作用線為鄰邊所作的平行四邊形的對角線來確定。

兩物體間相互作用的力總是同時(shí)存在，并且兩力等值、反向、共

線，分別作用于兩個(gè)物體。這兩個(gè)力互為作用與反作用的關(guān)系。

二、約束和約束反力

1、一個(gè)物體的運(yùn)動(dòng)受到周圍其他物體的限制，這種限制條件稱為

約束。

例1：判斷鏈條AB和AC的受力。

例2：思考圖中球的受力和桿的受力。

例3：曲柄與連桿用銷聯(lián)接，連桿與活塞也用銷聯(lián)接，思考兩個(gè)銷

的受力情況是否相同。

例4：思考圖中車床上的刀架對車刀的約束情況。

通過以上各種約束實(shí)例得出小結(jié):

1、柔性約束是限制物體沿柔索伸長方向運(yùn)動(dòng)，只能給物體提供拉

力。

2、光滑接觸面約束力的作用線，沿接觸面公法線方向，指向被約

束物體，恒為壓力。

3、較鏈約束：

A、較鏈約束：固定較鏈約束反力的方向隨轉(zhuǎn)動(dòng)零件所處的位置的

變化而變化，通?？捎脙蓚€(gè)相互垂直的分力表示，約束反力的作用線必

定通過錢鏈的中心。

B、活動(dòng)較鏈在不計(jì)摩擦的條件下，支座只能限制構(gòu)件沿支承面垂

直方向的運(yùn)動(dòng)，故活動(dòng)較鏈支座的約束反力必定通過較鏈中心，并與支

承面相垂直。

4、固定端約束可阻止被約束物體作任何移動(dòng)和轉(zhuǎn)動(dòng)，所以除存在

互相垂直的約束反力外，還存在一個(gè)阻止其轉(zhuǎn)動(dòng)的力偶矩。

三、課堂總結(jié)（4'）

本堂課重點(diǎn)是要掌握力的6個(gè)基本定理，區(qū)別二力平衡和作用力

與反作用力，各種約束反力的畫法，要能很好的區(qū)別各種約束的特點(diǎn)和

他們的約束反力的應(yīng)用。

四、作業(yè)布置（T）

P411、2

五、課堂后記

一、課前引入（5'）

復(fù)習(xí)1、力的基本定理？（六個(gè)基本定理）

2、各種約束類型以及各種約束反力的畫法

二、講授新課（80'）

一、力矩與力偶

1、在力學(xué)上以乘積廠"作為度量力/使物體繞。點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)的效果的物

理量，稱為力/對。點(diǎn)之矩，簡稱力矩，表示為：M)(Q=±R/。其中，0

點(diǎn)稱為力矩中心，簡稱矩心；。點(diǎn)到力尸作用線的垂直距離稱為力臂。

正負(fù)號說明力矩的轉(zhuǎn)向，規(guī)定力使物體繞矩心作逆時(shí)針方向轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，力

矩取正號，反之取負(fù)號，力矩的單位常取N?m或kN?m.

例：扳手?jǐn)Q緊物體

2、一個(gè)力系的合力對某點(diǎn)的矩等于該力系中各分力對該點(diǎn)的矩作用

效果之和，此為合力矩定理。

例：一對齒輪嚙合受力分析：(在上圖)

3、在力學(xué)中，用力偶中的任一力的大小尸與力偶臂d的乘積再冠以

相應(yīng)的正負(fù)號，作為力偶使物體產(chǎn)生轉(zhuǎn)動(dòng)效應(yīng)的度量，稱為力偶矩。記

作：F')=M=+Fd.

