最新汽车机械基础课程教师教案Word格式.docx
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1动力机器
②工作机器。
③信息机器
二、本课程的性质、任务和基本要求
1、课程性质
2、课程任务
主要教学内容及步骤
Ⅰ新课导入
汽车是人类重要的交通工具，汽车机械是机械工业的重要组成部分。
Ⅱ新课学习
汽车主要由发动机、底盘、车身和电气等四大部分组成。
（1）发动机要完成能量转换、实现工作循环，保证长时间连续正常工作，就必须具备一些机构和系统，如汽油机主要是由曲柄连杆机构、配气机构、燃料供给系、冷却系。
润滑系、点火系和启动系组成。
（2）底盘是将发动机输出的动力驱使汽车运动，并按驾驶员的操纵而正常行驶的部件，由传东系、行驶系、转向系和制动系组成。
（3）车身是驾驶员工作及容纳乘客和货物的场所。
（4）电气是指汽车上的用电设备和供给设备用电的电源。
它由电源、发动机起动系和点火系、照明和信号装置、空调、仪表和报警系统、辅助电气及现代汽车电子控制装置等组成。
（1）动力部分：
是工作机动力的来源，最常见的是电动机和内燃机。
（2）传动部分：
联接动力部分和工作部分的中间部分。
功用是将动力部分提供的机械能以动力和运动的形式传递给工作部分。
（3）工作部分：
完成预定的动作，位于传动线的终点。
（4）控制部分：
奥郑机器的启动、停止和正常协调动作。
①动力机器：
实现能量的转换（如内燃机、蒸汽机、电动机）。
②工作机器：
完成有用功（如机床）。
③信息机器：
完成信息的传递与变换（如复印机、传真机等）。
本课程是中等学校汽车运用和汽车维修专业核心课程之一。
①熟悉汽车采用机构的工作原理特点、应用的基本知识
②熟悉通用零件的结构、特点、标准，了解通用零件的选用基本方法。
③熟悉汽车液压传动的工作原理及组成，了解液压基本元件的工作原理、结构特点及选用方法。
④初步具有与本课程有关的解题、运算、绘图和使用技术资料的技能。
Ⅲ复习
汽车的组成、机器的组成、课程任务。
Ⅳ作业
汽车由哪几部分组成，分别起什么作用？
课外作业
教学后记
模块一构件静力分析
课题一静力学的基本概念课题二静力学公理
1、了解力、力系、刚体的基本概念
2、掌握平衡的概念，分清静态平衡与动态平衡
3、理解二力平衡的条件、加减平衡力系公理、作用力和反作用力公理
4、掌握力的平行四边形法则
掌握平衡的概念，分清静态平衡与动态平衡
掌握力的平行四边形法则
课题一静力学的基本概念
一、力的概念
1、力的定义:
力是物体间的相互作用。
2、力的三要素：
力的大小、力的方向、力的作用点。
3、力的单位：
N/KN。
二、力系的概念
所谓力系是指作用于物体上的一群力。
三、刚体的概念
刚体是指在力的作用下不产生变形的物体，这是一个理想化的静力学模型。
四、平衡的概念
1、静态平衡
2、动态平衡
课题二静力学公理
一、二力平衡条件
两个力大小相等，方向相反，并作用在同一直线上。
二、加减平衡力系公理
在作用于刚体上的已知力系上，加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。
推论：
力的可传性：
三、作用与反作用定律
四、力的平行四边形法则
三力平衡汇交定理
生活中，任何物体都在受力的作用，而且不只一个力。
根据力系中各力各力作用线的分布情况，将力系分为平面力系和空间力系两大类。
平衡是指物体相对于地面保持静止或作匀速直线运动的状态，是物体运动的一种特殊形式。
3、静态平衡
4、动态平衡
作用于刚体上的力，可以沿其作用线移至刚体内任意一点，而不改变该力对物体的作用效果。
力对刚体的效应与力的作用点在其作用线上的位置无关。
作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用线相同，但同时分别作用在两个相互作用的物体上。
这个公理表明，力总是成对出现的，只要有作用力就必有反作用力，而且同时存在，又同时消失。
