教案：机械基础电子教案.doc

.可编辑修改，可打印别找了你想要的都有！ 精品教育资料全册教案，试卷，教学课件，教学设计等一站式服务全力满足教学需求，真实规划教学环节最新全面教学资源，打造完美教学模式课程名称 机器的组成教学目标1知识目标了解机器的组成2能力目标通过了解机器的组成，提高学生对机器基本知识的了解，保证设备正常运行，延长设备的使用寿命。3.态度目标树立实事求是的思想意识，养成严谨、敬业的工作作风教学重点教学方法 讲授法、教师与学生互动法教学学时 教学过程一、学习活动活动一 了解机器和机构1 机器机器的真正含义是：机器是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料与信息。机器的重要特征是执行机械运动，同时完成能量的转换、物料或信息的传递。坦克、导弹、汽车、飞机、轮船、车床、起重机、织布机、印刷机、包装机等大量具有不同外形、不同性能和用途的设备都是具体的机器。如汽车、自行车、钟表、照相机、洗衣机、冰箱、空调机、吸尘器等。机器是一个实物组合体,它们的具体构造各不相同，但是所有这些机器都有以下三个共同的基本特征： （1）机器是人为的各种实物的组合。（2）组成机器的各种实物间具有确定的相对运动。（3）可代替或减轻人的劳动，完成有用的机械功或转换机械能。2机构：它是具有确定相对运动的各种实物的组合，它只符合机器的前两个特征。（如齿轮机构） 机构主要用来传递和变换运动。机器主要用来传递和变换能量。3机械从结构和运动学的角度分析，机器和机构之间并无区别，都是具有确定相对运动的各种实物的组合，所以，通常将机器和机构统称为机械。带式输送机传动简图如下所示：4零件和构件零件是组成机器的最小单元，也是机器的制造单元，机器是由若干个不同的零件组装而成的。各种机器经常用到的零件称为通用零件。特定的机器中用到的零件称为专用零件。构件是机器的运动单元，一般由若干个零件刚性联接而成，也可以是单一的零件。若从运动的角度来讲，可以认为机器是由若干个构件组装而成的。 组成 组成 组成零件-构件-机构-机器活动二 了解机器的组成按照各部分实体的不同功能，一台完整的机器通常由以下四个部分组成。 1原动机部分 原动机部分也称动力装置，其作用是把其他形式的能量转变成机械能，以驱动机器各部分运动。它是机器完成预定功能的动力源，常用的有电动机和内燃机等。 2执行部分 执行部分也称工作部分（装置）。它是机器直接完成具体工作任务的部分，例如汽车的车轮、冲床的冲头等。 3传动部分这部分是原动机到工作机构之间的传动机构，用以完成运动和动力的传递和转换。利用它可以减速、增速，改变转矩以及运动形式等，满足工作机构的各种要求，如汽车的变速箱、自行车的链传动与飞轮等。 4操纵或控制部分 这部分的作用是显示和反映机器的运行位置和状态，控制机器正常运行和工作。控制装置可是机械装置、电子装置、电气装置等。简单的机器一般由上述的前三部分组成，有的甚至只有原动机部分和执行部分，如水泵、排风扇等。而现代新型的自动化机器，如数控机床、加工中心等，控制部分（包括检测）的作用愈来愈重要。 活动三 了解机械的类型 根据用途不同，机械可分为以下四种类型：（1）动力机械 实现机械能与其他形式能量间的转换。如电动机、内燃机、发电机、液压机、压缩机等等。（2）加工机械 改变物料的结构形状、性质及状态。如金属切割机、粉碎机、轧钢机、包装机、压力机等等。（3）运输机械 改变人或物料的空间位置。如汽车、飞机、轮船、起重机、电梯、输送机、缆车等等。（4）信息机械 获取或处理各种信息。打印机、复印机、传真机、数码摄像机、数码照相机等等。二、巩固与提高小结:1. 机械：一般常将机构和机器的总称为机械2.机器：由若干机构组成的。机器可用来变换或传递能量。如电机变换能量、加工机械改变物料状态、起重机传递物料、计算机用来变换信息。3.机构：由若干个构件组成的一个人为的构件组合体。功用在于传递运动或改变运动形式。如曲柄连杆机构、凸轮机构、齿轮机构等组成机构的各构件间只有确定的相对运动。4.构件：一个构件通常是由若干个零件组成的，构成一个刚性系统，是最小的运动单元，也有的构件是由一个零件组成。 