机械基础教Word文档格式.docx
《机械基础教Word文档格式.docx》由会员分享，可在线阅读，更多相关《机械基础教Word文档格式.docx（89页珍藏版）》请在冰豆网上搜索。
一、导入新课（10分钟）
常用的机器零件都是由金属材料制成的，特别是一些重要的关键零件，不仅要求寿命长耐用，而且机械尺寸精巧又要易于加工，价格还要低廉，这就要求我们必须研究金属材料的物理、化学、力学和工艺性能，以满足各种不同的机械零件的性能要求。
如坦克的履带和挖掘机的铲齿都要求材料不仅要硬，还要耐磨损；
机床的齿轮不仅要求表面硬度很高，而且芯部要具有足够的韧性；
飞机的零件不仅要求材料要轻，同时还必须具有足够的强度，以抵抗气流的冲击。
等等。
力学性能是机械零件在力的作用下所表示出的特性；
工艺性能是零件进行冷热加工时所表示出的特性，它们都是课程研究的重点。
教师设问：
塑料的应用很广，但为什么不用塑料来代替金属做重要的齿轮呢？
而有些地方却可以用塑料来代替齿轮，如家用电器中的组合音响、DVD影碟机的转盘，随身听的传动都是塑料齿轮。
这是什么道理？
二、新课（70分钟）
1-2金属材料的性能
选择适合于机器使用的材料，主要依据于金属材料的性能。
它分为使用性能和工艺性能。
使用性能是指在使用条件下表现出来的性能，它包括物理、化学、力学性能，力学性能在机械设备中力的相互作用时所表现出来的性能，是课程研究的重点，关系最为密切；
而工艺性能是零件从毛坯到成品加工生产过程中所表现出来的性能，对零件的加工影响很大。
讲课中把力学性能作为重点，特别是强度的含义及所包括的内容要讲清楚。
硬度要把洛氏和布氏硬度作为重点，注意应用场合的区别和表示方法，应多举例说明，如HB170~230；
HRC45~50，要注意说明为什么不给一个具体值，而要给一个范围？
疲劳强度要举例说明，如飞机规定使用1万小时飞行后必须强行退役；
出租汽车运行满3年后要报废等实例说明疲劳对零件寿命的关系。
工艺性能以举例说明更能帮助学生理解。
如铸造性好的金属其流动性好，可以铸造薄而大的表面，否则易出现填不平；
塑性好的低碳钢容易锻造成型，而含炭量高的金属不易锻造，高速钢更难锻压；
焊接性好的材料如普通碳素钢，而铜次之，铝更难。
1.3机械零件的强度
重点讲清几个概念：
1、失效
2、载荷
3、应力及常用单位
4、强度
5、主要失效形式—各种应力状态下的不同形式。
讲课时，多举一些学生能理解的实例，以帮助学生理解。
使学生感到所讲内容贴近生活，贴近实际，以利于激发学生的学习兴趣，有利于调动学习的积极性。
三、小结（10分钟）
1、金属材料的性能包括使用性能和工艺性能，而使用性能中的力学性能与零件关系最大。
2、强度是金属材料在静载荷作用下抵抗变形和破坏的能力。
强度越高，抵抗破坏能力越大。
常用强度是抗拉强度和强度极限
。
3、常用硬度表示方法有HB布氏和HRC洛氏硬度，后者用于淬火后材料的硬度表示。
4、失效的定义和应力的含义及应力的单位关系。
1
=10
=1N/mm2.