作用在物体上同一点的两个力，可以合成一个合力。
合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。
若刚体受到同平面内三个互不平行的力的作用而平衡时，则该三个力的作用线必汇交于一点。
力、力的三要素。
力的定义是什么力有哪三要素？
什么是力的可传递性？
3
课题三静力学的基本概念
区分二力平衡与作用力和反作用力
一、力矩
1、力矩的定义
2、力矩的方向
二、力偶和力偶矩
1、力偶的三要素：
力偶的大小、转向及作用面
2、力偶方向的规定：
逆时针为正，反之为负。
三、力的平移定理
课题三力矩与力偶
了解力矩、力偶的概念及力向一点平移的结果。
在汽车各部件中，很多零件属于旋转部件，或是采用了杠杆原理，为了研究这些零件的受力情况，我们就需要学习力矩以及力偶的知识。
力对构件作用的运动效应体现在构件的移动和转动，力的移动效应取决于力的大小和方向，力的转动效应则是用力矩来度量的。
力F使物体绕O点转动的效应，取决于下列两个因素：
①力的大小与力臂的乘积Fd；
②力使物体绕O点转动的方向。
通常规定：
力使物体绕矩心逆时针方向转动的力矩为正，反之为负。
以上两个因素可用一个代数量±
Fd来表示，用公式记为：
力使物体绕矩心逆时针转动时的力矩为正，反之为负。
大小相等、方向相反、作用线平行但不共线的两个力称为力偶，用符号（F，F’）表示。
力偶的大小、转向及作用面。
三要素中的任何一个发生改变，力偶对物体的转动效应就会改变。
在国际单位制中，力偶矩的单位是N·
m或kN·
m。
3、力偶的性质：
力偶作为一种特殊的力系，有其自身独特的性质：
（1）力偶不能与一个力等效，也不能与一个力平衡；
（2）力偶对其作用平面内任一点的矩恒等于力偶矩，与矩心位置无关；
（3）力偶可在其作用平面内任意转移，而不改变它对刚体的作用效果；
（4）只要保持力偶矩的大小和转向不变，可以同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长短，而不改变其对刚体的作用效果。
将刚体上某点的力平移到刚体上的任一点后，将产生一附加力偶，其力偶矩等于改力对新点之矩。
力矩的概念、力偶、力偶矩的概念、力的平移定理。
4
课题四约束、约束反力与受力图的应用
1.了解约束、约束反力的概念2.掌握常见约束类型及符号3.能正确画出光滑面约束、柔体约束、光滑活动铰链的约束反力4、能看懂含有光滑面约束柔体约束、光滑活动铰链等约束的物体受力分析及受力图
掌握常见约束类型及符号、能正确画出光滑面约束、柔体约束、光滑活动铰链的约束反力
能正确画出光滑面约束、柔体约束、光滑活动铰链的约束反力
课题四约束、约束反力与受力图的应用
1、约束和约束反力
1.约束和约束反力的概念
2.柔性约束
3.光滑面约束
任务1分析梯子的受力并画受力图
Ⅰ复习提问、新课导入
在汽车发动机曲轴、凸轮轴中采用了皮带传动，为了分析其受力情况，本节讲授课题四约束、约束反力与受力图的应用
模块一构件静力分析
2、约束和约束反力
通常把这种对物体运动起限制作用的周围物体称为约束，受到约束作用的物体称为被约束物体。
当物体沿某一方向的运动受到约束限制时，约束必然对该物体有力的作用，这种力称为约束反作用力，简称约束反力。
2.柔性约束
由柔软的绳索、传动带、链条等柔性物体所构成的约束称为柔性约束。
柔性约束反力作用于连接点，方向沿着柔性件中心线背离被约束物体，通常用符号T表示。
3.光滑面约束
两个相互接触的物体，若不计摩擦，则它们之间的约束称为光滑面约束。
光滑面约束反作用力通过接触点，方向总是沿接触面公法线而指向受力物体，通常用符号FN或N表示。
任务1分析梯子的受力并画受力图
1.取梯子AB为研究对象，把梯子从周围环境中分离出来。
2.梯子的受力分析
（1）梯子AB受到本身重力G的作用（作用于梯子中心O点，铅直向下）。
（2）在A点，地面支撑梯子，属于光滑面约束。