5.零件：任何机器都是由若干个零件组成的。若将机器拆卸，不能再拆的最小单元就是零件。从制造工艺角度看，零件是加工的最小单元。问题:1 机器有哪几个特征？（1）机器是人为的各种实物的组合。（2）组成机器的各种实物间具有确定的相对运动。（3）可代替或减轻人的劳动，完成有用的机械功或转换机械能。2 机器由哪几部分组成？ 1原动机部分 2执行部分 3传动部分 4操纵或控制部分3 根据用途不同，机械可分为哪几种类型？ （1）动力机械 实现机械能与其他形式能量间的转换。如电动机、内燃机、发电机、液压机、压缩机等等。 （2）加工机械 改变物料的结构形状、性质及状态。如金属切割机、粉碎机、轧钢机、包装机、压力机等等。 （3）运输机械 改变人或物料的空间位置。如汽车、飞机、轮船、起重机、电梯、输送机、缆车等等。 （4）信息机械 获取或处理各种信息。打印机、复印机、传真机、数码摄像机、数码照相机等等。三、学习评价分组进行自评、小组间互评、教师评，在学习活动评价表相应等级的方格内划“v”。学习活动评价表学生姓名 教师 班级 学号 评价项目自评组评师评优秀合格不合格优秀合格不合格优秀合格不合格说出机器的3个特征说出机器4个组成部分的名称和作用说出机械4种类型的名称和特点总 评课程名称 机械零件的材料、结构和承载力教学目标1.知识目标： 知道机械零件的材料、结构和承载能力。2.技能目标： 会选择机械零件的材料。3.态度目标： 培养严谨细致的工作作风。教学重点 机械材料及选用教学难点 机械的材料，失效、的强度定义教学方法 讲授法、教师与学生互动法教学过程一、学习活动活动一 认识零件的常用材料 材料是制作机械零件的原料，零件有强度和使用寿命的要求，不同的零件需要选用不同的材料。如汽车轮胎需要具有一定的弹性和耐磨性，选用橡胶作为原料；汽车大梁需要承受较大的载荷和冲击，选用具有一定强度和韧性的低碳合金钢。机床的主轴不仅要有强度，还要有抗弯曲变形的刚度要求，选择45或40Cr钢材，并作成中空形状；机床的床身要求不变形且耐磨损，选用不变形的铸铁材料，导轨表面作淬火处理。 1.钢 常用作机械零件的材料，它是铁和碳的合金。常用结构钢和合金钢。钢中含碳质量分数的多少，影响到钢的韧性和硬度，含碳质量分数越低，韧性越好，但硬度低；反之，含碳质量分数越高，硬度越大，但韧性越差。所以，常用中碳钢作为零件的材料，具有一定的韧性和硬度，也方便进行热处理。中碳钢的碳含质量分数在0.350.55%左右。对于需要进行塑性变形加工的零件，常选用低碳钢作材料，如螺钉、螺母等。 钢一般由铸造和轧制得到。前者称为铸钢，适用于制造形状复杂的重要机械零件；轧制所得的钢材通常具有一定的形状，称为型材，如圆形、工字形、方形、管形等。圆型材是制造机械零件的材料，通过锻造、切削加工成所需要的各种形状。 2铸铁 当含碳质量分数在2.11%以上的铁碳合金称为铸铁。相比钢材料，其优点是铸造性好，成本低。对于不重要的零件，形状较为复杂，常选用铸铁，如暖气片、轴承座、机床床身、皮带轮。铸铁材料作机床床身具有稳定性好、不变形的优点。铸铁材料的性能较稳定，且价格便宜，所以污水井盖一般都选用铸铁材料。 3铜及其合金 铜材料具有很好的耐腐蚀性和减磨性，但成本较高，一般用作滑动轴承的轴瓦或蜗轮的齿圈，一般选用铸造的方法获得。紫铜管容易变形又耐压，一般应用于空调、液压传动系统的管路连接。 4工程塑料 一般作结构零件，具有重量轻，强度高、耐磨损的特点。在汽车、飞机、家用电器，如台灯、低压开关、电视机、空调机等都有很广泛的用途。5橡胶分普通橡胶和特种橡胶两种，用于制作密封件、减振件、传动带、轮胎等等。活动二 材料的选用材料的品种很多，各有特点，应做到物尽其用，用其所长。材料的选用要考虑以下几方面的因素：零件工作中的使用要求使用要求主要是指零件的工作和受载情况，对零件尺寸和质量的限制，以及零件的重要程度等等。工艺要求工艺要求是指所选择的材料容易生产制造，如铸造材料要求其最小厚度要大于8mm，否则会因为铸不满而产生废品；留出足够的加工余量。锻件的内孔太小时，不能冲孔成形；轴上的螺纹要留退刀槽；磨削表面提前做出中心孔等。这些都是满足加工工艺要求所必须做好的准备。