（中职）机械基础（多学时）单元一课题二受力图及其应用电子教案

（中职）机械基础（多学时）单元一课题二受力图及其应用电子教案（中职）机械基础（多学时）单元一课题二受力图及其应用电子教案（中职）机械基础（多学时）单元一课题二受力图及其应用电子教案课题二受力图及其应用【教材版本】【教学目标】1.了解约束与约束反力的概念；2.掌握常见约束的类型及符号；3.能正确画出光滑面接触、柔性约束、光滑活动铰链的约束反力；4.能看懂含有光滑面接触、柔性约束、光滑活动铰链等约束的物体受力分析及受力图；5.能作杆件的受力图。6.了解典型构件的受力分析【教学重点、难点】教学重点：1.常见约束的类型及符号2.光滑面接触、柔性约束、光滑活动铰链的约束反力的画法3.各受力情况受力图的画法教学难点：1.受力图的画法【教学媒体及教学方法】借助于多媒体课件，将静态的图形直观展示；通过教师的讲解、学生的观察、分析、讨论，师生充分互动，采用大量联系实际的案例，调动学生的学习积极性，培养学生观察分析、自主探究的能力，使全体学生在合作学习中都能有所收获。【课时安排】2课时（45分钟×2）【教学建议】教学中应交替使用教材、实物和图片。根据学生基本情况及学习本次内容后的总体反应，使用不同的教学方法，加强和学生的互动，使学生积极地参与到教学活动中来。【教学过程】任务导入（5分钟）试一试：图1-2-1所示的两个压板夹紧装置，分别拧紧a中的螺钉或b中的螺母，是否可使压板压紧工件呢？（设压板与工件的接触面是光滑的）图1-2-1压板夹紧装置想一想：图1-2-2所示刚架（自重不计），一端为固定铰链支座，另一端为活动铰链支座，两种情况下刚架受力相同吗？图1-2-2刚架工程中的机器或者结构，总是由许多零部件组成的，这些零部件是按照一定的形式相互连接，它们的运动互相牵连和限制。研究物体的平衡状态就是研究物体所受外力之间的关系，为了分析某一物体的受力情况，就需要将该物体从周围物体中分离出来，画出其受力图，这是解决静力学平衡问题的第一步，也是学好静力学的关键。新课讲授（75分钟）一、约束与约束反力对于某一物体的运动起限制作用的其他物体，称为约束物，简称约束。约束作用于被约束物体上的力，称为约束反力。约束反力总是作用在被约束物体与约束物体的接触处，其方向总是与该约束所能限制的运动或运动趋势方向相反，其大小可根据平衡条件求出。常见约束类型及其约束反力常见约束类型及其约束反力约束类型定义及特点图例约束反力工程实例柔体约束由绳索、胶带、链条等柔软物体构成的约束。只限制被约束物体沿柔性体被拉伸方向的运动，不能承受压力。过接触点，沿柔体中心线背离被约束物体，用ＦＴ或ＦＳ表示带传动中带对带轮的约束；吊着重物的绳索对重物的约束等光滑面约束由非常光滑的刚性面（摩擦力忽略不计）构成的约束。只能阻碍物体沿两接触面公法线方向的运动，不能阻碍物体离开支承面和沿其切线方向的运动。过接触点，沿两接触面公法线方向，并指向受力物体，通常用表示导轨间的约束；汽缸与缸体间的约束；啮合齿轮轮齿间的约束等光滑铰链约束中间铰链两个以上构件通过圆柱面接触，构件只能绕销轴回转中心相对转动，不能发生相对移动而构成的约束。销钉对零件的约束反力沿圆柱面接触点的公法线方向，但点的位置会随主动力方向不同而改变，一般可假定用两个正交反力和来表示内燃机曲柄连杆机构中，曲柄与连杆间的销连接、连杆与活塞间的销连接等固定铰链支座两个构件之一与地面或支架固定的铰链约束在未知确切方向的情况下，用经过销钉中心的两个正交分力和表示安装门、窗的合页；向心轴承等活动铰链支座两构件与地面或支架的连接是活动的。只能限制构件离开和趋向支承面的运动，不能限制构件绕销钉轴线的转动以及沿支座面的移动约束反力通过销钉中心垂直于支承面工程中将桥梁、屋架用铰链连接在有几个圆柱形滚子的活动支承上固定端约束物体的一部分固嵌于另一物体内所构成的约束用两个正交分力和一个力偶表示悬臂梁、车床卡盘对工件的约束、车床上的刀架对车刀的约束、墙对房屋阳台的约束、地面对电线杆的约束等三、受力分析及画受力图受力分析:是指分析所要研究的物体（即研究对象）全部受力的过程。工程中物体的受力可分为两类:一类称为主动力（给定力），如工作载荷、构件自重、风力等，一般是已知的或可以测量的；另一类就是约束反力。