例：轉(zhuǎn)動(dòng)方向盤

4、力偶的等效處理

5、力可以平行移動(dòng)到剛體內(nèi)任意點(diǎn)。，但是，平移后必須附加一個(gè)

力偶，其力偶矩的大小等于原力對。點(diǎn)的力矩值。

叫廣）

（a）m不

⑹（C）

二、物體的受力分析和受力圖

畫受力圖的步驟一般如下。

A、確定研究對象，取分離體。

B、在分離體上畫出全部主動(dòng)力。

C、在分離體上畫出全部約束反力。

1、例：畫出凸輪機(jī)構(gòu)中的推桿的受力圖

r

lb

?1

2、例：重量為G的球用繩掛在光滑的鉛直墻上，畫出此球的受力圖。

三、課堂總結(jié)（43

重點(diǎn)分析了力矩和力偶的定義，以及大小的表達(dá)方式，和正負(fù)號

的規(guī)定，分析了力偶的等效，力的平移要附加力偶的原理，同時(shí)要掌握

物體的受力分析和受力圖。

四、作業(yè)布置（T）

P413,4

五、課堂后記

一、課前引入（5'）

復(fù)習(xí)：1、力矩和力偶的特點(diǎn)及應(yīng)用

2、公式〃（向=±R7應(yīng)用及正負(fù)號的確認(rèn)

3、畫受力圖的?般步驟

二、講授新課（80'）

一、材料力學(xué)概論

在靜力學(xué)部分，研究物體所受外力時(shí)，把物體當(dāng)做不變形的剛體，而

實(shí)際上真正的剛體并不從在，一般物體在外力的作用下，其幾何形狀和

尺寸均要發(fā)生變法。

1、構(gòu)件正常工作的基本要求:

A、足夠強(qiáng)度；b、足夠剛度；c、足夠的穩(wěn)定性

2、變形固體及基本假設(shè)

-均勻性假設(shè)

-連續(xù)性假設(shè)

二、拉伸與壓縮

1、受力特點(diǎn)：外力的作用線與桿軸線重合，桿件的軸向長度發(fā)

生伸長或縮短。

例：思考懸臂吊車中拉桿的受力情況及其變形特點(diǎn)。

由于變形引起的物體內(nèi)部的附加力。物體受外力作用后，山于變形,

其內(nèi)部各點(diǎn)均會發(fā)生相對位移，因而產(chǎn)生相互作用力。

3、求解內(nèi)力的基本方法

內(nèi)力的確定----截面法（基本方法）

A、截開一欲求哪個(gè)截面的內(nèi)力，就假想的將桿從此截面截開，桿分

為兩部分。

B、代替一取其中一部分為研究對象，移去另一部分，把移去部分對

留下部分的相互作用力用內(nèi)力代替。

C、平衡一利用平衡條件，列出平衡方程，求出內(nèi)力的大小。

舉例：軸向拉壓桿的內(nèi)力

1.外力——F

2.內(nèi)力--Fx（軸力）

7

（1）軸力的大小：（截面法確定）

①截開。

②代替，用內(nèi)力代替。

③平衡，EX=O,F「F=O,%=F。

（2）軸力的符號規(guī)定：原則一根據(jù)變形

拉伸一拉力，其軸力為正值。方向背離所在截面。

壓縮一壓力，其軸力為負(fù)值。方向指向所在截面

(3)軸力圖：軸力沿軸線變化的圖形

①取坐標(biāo)系

②選比例尺

③正值的軸力畫在X軸的上側(cè)，負(fù)值的軸力畫在X軸的下側(cè)。

I*

(4)軸力圖的意義

①反映出軸力與截面位置變化關(guān)系，較直觀；

②確定出最大軸力的數(shù)值及其所在橫截面的位置，即確定危險(xiǎn)截面位

置，為強(qiáng)度計(jì)算提供依據(jù)。

(5)注意的問題

A、在截開面上設(shè)正的內(nèi)力方向。

B、采用截面法之前，不能將外力簡化、平移。

例：如圖所示，已知M=20kN,9=8kN,用=10kN,試用截面法求圖示

桿件指定截面1T、2-2、3-3的軸力，并畫出軸力圖。

解：

1.外力項(xiàng)、內(nèi)、用、用將桿件分為AB、BC和CD段，取每段左邊

為研究對象，使用截面法依次求得各段軸力為

2.7=Nl=/;2=8kN

/N2=/:2-M=-12kN

/^3=及+丹-Al=-2kN

3.最后畫出軸力圖，如圖2-37所示。其中，求解出來的負(fù)號代表

力的方向與所設(shè)方向相反。

三、應(yīng)力

1、桿件受力的強(qiáng)弱程度，不僅與內(nèi)力大小有關(guān)，還與桿件的截面積

大小有關(guān)，因此工程上常用單位面積上內(nèi)力的大小來衡量構(gòu)件受力的強(qiáng)