和经济性所谓经济性，即是在满足使用要求和寿命的前提下，所选用的材料制成的零件应当是成本最低的，保证机器在市场上有价格竞争的优势。活动三 了解标准化、系列化和通用化 国家对机械零件做出了统一的标准规定，有利于简化零部件的品种和规格，便于组织大规模的生产，降低成本。如需要一个螺钉、螺母，可以在市场上很方便地买到。它是由标准件厂统一生产的，价格低，通用性好，方便使用，但螺钉有统一的标准，如M6、M8、M10、 M12、M16毫米，没有7、9、11、13,等规格的螺钉。滚动轴承也是一样，其标准内经仅有10、12、15、17、20、25、30、35不可能有其他数值。 标准化、系列化和通用化是机械零件生产所应当共同遵守的技术规范，必须严格执行，不得别出心裁，标新立异。技术标准由国家标准化局统一制定，使用时应当按照最近出台的最新标准执行，一般应按照2000年以后制定的标准，如果没有2000年以后的标准，方可使用2000年以前的标准。借助于电脑搜索寻找最新国标。活动四 了解载荷、应力和强度失效是指机械零件不能达到设计要求的工作性能。如彩色电视机的显像管，由于老化而出现的图象模糊不清，达不到设计时的要求，称之为失效。机械零件的失效形式主要有：因强度不够而断裂，过大的弹性形变或塑性形变，摩擦表面的过度磨损、打滑或过热，连接松动，压力容器、管道等的泄漏，运动精度达不到要求等。失效不等于不能用，只是精度没达不到要求。 1载荷指机械零件受到外力或外力矩的作用。分静载荷和 动载荷。载荷大小或方向不随时间变化而变化或变化缓慢的，称为静载荷；载荷大小或方向随时间变化的，称为动载荷。根据动力机的额定功率P（千瓦）和额定转速n(r/min)计算出的载荷称为名义载荷。 2应力 应力是机械受到外载荷作用后，单位截面上的内力。载荷指零件外部的作用力；应力指受到外部作用后，零件内部产生的内力。应力的大小与外部载荷的变化、大小有关。 静载荷产生静应力，动载荷产生变应力。按应力变化特点分成脉冲循环应力、对称循环应力和非对称循环应力三种，其中对称循环应力对零件的寿命影响最大。3强度 强度是指零件抵抗破坏的能力，强度分为表面强度和体积强度，一般强度是指体积强度。 （1）强度体积 分静应力和变应力。 静应力使零件产生塑性变形或断裂。如自行车前后轴固定不动，受到人的不变载荷静止作用，前轴太细可能产生弯曲塑性变形，严重时会断裂。 变应力使零件产生疲劳断裂。如火车车轮与轴组成一体，轴的受载荷是不变，但轴随车轮的转动不断变化位置，它受到对称循环变化的变应力作用，经过无数次转动后，可能出疲劳断裂。 (2) 表面强度 点、线接触的高副连接表面产生弹性变形，出现很大的局部应力，称接触应力。 (3) 表面挤压强度 以面接触而无相对运动的零件，在载荷作用下，接触表面产生挤压应力。 （4）表面磨损强度 以面接触而作相对运动的零件， 在载荷作用下，接触表面因摩擦产生磨损，当磨损量超过许用值，零件即告失效。4安全系数和许用应力 每一种材料经过试验后，都可以找到最大极限应力值。如果直接以极限应力作为计算材料的强度，当达到极限应力值时，零件就会出现破坏。此外，实验室的测试是静态的外载荷作用，与零件实际工作环境存在差别，为防止出现意外事故，取一个比1大的值作为安全系数。如取安全系数2，假设其极限应力为200MPa，被2除后，得到100MPa，称100MPa为许用的应力，即当应力达到100 MPa时为最大的极限，超过100 MPa认为零件超载，会出现破坏。实际应用中，有安全系数的作用，并不一定立即出现问题。所以许用应力为极限应力与安全系数的比值。安全系数越大，零件越安全，但零件尺寸断面越大，造价越高。 对于运输机械，如摩托车、汽车、飞机，如果安全系数过大，自身重量过大，消耗的燃料过多，所以应当取较小的安全系数 。二、巩固与提高1常用材料有哪些？ 答：钢、铸铁、铜及其合金、工程塑料、橡胶2 材料的选用原则是什么？答：零件工作中的使用要求使用要求主要是指零件的工作和受载情况，对零件尺寸和质量的限制，以及零件的重要程度等等。工艺要求工艺要求是指所选择的材料容易生产制造，如铸造材料要求其最小厚度要大于8mm，否则会因为铸不满而产生废品；留出足够的加工余量。