物体的受力图:把研究对象从与它相联系的周围物体中分离出来（解除约束后的物体称为分离体），在分离体上画上它所受的全部主动力和约束反力的简明图形。进行受力分析时，研究对象可以用简单线条组成的简图来表示。画受力图的步骤：（1）明确研究对象，并将其取出，画为分离体。（2）在分离体上画上所有主动力。（3）根据约束类型，在分离体上正确画上所有的约束反力。例1图l-2-3（a）所示为均质球支架，均质球重为，由杆、绳和墙壁支承。不计各处的摩擦及杆的重力，试分别画出球、杆的受力图。解：①画出球的受力图：画出球的分离体；其受到的主动力为重力，方向垂直向下；约束反力为杆和墙壁的支承力、，它们分别通过球与两者的接触点、，并沿接触点处的公法线指向球心，如图1-2-3（b）所示。②画出杆的受力图：画出杆的分离体；杆在Ｄ点受到球对它的压力/(和是作用力与反作用力，方向沿点处公法线垂直指向杆)；在点受到绳子对它的拉力（方向自点指向点）；点为固定铰链约束，约束反力的方向根据三力平衡汇交原理判定，经过/与的交点,方向可假设向上或向下。如图1-2-3（c）所示。（a）（b）（c）图1-2-3均质球支架例2图1-２-4（a）所示定滑轮系中，定滑轮在轮心处受到铰链约束，在绳子的一端施加力，将重力为的物体匀速吊起。如不计滑轮本身重力及滑轮与轴之间的摩擦力，试分别画出重物与滑轮的受力图。解：①画出滑轮的分离体，其受到的力有主动力、绳子的拉力/、铰链的约束反力、，如图1-2-3（b）所示。②画出重物的分离体，它受到的力有重力、绳子的拉力，如图1-2-3（c）所示。和/为一对作用力与反作用力。（a）（b）（c）图1-２-4定滑轮系例3图1-2-5（a）所示三角支架，均质梁AB用斜杆CD支撑，A、C、D三处均为光滑铰链联接。梁ＡＢ重W1，上置一重为W2的电动机。若杆CD重量不计

（a）（b）（c）图1-2-5解：①画出杆CD的分离体；因斜杆CD的自重不计，杆CD只受Ｃ、Ｄ两铰链约束的约束反力，为二力构件，由经验判断，此处杆CD受压力。杆CD的受力如图1-2-5（b）②画出梁AB（包括电动机）的分离体；它受有W1、W2两个主动力的作用，在D处受杆CD给它的约束反力FD'的作用（FD'与FD是一对作用力和反作用力），在Ａ处的固定铰链约束反力用两个大小未定的正交分力FAx和FAy表示。梁AB的受力如图1-2-5（c）画分离体和受力图应注意的事项：（1)对研究对象所受的每个力均应明确其施力物体，以免多画或漏画力。（2)约束反力应根据约束类型正确画出。且柔性约束的约束反力只能是拉力，不会是压力。（3)解除约束时的相互约束力要体现作用力与反作用力的关系。一对作用力与反作用力要用同一字母表示，并在其中一个力的字母右上方加上“/”以示区别。（4)若物系中有二力构件，应先分析二力构件的受力情况，然后再画出其他物体的受力图。（5)若物系中有三力构件，应正确运用三力平衡汇交原理确定未知约束力的方位。（6）凡未说明或图中未画出重力的就不计重力；凡未提及摩擦的接触面视为光滑。（7）分离体的受力图上只画该分离体所受的外力，不要画分离体内部各部分之间的相互作用力（内力）。做一做：内燃机的曲柄滑块受载荷F作用，如图1-2-6所示，试画出滑块的受力图？图1-2-6曲柄滑块机构四、典型构件的受力图１.带传动的受力带传动的受力如图１－２－7所示。图１－２－7带传动的受力示意图直齿圆柱齿轮的受力直齿圆柱齿轮的受力如图１－２－8所示。图１－２－8直齿圆柱齿轮的受力示意图斜齿圆柱齿轮的受力斜齿圆柱齿轮的受力如图１－２－9所示。图１－２－9斜齿圆柱齿轮的受力示意图４.圆锥齿轮的受力圆锥齿轮的受力如图１－２－10所示。图１－２－10圆锥齿轮的受力示意图轴的受力轴上通常支承有许多传动零件，轴的受力如图１－２－11所示。图１－２－11轴的受力示意图做一做：图1-2-12所示，用绳悬挂一球，若球与左支承面的接触面光滑。去掉左支承面后，球是否保持平衡？图1-2-12挂球学习评价及作业（10分钟）1、学习评价充分体现学生在教学中的主体地位。通过学生的自我评价，使其能够进行客观地自我反思，清晰地认识自我、自我总结的一个过程；通过小组评价，可以