弱程度.

Z

B=A

2、許用應(yīng)力：為了保證拉（壓）構(gòu)件使用安全，必須使其最大應(yīng)力

不超過材料在拉伸（壓縮）時(shí)的許用應(yīng)力，即

例：有一根鋼絲繩，其橫截面面積為0.725cm）受到3000N的拉力，

其鋼絲繩的許用應(yīng)力為50MPa,試求鋼絲繩的應(yīng)力是多少，鋼絲繩會不

會拉斷？

解：法3000N

A=O.725cmJO.725X10'm2

貝Ub="=-------3000--=41.38MPa<|b]=5OMPa

A0.725xIO-4

結(jié)論：鋼絲繩不會拉斷.

三、課堂總結(jié)（4'）

重點(diǎn)分析了內(nèi)力的求解方法（截面法）和應(yīng)力公式的定義和應(yīng)用,

對強(qiáng)度條件的理解。

四、作業(yè)布置（T）

P415、6

五、課堂后記

一、課前引入（5'）

復(fù)習(xí)：作業(yè)分析，提出作業(yè)中從在的問題和解決辦法。同時(shí)復(fù)

習(xí)，拉伸和壓縮是時(shí)的變形特點(diǎn)以及內(nèi)力和應(yīng)力的求解方法。

二、講授新課（80'）

（-）剪切與擠壓

舉例：剪切鋼板：在鋼板上沖圓孔；兩塊鋼板用鉀釘相連接；兩塊

鋼板用焊縫相連接。

二、剪切的概念

受力特點(diǎn)：作用于構(gòu)件兩側(cè)面上的外力合力大小相等，方向相反,

且作用線相距很近。

變形特點(diǎn)：兩力之間相鄰截面發(fā)生相對錯(cuò)動(dòng)。

剪切面：相對錯(cuò)動(dòng)的面。

三、剪切與擠壓的強(qiáng)度計(jì)算

1、外力:Fo

F

in-.in

F

2、內(nèi)力：（截面法）剪力Fs=F。

3、應(yīng)力：實(shí)用切應(yīng)力，名義切應(yīng)力（剪應(yīng)力）

假設(shè)一一剪切面上只存在切應(yīng)力，而且其分布是均勻的。

方向：同剪力的方向。

4、強(qiáng)度計(jì)算

A、強(qiáng)度條件：r=^<[r]