锻件的内孔太小时，不能冲孔成形；轴上的螺纹要留退刀槽；磨削表面提前做出中心孔等。这些都是满足加工工艺要求所必须做好的准备。经济性所谓经济性，即是在满足使用要求和寿命的前提下，所选用的材料制成的零件应当是成本最低的，保证机器在市场上有价格竞争的优势。3 实行机械零部件的标准化、系列化和通用化有何意义？答：有利于简化零部件的品种和规格，便于组织大规模的生产，降低成本。三、学习评价分组进行自评、小组间互评、教师评，在学习活动评价表相应等级的方格内划“v”。学习活动评价表学生姓名 教师 班级 学号 评价项目自评组评师评优秀合格不合格优秀合格不合格优秀合格不合格说出常用的几种材料说出材料的三个选用原则说出机械零件标准化系列化通用化的意义总 评课程名称 机器零件的摩擦、磨损与润滑教学目标 1知识目标： （1）了解摩擦和磨损的危害及摩擦的种类。 (2）了解磨损的过程与类型 （3）了解润滑及类型 2技能目标： 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 3、态度目标： 培养认真细致的工作作风。教学重点 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教学难点 边界磨擦和疲劳磨损的形成机理。教学方法 讲授法、教师与学生互动法教学过程一、学习活动活动一 认识摩擦 1.固体摩擦 固体摩擦分为干摩擦和边界摩擦。 （1）干摩擦 摩擦副在直接接触时产生的摩擦称为干摩擦，如图2所示，摩擦因数大，磨损严重，除利用摩擦力工作的场合外，应尽量避免。 （2）边界摩擦 在摩擦副间施加润滑剂后，摩擦副的表面吸附一层极薄的润滑膜，这种摩擦状态称为边界摩擦。边界摩擦的润滑膜强度低，容易破裂，致使摩擦副部分表面直接接触产生磨损，但摩擦和磨损状况优于干摩擦。 2.液（气）体摩擦 在摩擦副间施加润滑剂后，摩擦副的表面被一层具有一定压力和厚度的流体润滑膜完全隔开时的摩擦，称为液（气）体摩擦。液（气）体摩擦中摩擦副的表面不直接接触，摩擦因数很小，理论上不产生磨损，是一种理想的摩擦状态。 3.混合摩擦 兼有固体摩擦和液（气）体摩擦中两种摩擦状态以上的一种摩擦状态，称为混合摩擦。混合摩擦中摩擦表面仍有少量直接接触，大部分处于液（气）体摩擦，故摩擦和磨损状况优于固体摩擦，但比液（气）体摩擦差。活动二 认识机械零件的磨损 1.磨损类型 （1）粘着磨损 发生在重载状态，表面没有润滑的干磨损状态，当摩擦发热的温度超过金属的熔点时，两运动表面产生溶化、粘着。材料之间出现转移，表面形成胶粘划伤。提高油性和润滑油的粘度是减少粘着磨损的有效措施。 （2）磨粒磨损 摩擦表面渗入硬颗粒将表面划伤，如眼睛中进入微小的粉尘，将眼球划伤一样。为了防止出现磨粒磨损，机器尽可能选择闭式传动，且定期更换润滑油，保证润滑剂的洁净。 （3）表面疲劳磨损 发生在有充足润滑油的运动表面。当周期性工作达到一定期限之后，如一百万次，接触表面会产生疲劳裂纹，由于充足的润滑油渗入到裂纹中，接触表面短时间形成封闭裂纹，使裂纹内的油液压力急剧升高，超过材料的极限强度之后，金属表面材料出现脱落，形成麻坑，称之为点蚀。如果没有足够的润滑油，不可能形成麻坑，称之为表面磨损。 （4）腐蚀磨损 接触表面受到腐蚀性的气体、液体的侵蚀而产生的表面破坏，如化工行业制酸、碱设备的零件损坏是由于酸碱腐蚀反应而造成的。所以一般化工企业采用不锈钢材料作为机器的零件 。 2.磨损的过程 任何相对运动，即使润滑条件再好，也不可避免地会出现正常的磨损。磨损分为三个阶段：即阶段磨合、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。经过机械加工后的表面，无论其表面粗糙度值很小，也达不到磨合后的标准，所以相对运动的表面必然要经过正常的磨合阶段。如新出厂汽车的磨合期为2000km，表明2000km之后，各运动表面进入正常磨损阶段，该阶段的长短标志着机器的使用寿命。机器的质量越高，其稳定磨损阶段越长，使用的寿命越长。 当机器的运动表面磨损超过设计的数值后，间隙过大，使运动表面产生过大的冲击振动，机器进入剧烈磨损阶段。