梯子在A点受到地面的约束反力FNA，作用于接触点A，垂直于地面向上。
（3）在D点，梯子受到绳子的拉力，属于柔性约束。
梯子在D点受到的约束反力即绳索的拉力，作用于D点，沿着绳索方向，用FT表示。
（4）在C点，墙支撑梯子，同样属于光滑面约束。
梯子在C点受到墙面的约束反力FNC，作用于接触点C，垂直于梯子。
3.画出梯子所受的各力，准确标注作用点字母、各力矢符号，即得梯子的受力图，如图2-1-11所示。
Ⅲ小结
能正确画出光滑面约束、柔体约束、光滑活动铰链的约束反力
5
课题五平面汇交力系及平面力偶系
1.了解平面汇交力系的概念2.掌握力在坐标轴上的投影3.掌握合力投影定理4.能够分析和判断平面汇交力系5.能够对平面汇交力系进行合成与分解6.掌握平面汇交力系的平衡条件。
掌握力在坐标轴上的投影。
掌握合力投影定理。
掌握平面汇交力系的平衡条件。
课题五平面汇交力系及平面力偶系
一、平面汇交力系合成的几何法
二、平面汇交力系合成的解析法
三、平面汇交力系的平衡条
在汽车发动机曲轴、凸轮轴中采用了皮带传动，为了解决其受力情况，本节讲授课题五平面汇交力系及平面力偶系
课题五平面汇交力系及平面力偶系
如图2-1-17a所示为卧式车床，图2-1-17b所示为在该车床上用三爪自定心卡盘夹紧工件时的受力图（重力忽略不计）。
试分析工件受到的夹紧力。
分析平面汇交力系
工件受到三个卡爪的作用力，分别为F1、F2和F3，这三个力作用在同一个平面内，且它们的作用线汇交于一点（回转中心），一般把这样的力系称为平面汇交力系。
这样的力系能不能进一步简化成一个力呢？
要使构件平衡，这个力系又应该满足什么条件呢？
平面汇交力系合成的结果是一个合力，其大小和方向由各个分力的大小和方向决定，其作用线通过各力的汇交点。
即合力等于各分力的矢量和。
二、平面汇交力系合成的解析法
1.力在坐标轴上的投影，如图所示。
如已知F在x轴和y轴上的投影为Fx和Fy，则
2.合力投影定理
这表明，有限个力的合力在任意轴上的投影等于各个分力在同一轴上投影的代数和，称为合力投影定理。
三、平面汇交力系的平衡条件
1.平面汇交力系平衡的几何条件
平面汇交力系平衡的几何（充分必要）条件是：
该力系的力多边形自行封闭。
2.平面汇交力系平衡的解析条件及平衡方程
平面汇交力系平衡的条件是合力FR为零，用合成的解析法式表示则有:
即平面汇交力系平衡的解析条件是该力系中所有的力在轴x和轴y上投影的代数和分别等于零。
上式称为平面汇交力系的平衡方程。
利用平衡方程可以求解未知量。
1.取工件为研究对象
2.工件的受力分析
工件受到三爪自定心卡盘的三个卡爪的作用力，分别为F1、F2和F3，这三个力在同一个平面内，其作用线汇交于一点（回转中心），所以是一个平面汇交力系。
3.工件的受力简化
工件所受的平面汇交力系可以合成为一个力，有两个方法：
（1）运用几何法合成。
（2）运用解析法合成。
4.工件的平衡条件
根据平面汇交力系的平衡条件可知，要使工件平衡，必须使工件所受合力FR为零。
Ⅲ小结
力在坐标轴上的投影。
合力投影定理。
平面汇交力系的平衡条件。
Ⅳ作业
6
模块二构件受力变形
课题一构件受力变形的基本变形
1.了解拉伸与压缩的概念
2.掌握横截面上的内力和应力
3.了解轴向拉伸或压缩时的变形；
横截面上的内力和应力
模块二构件受力变形课题一构件受力变形的基本变形
一、拉伸和压缩
二、横截面上的内力和应力
1.轴力和轴力图
2.横截面上的正应力
3、许用应力和安全系数
1.极限应力σ°
2.横截面上的正应力
3.安全系数和许用应力
在工程实际中，有很多构件在工作时会发生拉伸或压缩变形。
如图2-2-1a所示的装载车自卸装置，车斗下面的活塞杆在工作时的受力简图如图2-2-1b所示，活塞杆是承受压缩的。
假如装载车的额定载质量是12t，活塞杆选用钢件，直径为50mm，F1=235kN，活塞杆的许用应力为120MPa。
那么活塞杆的强度是否满足使用要求?
若F1=200kN，活塞杆直径至少应为多大?