A

B、許用切應(yīng)力：卜]="町、=塌

nA

C、強(qiáng)度計(jì)算：⑴校核強(qiáng)度，⑵設(shè)計(jì)截面，⑶確定外荷載。

四、擠壓的實(shí)用計(jì)算

1、擠壓——構(gòu)件之間相互接觸表面產(chǎn)生的一種相互壓緊的現(xiàn)象。

2、擠壓面一一相互壓緊的表面。其面積用AM表示。

3、擠壓力——擠壓面上的力。用丁表示。

4、擠壓應(yīng)力一一擠壓面上的壓強(qiáng)。用。b,表示。

五、擠壓應(yīng)力的確定（實(shí)用的擠壓應(yīng)力，名義擠壓應(yīng)力）

假設(shè)：擠壓面上只存在擠壓應(yīng)力，且擠壓應(yīng)力分布均勻。

6，，=先7向：垂直于擠壓面。

六、強(qiáng)度計(jì)算：

1、強(qiáng)度條件：

2、強(qiáng)度計(jì)算：⑴校核強(qiáng)度，⑵設(shè)計(jì)截面尺寸，⑶確定外荷載。

七、擠壓面面積的確定

1、實(shí)際的擠壓面為平面時(shí)一一按實(shí)際平面面積計(jì)算。

2、實(shí)際的擠壓面為半圓柱型表面時(shí)——按其對應(yīng)的直經(jīng)平面計(jì)算。

2、擠壓的強(qiáng)度計(jì)算：

3、軸向拉伸的強(qiáng)度計(jì)算:cr=?W⑸

三、課堂總結(jié)（4‘）

重點(diǎn)分析了剪切的受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)，同時(shí)要求同學(xué)們能夠很

好的應(yīng)用應(yīng)力公式進(jìn)行強(qiáng)度校核。

四、作業(yè)布置（T）

P417,8

五、課堂后記

一、課前引入（5'）

復(fù)習(xí)：1、剪切與擠壓的受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)，

2、利用截面法求解剪應(yīng)力和擠壓應(yīng)力的方法

二、講授新課（80'）

圓軸扭轉(zhuǎn)

一、外力：m（外力偶矩）

已知：功率P千瓦（KW）,轉(zhuǎn)速n轉(zhuǎn)/分（r/min；rpm）。

外力偶矩：=9549-（N-m）

mn

二、內(nèi)力

2、內(nèi)力的符號規(guī)定：以變形為依據(jù)，按右手螺旋法則判斷。右手的

四指代表扭矩的旋轉(zhuǎn)方向，大拇指代表其矢量方向，若其矢量方向背離

所在截面則扭矩規(guī)定為正值，反之為負(fù)值。

3、注意的問題

（1）、截開面上設(shè)正值的扭矩方向。

(2)、在采用截面法之前不能將外力簡化或平移。

4、內(nèi)力圖(扭矩圖)：表示構(gòu)件各橫截面扭矩沿軸線變化的圖形。

作法：同軸力圖。

［例］已知：一傳動(dòng)軸，/?=300r/min,主動(dòng)輪輸入P.=500kW,從動(dòng)

輪輸出Pz=150kW,P:s=150kW,P,=200kW,試?yán)L制扭矩圖。

1、圓軸線一一形狀、大小、間距不變，各圓周線只是繞軸線轉(zhuǎn)動(dòng)了

一個(gè)不同的角度。

2、縱向線一一傾斜了同一個(gè)角度，小方格變成了平行四邊形。

（實(shí)心截面）（空心截面）

圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算

1、強(qiáng)度條件：

2、強(qiáng)度計(jì)算：

[ax=L4⑶

1）校核強(qiáng)度；%.實(shí):應(yīng)）3/16

萬力3I

2）設(shè)計(jì)截面尺寸；空：

，一m116J

3）確定外荷載匕團(tuán)=m

三、課堂總結(jié)（4'）

本堂課重點(diǎn)分析圓軸扭轉(zhuǎn)的受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)，同時(shí)分析用截