处于剧烈磨损阶段的机器需要进行大修，重新更换或修复零件的运动表面。如汽车的内燃机活塞缸；滑动轴承的轴瓦；更换或调整滚动轴承的间隙；修磨机床的导轨等，才能保证机器具有原有的工作精度。活动三：认识机械中的润滑 1.流体润滑 （1）流体静力润滑 （2）流体动力润滑 2.弹性流体动力润滑 3.边界润滑 4.混合润滑二、巩固与提高1摩擦和磨损有什么危害？2磨损的类型有哪些？（1）粘着磨损（2）磨粒磨损 （3）表面疲劳磨损 （4）腐蚀磨损3磨损有哪几个过程？答：磨合阶段、稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段。三、学习评价分组进行自评、小组间互评、教师评，在学习活动评价表相应等级的方格内划“v”。学习活动评价表学生姓名 教师 班级 学号 评价项目自评组评师评优秀合格不合格优秀合格不合格优秀合格不合格说出摩擦和磨损的危害说出4种摩擦4种磨损说出4种类型的润滑总 评课程名称 力的概念、基本性质教学目标1知识目标：熟悉力的概念、性质；2能力目标：会用力的基本性质进行受力分析；3. 态度目标：培养学生独立思考的习惯教学重点 力的概念、性质教学难点 力的平行四边形法则教学方法 讲授法、讲练法教学过程一、学习活动活动一 认识力的概念1.力的定义力是使物体的运动状态发生变化或使物体产生变形的物体间的相互机械作用。这种作用存在于物体与物体之间，例如物体相互吸引的万有引力，相互接触物体之间的挤压力，以及相互接触且具有相对运动或运动趋势的物体间的摩擦力等，都是物体之间产生的相互作用。也就是说，物体的运动状态发生的变化，都是由于其他物体对该物体所施加力的作用结果。2.力的三要素力的作用效果取决于三个要素：力的大小 力的方向 力的作用点3. 力的表示法 力的图示法：力是一个具有大小又有方向的矢量。力矢量在图上用带箭头的有向线段表示，箭头的指向表示力的方向，线段的起点或终点表示力的作用点，力的大小用有向线段的长度表示。力矢量常用黑体字母表示。 4.力的单位在国际单位制中，力的单位是牛顿(N) 1 N= 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。活动二 认识力的基本性质公理一 作用力与反作用力力的作用是相互的，作用力与反作用力大小相等、方向相反、且作用在同一直线上，并同时分别作用于两个物体上。公理二 二力平衡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？ 公理三 力平行四边形法则 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。AF1F2FR矢量表达式： 课堂讨论：分析下列哪种表达式正确？ 公理四 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。 F2F1FABFAB F1ABF1 = F2= F要点：力不能移出作用线以外；力不能移出刚体外。启发教学：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？二、巩固与提高1.力的概念是什么？答：力是使物体的运动状态发生变化或使物体产生变形的物体间的相互机械作用。这种作用存在于物体与物体之间，例如物体相互吸引的万有引力，相互接触物体之间的挤压力，以及相互接触且具有相对运动或运动趋势的物体间的摩擦力等，都是物体之间产生的相互作用。也就是说，物体的运动状态发生的变化，都是由于其他物体对该物体所施加力的作用结果。2 力的三要素是什么？答：三个要素：力的大小 力的方向 力的作用点3 力的基本性质有哪些？答：1作用力与反作用力：力的作用是相互的，作用力与反作用力大小相等、方向相反、且作用在同一直线上，并同时分别作用于两个物体上。2二力平衡：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。3力平行四边形法则：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。