要解决上面的问题，必须研究活塞杆的受力情况，特别是活塞杆所受的内力，以及其受力后的变形情况和强度问题，然后由强度条件设计活塞杆的尺寸。
所以要学习杆件拉伸与压缩时的内力、应力及强度条件等。
Ⅱ新课学习
模块二构件受力变形
受拉伸或压缩的构件大多是等截面直杆（统称为杆件），其受力情况简化和受力特点以及变形特点见表2-2-1。
1.轴力和轴力图，见表2-2-2。
应力是指构件在外力作用下，单位面积上的内力。
杆件受拉（压）时的内力在横截面上是均匀分布的，如图2-2-4所示。
三、许用应力和安全系数
由金属材料知识可知，当塑性材料达到屈服强度ReL时，将产生较大塑性变形；
脆性材料达到抗拉强度Rm时，将发生断裂。
工程上把材料丧失正常工作能力的应力，称为极限应力或危险应力，以σ°
表示。
脆性材料：
塑性材料：
2.工作应力σ
构件工作时，由载荷引起的应力称为工作应力。
构件拉伸或压缩变形时，其横截面上的工作应力为:
3.安全系数和许用应力
通常把极限应力除以大于1的系数n，作为材料的许用应力，用符号[σ]表示。
n称为安全系数。
即:
实际生产中，应满足工作应力
【实际演练】
【课堂讨论】
【讲评小结】
（略）
【布置作业】
7
课题二直杆轴向拉伸和压缩
掌握横截面上的内力和应力；
强度计算、强度校核；
能够利用强度条件设计构件尺寸。
能够利用强度条件设计构件尺寸
模块二构件受力变形课题二直杆轴向拉伸和压缩
2、横截面上的内力和应力
4、拉（压）杆的强度条件
5、最大工作应力不应超过许用应力
受拉伸或压缩的构件大多是等截面直杆（统称为杆件），其受力情况简化和受力特点如何？
模块二构件受力变形课题二直杆轴向拉伸和压缩
受拉伸或压缩的构件大多是等截面直杆（统称为杆件），其受力情况简化和受力特点以及变形特点
横截面上的内力和应力
许用应力和安全系数
拉（压）杆的强度条件
最大工作应力不应超过许用应力
根据强度条件，可以解决三类强度计算问题，见表2-2-3。
1.校核强度
（1）求活塞杆的内力。
（2）求活塞杆的应力。
（3）强度校核。
所以活塞杆强度足够。
2.设计截面直径
若图2-2-1b中的F1=200kN，活塞杆的许用应力[σ]=120MPa，由表2-2-3可知，应用公式:
设活塞杆的直径为d，则有
所以活塞杆的直径至少应为46mm
常见的油孔、沟槽等均有构件尺寸突变，突变处将产生应力集中现象，如图2-2-5所示。
构件尺寸变化越急剧、角越尖、孔越小，应力集中的程度越严重。
应力集中对塑性材料的影响不大，而对脆性材料的影响严重，应特别注意。
8
课题三材料在拉伸时的力学性能
1.理解剪切、挤压、扭转、弯曲的概念和实用计算；
2.了解材料在拉伸时的力学性能
剪切、挤压、扭转、弯曲实用计算
课题三材料在拉伸时的力学性能
一、剪切和挤压的概念
二、剪切和挤压的相关计算
1.剪切的相关计算
2.挤压的相关计算
3.剪切面积和挤压面积的计算
工程上常用螺栓、铆钉、键、销等连接件连接构件（见图2-2-6），它们受力后发生了剪切和挤压变形。
如图2-2-6b所示直径为20mm的铆钉连接两个厚度为10mm的钢板，钢板受力F=28kN，铆钉为钢件，那么铆钉受的剪力和挤压力是多少?
铆钉的直径应设计为多大才不致被破坏?
为了保证连接件不发生剪切破坏和挤压破坏，必须研究连接件的具体受力情况和变形情况以及强度条件，由强度条件来设计连接件的尺寸。
所以，要学习剪切和挤压的概念、有关计算等。
课题三材料在拉伸时的力学性能
如图2-2-7所示的剪板机剪切钢板时，剪板机的上下两个刀刃以大小相等、方向相反、作用线相距很近的两力作用于钢板上，迫使钢板在两力间的截面处发生相对错动，从而使钢板不断变形，最后剪断（见图2-2-8），这种变形称为剪切变形。
产生相对错动的截面称为剪切面（见图2-2-9b）。
剪切面总是平行于外力作用线。
若外力过大，被剪切件将沿剪切面被剪断，发生剪切破坏。
（1）剪切面上的内力。
Q就是剪切面上的内力，沿截面作用，称为剪力。
（2）剪切面上的应力。
式中A为剪切面面积，单位为m2。
剪应力τ的单位与正应力σ的单位相同，常用MPa（即1MN/m2=1N/mm2）。
（3）剪切强度条件。
[τ]为材料的许用剪应力，通过实验方法得到，具体材料的[τ]可以从有关手册中查得。
一般塑性材料的[τ]和许用应力[σ]之间存在如下的关系:
[τ]
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