面法求解扭轉(zhuǎn)內(nèi)力的方法，圓軸扭轉(zhuǎn)時(shí)的強(qiáng)度計(jì)算。

四、作業(yè)布置（D

P419、10

五、課堂后記

一、課前引入（5'）

復(fù)習(xí)：1、扭轉(zhuǎn)的受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)；

2、扭轉(zhuǎn)變形的強(qiáng)度計(jì)算和強(qiáng)度條件公式

二、講授新課（80'）

直梁彎曲

（一）、簡化的原則：便于計(jì)算，且符合實(shí)際要求。

（二）、梁的簡化：以梁的軸線代替梁本身。

（三）、荷載的簡化：

1、集中力一一荷載作用的范圍與整個(gè)桿的長度相比非常小時(shí)。

2、分布力一一荷載作用的范圍與整個(gè)桿的長度相比不很小時(shí)。

3、集中力偶（分布力偶）一一作用于桿的縱向?qū)ΨQ面內(nèi)的力偶。

（四）、支座的簡化：

1、固定端——有三個(gè)約束反力。

2、固定較支座——有二個(gè)約束反力。

Fa-FK-Fi

內(nèi)力的方向確定

彎曲變形特點(diǎn)：

1、橫向線仍為直線，只是相對變形前轉(zhuǎn)過了一個(gè)角度，但仍與

縱向線正交。

2、縱向線彎曲成弧線，且靠近凹邊的線縮短了，靠近凸邊的線

伸長了，而位于中間的?條縱向線既不縮短，也不伸長。

梁的純彎曲

1、由平面假設(shè)可知，純彎曲時(shí)梁橫截面上只有正應(yīng)力而無切應(yīng)力。

2、由于梁橫截面保持平面所以沿橫截面高度方向縱向纖維從縮短

到伸長是線性變化的，因此橫截面上的正應(yīng)力沿橫截面高度方向

也是線性分布的。

3、以中性軸為界，凹邊是壓應(yīng)力，使梁縮短；凸邊是拉應(yīng)力，使梁

伸長。橫截面上同一高度各點(diǎn)的正應(yīng)力相等，距中性軸最遠(yuǎn)點(diǎn)有

最大拉應(yīng)力和最大壓應(yīng)力，中性軸上各點(diǎn)正應(yīng)力為零。

在彈性范圍內(nèi)，梁純彎曲時(shí)橫截面上任意一點(diǎn)的正應(yīng)力為:

b=

梁在彎曲時(shí)的正應(yīng)力分布

六、物體組合變形

1、構(gòu)件的拉壓、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲為基本變形，在工程實(shí)際中,

有許多構(gòu)件在載荷作用下，常常同時(shí)產(chǎn)生兩種或兩種以上的基本變形,

這種情況稱為組合變形。

七、壓桿穩(wěn)定

1、細(xì)長桿在壓力的作用下會失去平衡。

例：細(xì)長桿失穩(wěn)

細(xì)長直桿在較大的壓力作用下，可能突然由直線變成曲線，這是

喪失穩(wěn)定性。

例：受壓的薄壁容器

受壓的薄壁容器，在較大的外壓作用下，可能突然變扁。這個(gè)現(xiàn)象

稱為喪失穩(wěn)定性。

三、課堂總結(jié)(4')

本堂課重點(diǎn)分析彎曲變形的強(qiáng)度計(jì)算和強(qiáng)度校核

四、作業(yè)布置(D

P4211,12

五、課堂后記

第2章工程力學(xué)基礎(chǔ)-一習(xí)題答案

1、力是物體之間相互的機(jī)械作用，這種作用使物體的機(jī)械運(yùn)動(dòng)狀態(tài)

發(fā)生變化以及使物體發(fā)生變形。

影響三要素：力的大小、方向、作用點(diǎn)。

2、(a)Fl(b)0(c)Fsin91

6、材料力學(xué)主要研究物體在外力的作用下，其幾何形狀和尺寸發(fā)生

的變化，

即研究構(gòu)件的變形問題以保證和滿足機(jī)械構(gòu)件工作的安全要求及合

理性。

7、拉壓、剪切、扭轉(zhuǎn)、彎曲等基本變形。

8、o=N/A=170000/[nt(55/2)2]=72MPa<[o]=80MPa

9,剪切應(yīng)力T=Fs/A=400000/[n(20/2)2>127MPa

拉壓應(yīng)力?！?Fj，/Aj，=40000/(2*2*15)=66.7Mpa

10、軸小端：MA+M小湍=0

可得M小端=-MA=-600N.m

T的小制="1，卜端/30=-6OO/(le/R)

Ie=nD'/32

T小端=46.875MPaW60MPa

軸大端：MB+M大輸=0

可得M人端=-MB=-1500N.m

T軸大端=M大域/3戶-1500/(le/R)