5、区别静应力和交变应力不同状态下产生的失效形式有何不同。
四、布置作业
练习册中P
[课后分析]
机械基础教案
摩擦和磨损
五、知识目标
1、了解摩擦和磨损的危害及磨损的种类。
2、了解磨损的过程与类型。
六、能力目标
通过了解摩擦副的摩擦状态和磨损形成机理，能够分析零件磨损的原因，提出减少磨损的具体措施。
七、素质目标
提高学生对摩擦磨损的重视程度，做好机器的日常润滑维护与保养工作，保证设备正常运行，延长使用寿命。
八、教学要求
1、了解摩擦磨损是普遍存在的，不可避免的。
但是应当尽量减少磨损，以延长机器的使用寿命。
2、了解摩擦和磨损的种类及形成机理，为提高零件的使用寿命减少磨损，能根据工作条件分析零件的磨损原因，并提出减少磨损的方法。
磨擦分类中的边界磨擦与混合磨擦的形成。
磨损种类中的疲劳磨损的形成机理。
边界磨擦和疲劳磨损的形成机理。
讲授法、教师与学生互动法、归纳法
1、学生对摩擦的危害重视不够，而又不现实地提出不要摩擦的要求，通过学习本节内容，使学生能够正视摩擦和磨损的现实，对机器的润滑重要性有一定的认识。
2、该内容理论性较强，讲课中一定要联系实际，以提高学生的兴趣和效果，如磨料磨损可举眼不柔沙的实例。
讲授为主，穿插互动、提问与设问，最后小结。
1学时（45分钟）
五、导入新课（5分钟）
1、生活中普遍存在着磨擦，如人走路时鞋底与地面的摩擦，时间久了鞋底要磨损。
为了减少磨损，尽量把地面做得光滑，走路省力又可以减少磨损；
但太光滑了却走不了路，如在光滑的冰面上寸步难行。
有时候又需要加大摩擦，如汽车刹车时，能尽快地停下来，这是希望路面粗糙些，摩擦力大些，刹车带与刹车轮能尽快闸紧抱住。
2、只要是两个相互运动的表面，就必定会产生摩擦，只要有摩擦就必定产生磨损，这是正常的现象。
研究摩擦和磨损的类型和机理，目的是减少摩擦损失，提高机械零件的使用寿命。
六、新课（35分钟）
重视摩擦对机器零件的影响，目前世界上约有30%~50%的能量消耗在各种形式的摩擦中，约有80%的机器是因为零件磨损而失效。
所以减少摩擦磨损，研究摩擦磨损的原因是关系到延长零件使用寿命，节约能源的重要问题。
1、摩擦
讲授中重点放在摩擦副的摩擦状态来分类，而边界摩擦的内容难以理解，应举具体实例来帮助学生掌握。
在机器中，纯干摩擦的现象是很少的，大多是相互运动的表面都有润滑油存在。
一般处于润滑状态的机器，大部分表面处于混合摩擦状态。
要做到纯液体摩擦状态比较困难，处于液体摩擦状态的运动表面其磨损极小，只是在启动阶段表面有些磨损，因为液体对零件表面的摩擦很小。
2、磨损
任何相互运动的零件的磨损过程的曲线都是一样的，都必定经过磨合、稳定磨损和剧烈磨损的三个阶段，只是稳定磨损阶段时间的长短取决于设备的润滑和维护好坏息息相关。
延长稳定磨损阶段，正是课程研究的最终目的。
按着磨损的形成机理，可以将磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损和腐蚀磨损。
这几种磨损中，唯独疲劳磨损不易理解。
讲授粘着磨损时，要突出两运动表面产生接触、发生摩擦接触，温度剧烈升高，达到两个运动的表面相互粘着在一起，才产生粘着磨损。
如人从滑竿上快速滑下，双手与杆强烈摩擦发热掉皮。
讲授疲劳磨损时，要突出两运动表面反复作用的接触应力超过材料的许用接触应力，零件的运动表面或浅层处形成疲劳裂纹，而且必须有润滑油的存在，润滑油顺着裂纹渗入到表层内，两表面的相互挤压；
使渗入内层的润滑油产生高压，导致金属颗粒从零件的表面上被挤下脱落下来，形成许多月牙形的浅坑，即为疲劳磨损。
七、小结（5分钟）