4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。三、学习评价分组进行自评、小组间互评、教师评，在学习活动评价表相应等级的方格内划“v”。学习活动评价表学生姓名 教师 班级 学号 评价项目自评组评师评优秀合格不合格优秀合格不合格优秀合格不合格说出力的基本概念说出力的三要素说出力的四个基本性质总 评课程名称 力矩、力偶和力的平移教学目标1知识目标：理解力矩、力偶和力的平移。2能力目标：能区别力矩和力偶的差别，会作力的平移3. 态度目标：培养稳重踏实的工作习惯教学重点 区分力矩和力偶的不同教学难点 力的平移教学方法 讲授法、讨论法教学过程学习活动活动一 力矩1.力矩的概念力矩是力对一点的矩，等于从该点到力作用线上任一点矢径与该力的矢量积，记作。在国际单位制中，以牛顿米（简称牛米）为力矩的单位，记作。力使物体转动的效果，如扳手使螺母的转动效果，由两个因素决定： 力的大小与力臂的乘积。 力使物体绕点的转动方向。 这两个因素可用一代数量来表示：。 -扳手上作用的力 -到轴心线的垂直距离即力的大小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。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。活动二 认识力偶的有关概念1力偶的概念作用在同一物体上等值、反向的两个平行力构成力偶。力偶的两力之间的垂直距离称为力偶臂。力偶不能合成一个力，也不能用一个力来平衡，或用一个力来等效替换。力偶可使物体转动或改变物体的转动的状态。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。3力偶矩力偶对物体的作用效应可用力偶矩（力与力偶臂的乘积，记作,即：，单位为）来度量，力偶矩是两个大小相等、方向相反，且不在同一直线上的力所产生的力矩之和 。如下图所示，即 （，）（）（） （） 规定力偶矩的方向：逆时针转向为正，顺时针转向为负。 规定：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；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。 等效力偶可以互换。讨论：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？讨论：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、作用面均相等活动三 掌握力的平移力是矢量，如果当力的作用线在刚体上平行移动时，它对刚体的作用效果就会改变。那么要使力的作用线在刚体上平移又不改变对刚体的作用效果，就必须有附加条件，这就是力的平移定理所要解决的问题。.力的平移定理 定理：可以把作用在刚体上点的力平行移到一点，但同时必须附加一个力偶，这个附加力偶的矩等于原来的力对新作用点的矩。证明：图-中力作用于刚体的点。在刚体上任取一点，为点至力作用线的垂直距离，在点加上两个等值反向的力和，并使，显然三个力、组成的新力系与原力等效。此时可将看作是力平移到点后的力，而、构成一力偶。该力偶就是所需的附加力偶。附加力偶矩为 （） 于是定理得证。 图2-19要点： 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。力的平移的应用 由力的平移定理可知，可以将一个力替换成同平面内的一个力和一个力偶；反之，同一平面内的一个力和一个力偶也可以用一个力来等效替换。力的平移定理不仅是力系向一点简化的依据，也可解释一些实际问题。例如：如图所示攻螺纹时，必须用双手均匀握住扳手两端，而且用力要相等，不能只用一只手扳动扳手。因为作用在扳手一端的力与作用点的一个力和一个力偶矩等效（图a）。这个力偶使丝锥转动，而力却易使丝锥产生折断。 图2-20讨论： 攻丝时为什么不能单手施力？讨论：打乒乓球时为什么削球比讨论平推更有威慑力？ 二、巩固与提高1什么是力矩？