Ie=nD'/32

t不蝶=21.87MPaW60MPa

11、A,C圖正確。

12、構(gòu)件在載荷作用下保持其原有平衡形態(tài)的能力稱為構(gòu)件的穩(wěn)定

性。

提高壓桿穩(wěn)定性，可適當(dāng)減少桿長度，增大桿直徑，選用較好的桿材

料。

一、課前引入（5'）

1、復(fù)習(xí)工程力學(xué)中各種變型的受力特點(diǎn)和變形特點(diǎn)，應(yīng)力公式的應(yīng)

用和根據(jù)強(qiáng)度條件求解三個(gè)工程問題的實(shí)例。2、分析學(xué)生的作業(yè)情況。

二、講授新課（80'）

第三章常用機(jī)構(gòu)

思考下列圖形的運(yùn)動(dòng)形式，觀察滑塊與機(jī)架，兩齒輪的接觸形式有

什么不同？

低副（曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）高副（齒輪副）

（-）、運(yùn)動(dòng)副及其分類

運(yùn)動(dòng)副：將兩個(gè)構(gòu)件組成的既具有一定約束又具有一定相對運(yùn)動(dòng)的

聯(lián)接。

兩構(gòu)件組成的運(yùn)動(dòng)副，是通過點(diǎn)、線或面接觸來實(shí)現(xiàn)的。

按照接觸方式不同，通常把運(yùn)動(dòng)副分為低副（如曲柄滑塊機(jī)構(gòu)）和

高副（齒輪副）兩類。

低副：通過面接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱為低副。

例如：

移動(dòng)副轉(zhuǎn)動(dòng)副

高副：通過點(diǎn)或線接觸而構(gòu)成的運(yùn)動(dòng)副稱為高副

其它運(yùn)動(dòng)副:

球血副螺旋副

注意:

1、把構(gòu)件運(yùn)動(dòng)副的兩構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)為平面運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為

平面運(yùn)動(dòng)副（如移動(dòng)副、凸輪副等都為平面運(yùn)動(dòng)副）。

2、兩構(gòu)件之間的相對運(yùn)動(dòng)為空間運(yùn)動(dòng)的運(yùn)動(dòng)副稱為空間運(yùn)動(dòng)副（如

球面副、螺旋副為空間運(yùn)動(dòng)副）

（二）平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖

研究機(jī)械的運(yùn)動(dòng)（例如研究機(jī)器上各點(diǎn)的位移、軌跡、速度和加速

度）時(shí)，如果使用實(shí)物結(jié)構(gòu)圖，不僅繪制繁瑣，而且由于圖形復(fù)雜使分

析不便。為了使問題簡化，有必要去掉那些與運(yùn)動(dòng)無關(guān)的因素（如構(gòu)件

的形狀、組成構(gòu)件的零件數(shù)目、運(yùn)動(dòng)副的具體構(gòu)造等），僅用簡單線條和

符號表示構(gòu)件和運(yùn)動(dòng)副，并按一定比例畫出各運(yùn)動(dòng)副的位置，這種說明

機(jī)構(gòu)中各構(gòu)件間相對運(yùn)動(dòng)關(guān)系的簡單圖形，稱為機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。

繪制運(yùn)動(dòng)簡圖的步驟:

例：繪制內(nèi)燃機(jī)的機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)簡圖。

分析：此內(nèi)燃機(jī)由齒輪機(jī)構(gòu)、凸輪機(jī)構(gòu)和四桿機(jī)構(gòu)構(gòu)成，共有四個(gè)轉(zhuǎn)動(dòng)

副、三個(gè)移動(dòng)副、一個(gè)齒輪副和兩個(gè)凸輪高副。

?步驟：

?①選擇視圖平面。

?②選擇比例尺，并根據(jù)機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)尺寸定出各運(yùn)動(dòng)副間的相對位

置。.