1、摩擦和磨损是零件工作中不可避免的，目的是如何减少磨损，做好设备的维护与保养，延长零件的使用寿命。
2、常见的摩擦状态为混合摩擦。
应努力使零件处于液体摩擦状态。
3、磨损的类型很多，应当根据磨损的种类，采取相应的措施，提高零件的使用寿命。
八、布置作业
力学教案
（1）
【课题名称】
力约束受力图
【教材版本】
李世维主编．中等职业教育国家规划教材—机械基础（机械类）．第2版．北京：
【教学目标与要求】
一、知识目标
1、熟悉力的概念、性质；
2、理解约束类型，掌握约束反力方向的确定。
熟练绘制受力图
二、能力目标
能把工程实际结构转换成力学模型，培养分析问题和解决问题的能力。
三、素质目标
1、了解力的概念，掌握力的性质；
2、了解约束类型及约束反力方向的确定。
四、教学要求
1、初步了解力的概念、性质；
2、能准确判断出约束类型并确定约束反力方向，有一定的分析问题和解决问题的能力。
【教学重点】
1、力的概念、性质；
2、约束类型，约束反力方向的确定。
3、画受力图
【难点分析】
约束反力方向的确定。
【教学方法】
教学方法：
讲练法、演示法、讨论法、归纳法。
【教学资源】
1．机械基础网络课程．北京：
2．吴联兴主编．机械基础练习册．北京：
【教学安排】
讲授与演示交叉进行、讲授中穿插讨论、讲授中穿插练习与设问，最后进行归纳。
【教学过程】
★导入新课（5分钟）
构件的静力分析是选择构件材料、确定构件外形尺寸的基础。
构件的静力分析是以刚体为研究对象。
刚体是指受力后变形忽略不计的物体。
★新课教学（80分钟）
第2章构件的静力分析
§
2-1力的基本性质
一、力的概念（25分钟）
1.力的定义
力是物体相互间的机械作用，其作用结果使物体的形状和运动状态发生改变。
说明：
力的效应分外效应—改变物体运动状态的效应。
内效应—引起物体变形的效应。
2.力的三要素
力的大小、方向、作用点（线）。
3.力的表示法
力是矢量，用数学上的矢量记号来表示。
4.力的单位
在国际单位制中，力的单位是牛顿（N）
1N=1公斤•米/秒2（kg•m/s2）。
v启发教学：
哪一种正确？
注意区别矢量与标量。
二、力的基本性质
公理一（二力平衡公理）
要使刚体在两个力作用下维持平衡状态，必须也只须这两个力大小相等、方向相反、沿同一直线作用。
二力构件—不计自重只在两点受力而处于平衡的构件。
与构件形状无关。
v设问：
能不能在曲杆的A、B两点上施加二力，使曲杆处于平衡状态。
公理二（力平行四边形公理）
作用于物体上任一点的两个力可合成为作用于同一点的一个力，即合力。
合力的矢由原两力的矢为邻边而作出的力平行四边形的对角矢来表示。
矢量表达式：
v课堂讨论：
分析下列哪种表达式正确？
公理三（加减平衡力系公理）
可以在作用于刚体的任何一个力系上加上或去掉几个互成平衡的力，而不改变原力系对刚体的作用。
推论（力在刚体上的可传性）
作用于刚体上的力，其作用点可以沿作用线在该刚体内前后任意移动，而不改变它对该刚体的作用。
F1=－F2=F
v要点：
☉力不能移出作用线以外；
☉力不能移出刚体外。
为什么说二力平衡条件、加减平衡力系原理和力的可传性等都只适用于刚体？
公理四（作用和反作用公理）
任何两个物体相互作用的力，总是大小相等，作用线相同，但指向相反，并同时分别作用于这两个物体上。
三、约束类型（30分钟）
1、基本概念
☉非自由体对自由体的限制称为约束。
☉约束限制非自由体运动的力称为约束反作用力，简称约束反力。
F
2、常见约束类型
（1）柔体约束（动画演示）
组成：
柔软的绳索、链条或带。
反力：
只能是拉力。
（2）光滑面约束（动画演示）