答：力矩是力对一点的矩，等于从该点到力作用线上任一点矢径与该力的矢量积，记作。在国际单位制中，以牛顿米（简称牛米）为力矩的单位，记作。2 什么是力偶？答：作用在同一物体上等值、反向的两个平行力构成力偶。3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多少？（等于原力F 对点O 的矩）AOFAOd 三、学习评价分组进行自评、小组间互评、教师评，在学习活动评价表相应等级的方格内划“v”。学习活动评价表学生姓名 教师 班级 学号 评价项目自评组评师评优秀合格不合格优秀合格不合格优秀合格不合格说出力矩的计算公式说出力偶及其性质说出力是平移定理总 评课程名称 约束、约束反力、力系和受力图的应用教学目标1知识目标理解约束类型，掌握约束反力方向的确定。会绘制受力图。2、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3.态度目标：培养勤于思考、善于分析的习惯教学重点 约束类型，约束反力方向的确定；画受力图教学难点 约束反力方向的确定教学方法 讲授法、教师与学生互动法教学学时 教学过程一、学习活动活动一 了解约束类型 1基本概念（）.约束和约束反力空间不受位移限制的物体称为自由体，如飞机、炮弹等。而有些物体在空间的位移受到一定限制，称它们为非自由体，如：机车受钢轨的限制只能沿轨道行驶；吊车吊起的重物受钢索的限制不能下落。把非自由体对自由体的限制称为约束。约束是限制物体的运动，且这种限制是通过力的作用来实现的。因此，约束对物体的作用实际上就是力，这种力叫约束反力，简称反力。约束反力的方向与约束对物体限制其运动趋势的方向相反。约束反力的作用点即是约束与物体之间的相互作用点。在物体平衡力系中，约束反力总是未知的，往往需要和物体受到的其他已知力组成平衡力系，通过平衡条件求得其大小和方向。约束反力以外的力（如重力，切削力）称为主动力。物体所受主动力往往是给定的或是可测定的。2常见约束类型（1 ）柔体约束 组成：柔软的绳索、链条或带。反力：只能是拉力。（2）光滑面约束组成：导轨、滑槽、气缸等。反力：法向支（3）光滑铰链约束固定铰链约束： 反力：正交分力。 活动铰链约束： 反力：法向支持力。（4）固定端约束固定端约束一个杆件的一端完全固定，既不能够移动也不能够转动，这种约束称为固定端约束，反力：正交分力和反力偶。应用轴承、桥梁、内燃机、飞机、遮雨棚等。活动二： 了解力系 1平面汇交力系 一个物体受到同一个平面上多个力的作用，且力的作用线汇交于一点，称这些力组成平面汇交力系。 2平面任意力系各个力的作用线在平面力系上是任意分布的称为平面任意力系。活动三 受力图 为了清晰地表示物体受力情况，常需把研究的物体从周围物体中分离出来，然后把其他物体对研究对象的全部作用力用简图形式画出来。这种表示物体受力的简明图形，称为受力图。 例1 压路机用力拉动碾子压平路面，碾子受到一石块阻碍，其受力图如图2-11所示。 解 （）取碾子为研究对象，单独画出其简图。 （）受力分析：画出已知主动力（重力、杆对碾子的拉力）。因碾子在、两点受到石块和地面的约束，故在处受到法向约束反力的作用，在处受到地面的法向的作用，它们都沿碾子接触点的公法线指向圆心。 （）画出受力简图，如图-所示。 图2-11 例 如图-所示的三铰拱桥，由左、右两拱铰接而成，设拱的自重不计，在左拱上作用载荷，试分别画出拱和的受力图。 解（）先分析右拱的受力。由于拱自重不计且只在、两处受到铰链约束，因此拱为二力杆，在铰链中心、分别受、两力作用，且。这两个力的方向如图所示。 （2）取左拱为研究对象，主动力只有，拱在铰链处受拱产生的约束力作用。根据作用反作用原理，。拱在处的约束力由于方向未定，可用、两个大小未知的正交分力代替。进一步分析，由于拱受三个力作用，且处于平衡状态，根据三力平衡汇交定理，三力必汇交一点，即与的交点，于是可确定点受力方向，如图-所示。 图2-12ACDFACFFCFBFAB 画受力图的方法：1、取分离体2、画出主动力3、画出约束反力 画受力图过程如教材图228图，和下图所示：二、巩固与提高1约束的类型有哪几种？