?③畫出各運(yùn)動(dòng)副和機(jī)構(gòu)符號，并畫出各構(gòu)件。

?④完成必要的標(biāo)注

內(nèi)燃機(jī)的運(yùn)動(dòng)簡圖

1一曲軸；2一連桿；

3—活塞；4一缸體；

5—閥桿；6—凸輪；

7,8一齒輪

三、課堂總結(jié)(4')

本堂課主要分析講解運(yùn)動(dòng)副的的概念及運(yùn)動(dòng)副的種類，要求掌握

低副，高副，球面副，螺旋副的特點(diǎn)和應(yīng)用，同時(shí)要學(xué)會平面機(jī)構(gòu)運(yùn)動(dòng)

簡圖的正確畫法。掌握繪制運(yùn)動(dòng)簡圖的步驟。

四、作業(yè)布置(T)

P761、2

五、課堂后記

一、課前引入（5'）

1、講解作業(yè)分析作業(yè)中存在問題并提出作業(yè)要求

2、復(fù)習(xí)運(yùn)動(dòng)副的概念，運(yùn)動(dòng)副的類型，

3、講解運(yùn)動(dòng)簡圖的繪制方法

二、講授新課（80'）

（一）、平面連桿機(jī)構(gòu)

平面連桿機(jī)構(gòu)是由若干個(gè)剛性構(gòu)件通過轉(zhuǎn)動(dòng)副或移動(dòng)副聯(lián)接而成的

機(jī)構(gòu)，也稱平面低副機(jī)構(gòu)，組成平面連桿機(jī)構(gòu)各構(gòu)件的相對運(yùn)動(dòng)均在同

-平面或相互平行的平面內(nèi)。

主要內(nèi)容：

校鏈四桿機(jī)構(gòu)的基本形式

錢鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化形式

（1）、四桿機(jī)構(gòu)各部分名稱：

1、機(jī)架：機(jī)構(gòu)中固定不動(dòng)的構(gòu)件，例如桿

2、連架桿：與機(jī)架相連的構(gòu)件，例如桿力8和5。

3、連桿：不與機(jī)架直接相連的構(gòu)件，例如桿6a

4、曲柄：連架桿中，能作整周回轉(zhuǎn)的桿件稱為曲柄。5、搖桿：連

架桿中，只能作往復(fù)擺動(dòng)的桿件稱為搖桿

律架和\

（）、根據(jù)連：弟）

2桃架

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

＜雙曲柄機(jī)構(gòu)

、雙搖桿機(jī)構(gòu)

(3)重點(diǎn)分析曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

校鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿一個(gè)為曲柄，一個(gè)為搖桿，則四桿

機(jī)構(gòu)稱為曲柄搖桿機(jī)構(gòu)。

例1：圖所示為食品設(shè)備中的物料攪拌機(jī)構(gòu)，當(dāng)曲柄旋轉(zhuǎn)時(shí)，利用

連桿上《點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)可以實(shí)現(xiàn)物料攪0拌的要求。

例2：牛頭刨床的橫向進(jìn)給時(shí)，右側(cè)小齒輪帶動(dòng)

相當(dāng)于曲柄的大齒輪轉(zhuǎn)動(dòng)，然后通過連桿帶動(dòng)帶有棘爪的搖桿作往復(fù)擺

動(dòng)，從而帶動(dòng)棘輪連同絲杠作單向間歇運(yùn)動(dòng)。所以牛頭刨車的橫向進(jìn)給

機(jī)構(gòu)是由曲柄搖桿機(jī)構(gòu)與棘輪機(jī)構(gòu)串聯(lián)構(gòu)成的。

(4)、分析雙曲柄機(jī)構(gòu)

錢鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿均為曲柄，則四桿機(jī)構(gòu)稱為雙曲柄

機(jī)構(gòu)。

例1：當(dāng)主動(dòng)曲柄相轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)，通過連桿BC、從動(dòng)曲柄以和連桿CE,