导轨、滑槽、气缸等。
法向支承力。
（3）、光滑铰链约束（动画演示）
⏹固定铰链约束
反力：
正交分力。
⏹活动铰链约束
法向支持力。
（4）、固定端约束（动画演示）
正交分力和反力偶。
v应用：
动画演示——轴承、桥梁、内燃机、飞机、遮雨棚等。
四、画受力图（25分钟）
⏹取分离体
⏹画出主动力
⏹画出约束反力
★小结（5分钟）
⏹理解力、刚体、平衡和约束等重要概念
⏹理解静力学公理及力的基本性质
⏹明确各类约束对应的约束力的特征
⏹能正确对物体进行受力分析
★作业
练习册
力学教案
（2）
力矩和力偶
1、了解力矩和力偶的概念；
理解力的平移原理；
2、掌握力偶性质。
掌握力偶性质，培养分析问题和解决问题的能力。
1、了解力矩和力偶的概念，掌握力偶性质；
2、了解力的平移原理；
并能解释生活和工程实际问题。
2、掌握力偶性质及力的平移原理、应用。
1、力矩和力偶的概念，力偶性质；
2、力的平移原理、应用。
力偶性质、力的平移原理及应用
★复习旧课（5分钟）
约束类型
⏹
柔体约束光滑面约束
⏹固定铰链约束活动铰链约束
★导入新课
实践中人们发现，单个力对刚体除了产生移动效应外，在一定条件下力对刚体还可以产生转动效应。
2-2力矩和力偶
一、力矩
1、力矩的概念
力的大小F与力臂d的乘积称为力矩。
规定：
力使物体绕矩心逆转为正；
顺转负。
v要点:
☉力过矩心，力矩为零。
☉力为零，力矩为零。
☉力沿力线在刚体内移动，力矩不变。
2、合力矩定理
平面汇交力系的合力对于平面内任一点之矩等于所有各力对该点之矩的代数和。
v讨论：
根据合力矩定理推出：
“力偶对任一点的矩等于零’,错在哪里？
合力矩定理指出：
“合力对点之矩等于各分力对同一点之矩的代数和”，因为“力偶无合力”，所以力偶对一点之矩必等于零。
二、力偶
1、力偶的概念
等值、反向的两个平行力构成力偶。
2、力偶三要素
力偶矩的大小、转向、力偶作用面称为力偶三要素。
力、力偶为静力学两个基本物理量。
3、力偶矩
逆时针转向的力偶矩为正，顺转为负。
4、力偶性质
☉力偶无矩心
☉力偶无合力
☉等效力偶可以互换
图中力的单位是N，长度单位是cm。
试分析图示四个力偶，哪些是等效的？
力偶等效只要满足（）
A、只满足力偶矩大小相等
B、只满足力偶矩转向相同
C、只满足力偶作用面相同
D、力偶矩大小、转向、作用面均相等
三、力的平移
把力F作用线向某点O平移时，须附加一个力偶，此附加力偶的矩等于原力F对点O的矩。
☉力的平移原理只适用于刚体。
☉力的平移是指力在同一刚体上平移，不能移到另一刚体上。
☉力的平移原理的逆定理亦成立。
攻丝时为什么不能单手施力？
v讨论
打乒乓球时为什么削球比
平推更有威慑力讨论
⏹平面汇交力系的简化
⏹平面汇交力系的平衡
⏹力矩和力偶的概念
⏹力偶的特性
⏹力偶系的平衡及平衡方程的应用
力学教案（3、4）
平衡方程及其应用
1、了解力在坐标轴上的投影；
2、理解平面力系的平衡方程及其应用。
通过平面力系平衡方程的应用，培养分析问题和解决问题的能力。
2、了解平面力系的平衡方程及其特例。
应用平衡方程解决工程实际问题，培养工程意识。
1、初步了解力在坐标轴上的投影；
2、应用力的平移原理建立平衡方程并能解决工程实际问题。
1、力在坐标轴上的投影；
2、平衡方程的应用。
应用力的平移原理建立平衡方程
3学时（135分钟）
1、力的平移原理
2、力偶性质
平衡方程是在解决工程实际问题中，通过对力的分析，建立起来的力的数学解析表达式，是工程实际中对受力情况的一种定量分析方法。
2-2平衡方程及其应用
一、平面受力时的解析表示法
力在坐标轴上的投影
力F在x、y轴上的投影：