答：（1 ）柔体约束 组成：柔软的绳索、链条或带。反力：只能是拉力。F（2）光滑面约束组成：导轨、滑槽、气缸等。反力：法向支承力。（3）光滑铰链约束固定铰链约束： 反力：正交分力。 活动铰链约束： 反力：法向支持力。（4）固定端约束固定端约束一个杆件的一端完全固定，既不能够移动也不能够转动，这种约束称为固定端约束，反力：正交分力和反力偶。2.平面力系分几种？答： 1平面汇交力系 一个物体受到同一个平面上多个力的作用，且力的作用线汇交于一点，称这些力组成平面汇交力系。 2平面任意力系各个力的作用线在平面力系上是任意分布的称为平面任意力系。3受力图的画法分几个步骤？三、学习评价分组进行自评、小组间互评、教师评，在学习活动评价表相应等级的方格内划“v”。学习活动评价表学生姓名 教师 班级 学号 评价项目自评组评师评优秀合格不合格优秀合格不合格优秀合格不合格说出约束的4种类型说出平面力系和2种类型说出画受力图的3个步骤总 评项目三 直杆的基本变形部分课程名称 直杆轴向拉伸与压缩时的变形与应力分析教学目标1知识目标：（1）了解拉压变形、内力的概念，了解截面法求内力、应力的方法；（3）了解剪切与挤压的概念；（4）掌握剪切与挤压强度计算。（5）了解扭转概念；熟悉外力偶矩、扭矩计算；（6）理解扭转时的应力分析，掌握扭转强度计算。2.能力目标：（1）利用剪切与挤压强度条件解决工程实际问题。培养分析问题和解决问题的能力。（2）通过扭转时的应力分析，了解应力分析方法，培养分析问题的能力。3.态度目标： 培养严谨细致的工作作风。学会冷静分析问题和解决问题。教学重点 拉压、内力概念，截面法求内力教学难点 材料拉、压时的力学性能教学方法 讲授法、演示法、讨论法教学过程一、学习活动活动一：了解轴向拉伸与压缩时的变形特点1. 变形现象 杆件受拉伸与压缩时必定产生伸长或缩短的变形在生产实践中，受到拉伸或压缩的杆件虽然外形各有差异，但构件都是直杆，因此在计算中都可以简化为图所示的受力简图。 图332. 受力特点：沿轴向作用一对等值、反向的拉力或压力。凡以轴向伸长为主要变形特征的杆件称为拉杆，以轴向压缩为主要变形特征的杆件称为压杆。可见杆件的强度不仅与轴力有关，而且与截面尺寸有关。工程上常用单位面积上的内力来比较和判断杆件的强度。内力是连续分布在截面上的，应力描述了内力在截面上的分布情况和密集程度，它才是判断杆件强度是否足够的根据。3. 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。 当拉（压）杆受到轴力作用后，杆中横截面上的任一点都将产生正应力，同时该点相应地产生纵向线应变。正应力表示为 线应变为单位长度的伸长量。正应力与线应变存在下列关系： 式中，比例系数，称为弹性模量。在一定的范围内，一点处的正应力同该点处的线应变成正比关系。式中的量纲与正应力的量纲相同，的常用单位为MPa或GPa。该式称为胡克定律，适用于单向拉伸、压缩。 拉杆伸长量可用下式计算： /式中，轴力；杆长；弹性模量；杆件的横截面积。该式的应用条件为：在杆长范围内，、分别为常量。该式是胡克定律的另一表达式。活动二 认识内力与应力1.内力的概念 杆件在外力作用下产生变形，其内部相互间产生的阻止变形的力称为内力。内力是由外力引起的构件内部一部分对另一部分的作用力。这种内力将随外力增加而增大。当内力增大到一定限度时，杆件就会发生破坏。内力是与构件的强度密切相关的，拉压杆上的内力又称为轴力。2.截面法 图31截面法 将受外力作用的杆件假想地切开，用以显示内力的大小，并以平衡条件确定其合力的方法，称为截面法。它是分析杆件内力的唯一方法。具体求法如下： 图31所示为受拉杆件，假想沿截面将杆件切开，分为和两段。取段为研究对象。在段的截面上到处都作用着内力，其合力为。是段对段的作用力，并与外力相平衡。由于外力的作用线沿杆件轴线，显然，截面上内力的合力也必然沿杆件轴线。据此，可列出其平衡方程： 得 综上所述，求杆件内力的方法截面法可概述如下： 截：在需求内力的截面处，沿该截面假想地把构件切开。 取：选取其中一部分为研究对象。 代：将弃去部分对研究对象的作用，以截面上的