帶動(dòng)滑塊￡（篩）做水平往復(fù)移動(dòng)。這里的機(jī)構(gòu)是由雙曲柄機(jī)構(gòu)添加了

一個(gè)連桿和滑塊所組成。

例2：機(jī)車車輪聯(lián)動(dòng)機(jī)構(gòu)中的"成就是一個(gè)正平行四邊形機(jī)構(gòu)，主

動(dòng)曲柄與從動(dòng)曲柄作同速同向轉(zhuǎn)動(dòng)，連桿則作平移運(yùn)動(dòng)。

思考：取消桿EF,對兩車輪的運(yùn)動(dòng)是否有影響。

（5）、分析雙搖桿機(jī)構(gòu)

錢鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若兩個(gè)連架桿均為搖桿，則四桿機(jī)構(gòu)稱為雙搖桿

機(jī)構(gòu)。

例1：4?切為一雙搖桿機(jī)構(gòu)，當(dāng)主動(dòng)搖桿擺動(dòng)時(shí)，從動(dòng)搖桿以

也隨著擺動(dòng),從而使連桿延長線上的重!

例2：=切構(gòu)成一個(gè)雙搖桿機(jī)構(gòu)。搖桿16擺動(dòng)，帶動(dòng)搖桿8擺動(dòng),

使飛機(jī)輪子放下。

注意：此時(shí)46與8c連線，主動(dòng)件通過連桿作用于從動(dòng)件切上

的力恰好通過其回轉(zhuǎn)中心，出現(xiàn)了不能使構(gòu)件切轉(zhuǎn)動(dòng)的“頂死”現(xiàn)象,

機(jī)構(gòu)的這種位置稱為死點(diǎn)。這時(shí)無論飛機(jī)施加在46上的力有多大，都不

能使6C轉(zhuǎn)動(dòng)，保證飛機(jī)正常的著陸。

(6)、重點(diǎn)分析錢鏈四桿機(jī)構(gòu)存在曲柄的條件

1.最短桿與最長桿的長度之和，小于或等于其他兩桿長度之和：

2.連架桿和機(jī)架中必有一個(gè)是最短桿。

推論：

①錢鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若最短桿與最長桿的長度之和小于或等于其

余兩桿長度之和，則取最短桿的相鄰桿為機(jī)架時(shí)，得曲柄搖桿機(jī)構(gòu)；取

最短桿為機(jī)架時(shí)，得雙曲柄機(jī)構(gòu)；取與最短桿相對的桿為機(jī)架時(shí)，得雙

搖桿機(jī)構(gòu)。②較鏈四桿機(jī)構(gòu)中，若最短桿與最長桿的長度之和大于其余

兩桿長度之和，則不論取何桿為機(jī)架時(shí)均無曲柄存在，而只能得雙搖桿

機(jī)構(gòu)。

(7)、錢鏈四桿機(jī)構(gòu)的演化形式

1、改變構(gòu)件的形狀和運(yùn)動(dòng)尺寸

2、改變運(yùn)動(dòng)副的尺寸

偏心輪的演化過程

應(yīng)用實(shí)例：偏心輪機(jī)構(gòu)的應(yīng)用一鄂式破碎機(jī)：

鄂式破碎機(jī)鄂式破碎機(jī)運(yùn)動(dòng)簡圖

3、選用不同的構(gòu)件為機(jī)架

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)將曲柄AB改為機(jī)架時(shí)，就演化為導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)。

導(dǎo)桿機(jī)構(gòu)

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)將連桿BC改為機(jī)架時(shí)，就演化為曲柄搖桿

機(jī)構(gòu)。

曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

曲柄滑塊機(jī)構(gòu)中，當(dāng)將滑塊C改為機(jī)架時(shí)，就演化為直動(dòng)滑塊機(jī)構(gòu)。

小結(jié)：

‘曲柄搖桿機(jī)構(gòu)

銃鏈四桿機(jī)

平雙曲柄機(jī)構(gòu)

構(gòu)（全轉(zhuǎn)

面

動(dòng)副）、雙搖桿機(jī)構(gòu)

四

桿

機(jī)'曲柄滑塊機(jī)構(gòu)

構(gòu)含有移動(dòng)副