力F在x、y轴分力大小：
投影正负规定如下：
若此力沿坐标轴的分力的指向与坐标轴一致，则力在该坐标轴上的投影为正值；
反之，则投影为负值．
v注意：
力的分力是矢量，而力在坐标轴上的投影是代数量。
合力是否一定比分力大？
二、平面受力时的平衡方程及应用
1、平面一般力系的简化
一般力系平移后得到一个汇交力系和力偶系。
2、平面一般力系的平衡
平面汇交力系的合力和平面力偶系的合力偶矩同时为零。
平衡方程：
例题分析：
教材例2-5、例2-6
三、平面受力的特殊情况
1、平面平行力作用的平衡平衡方程
塔式起重机的机身总重G=220kN,重心在塔中点，最大起重量,尺寸如图所示。
求
（1）当平衡重时，轨道的反力；
（2）满载时保持机身平衡的最小平衡重；
（3）空载时保持机身平衡的最大平衡重。
解：
（1）由平衡力系平衡方程求反力
（2）满载时，
（3）空载时，
2、平面力偶系的合成与平衡
作用在物体同一平面内的力偶，称为平面力偶系。
平面力偶系合成的结果为一合力偶，其合力偶矩等于各分力偶矩的代数和。
若力偶系平衡，则合力偶矩必为零。
平衡方程
钻孔时钻头给工件施加一个压力和一个力偶，其力偶矩，若夹紧工件的两个螺栓间的距离，求每个螺栓所受的横向力。
解：
课内练习：
练习册（先练习后总结）
⏹平面任意力系的简化
⏹平面任意力系的平衡
⏹平面任意力系平衡方程的应用
力学教案（5）
拉伸和压缩
1、了解内力、拉压概念，理解截面法求内力；
2、理解拉压材料的力学性质。
掌握拉压强度、变形计算。
通过做低碳钢拉压时的力学性质实验，培养动手能力。
1、理解截面法求内力；
它是求内力的基本方法，贯穿于材料力学始终。
2、理解拉压材料的力学性质，培养实践能力。
1、了解拉压、内力概念，理解截面法求内力。
理解拉压材料的力学性质。
2、掌握拉压强度、变形计算，并能解决工程实际问题。
4、拉压、内力概念，截面法求内力；
5、拉压强度、变形计算。
材料拉压时的力学性能。
★复习旧课（5分钟）
平面任意力系的平衡
★导入新课
作用于构件上的外力形式不同，构件产生的变形也不同。
把构件的变形简化为四种基本变形。
拉压、剪切、扭转、弯曲。
★新课教学（80分钟）
第3章杆件的基本变形
§
3-1拉伸和压缩
一、内力与截面法
1、内力概念
内力是由外力引起的构件内部一部分对另一部分的作用称为内力。
拉压杆的内力沿轴向称轴力。
2、截面法求内力
过程：
切、取、代、平。
关于轴力（）
A、是杆件轴线上的荷载
B、是杆件截面上的内力
C、与杆件的截面面积有关
D、与杆件的材料有关
二、轴向拉压的概念
（演示工程实例引出概念）
受力特点：
沿轴向作用一对等值、反向的拉力或压力。
变形特点：
杆件沿轴向伸长或缩短。
这种变形称为拉伸或压缩。
（1）外力的作用线必须与轴线重合。
（2）压缩指杆件未压弯的情况，不涉及稳定性问题。
判断下列三个构件在1-2段内是否单纯属于拉伸与压缩？
三、拉、压时的应力
1、应力概念
单位截面面积上的内力称为应力。
拉压杆横截面任一点均产生正应力。
2、应力计算
拉压杆横截面上正应力是均匀分布的。
拉应力为正；
压应力为负。
单位：
帕（Pa）或兆帕（MPa）
四、轴向拉压时的变形
绝对变形
为
纵向线应变
这两个关系式称为虎克定律。
式中E---材料的弹性模量，
图示阶梯杆总变形为（）
（A）0（B）（C）（D）
五、拉伸（压缩）时材料的力学性质
材料在外力作用下表现出的变形、破坏等方面的特性称材料的力学性能，也称机械性质。
1、低碳钢拉伸时的力学性能
比例极限
弹性极限
屈服极限
强度极限
弹性模量
泊松比
2、铸
升级会员 