汽車機(jī)械基礎(chǔ)(高教版)教案：第五章剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)吳建蓉編.doc

1、教師授課教案20/20 學(xué)年第一學(xué)期課程汽車機(jī)械基礎(chǔ)章節(jié)課題第1節(jié) 轉(zhuǎn)速、線速度與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量第2節(jié)變速轉(zhuǎn)動(dòng)與功率授課方法講授所需教具多媒體課件授課時(shí)間月 日節(jié)月 日節(jié)月 日節(jié)月 日節(jié)授課班級(jí)目的要求1 .掌握角速度、線速度、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的概念及計(jì)算方法。2 .知道功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。舊知復(fù)習(xí)1 .滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦的概念。2 .滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦的應(yīng)用。重點(diǎn)難點(diǎn)1 .角速度、線速度、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量的計(jì)算方法。2 .功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。教學(xué)過程復(fù)習(xí)5分鐘第1節(jié)轉(zhuǎn)速、線速度與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量第2節(jié)15分鐘第3節(jié)變速轉(zhuǎn)動(dòng)與功率第4節(jié)15分鐘課堂練習(xí)5分鐘小結(jié)5分鐘課后作業(yè)教學(xué)后記教學(xué)內(nèi)容舊知復(fù)習(xí)：1 .

2、滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦的概念。2 .滑動(dòng)摩擦和滾動(dòng)摩擦的應(yīng)用。講授新課：第五章剛體定軸轉(zhuǎn)動(dòng)第1節(jié)轉(zhuǎn)速、線速度與轉(zhuǎn)動(dòng)慣量一、角速度與線速度1.角速度如圖5-1a所示的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)飛輪上的一動(dòng)點(diǎn) A繞中心點(diǎn)。作圓 周運(yùn)動(dòng)，經(jīng)過t (s)后，動(dòng)點(diǎn)A轉(zhuǎn)到A，點(diǎn)，繞過的中心角為 ，其 旋轉(zhuǎn)的快慢程度用單位時(shí)間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角速度 3來表示，即3 = /t式中角速度，rad/s(弧度/秒)；轉(zhuǎn)角，rad(弧度)。工程上常用每分鐘轉(zhuǎn)動(dòng)的圈數(shù)來表示構(gòu)件轉(zhuǎn)動(dòng)的快慢，稱為轉(zhuǎn) 速，用n表示，單位為r/min(轉(zhuǎn)/分)。構(gòu)件每轉(zhuǎn)一周轉(zhuǎn)過的弧度為2電 所以角速度和轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系為=2 m (rad/min) =2m/60( ra

3、d/9= n /30( rad/s)2.線速度轉(zhuǎn)動(dòng)構(gòu)件上某一點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)速度的快慢還可以用線速度v 來表示。注意 ： 構(gòu)件上到轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離不相等的點(diǎn)的線速度的大小也不相同。線速度v等于角速度與該點(diǎn)轉(zhuǎn)動(dòng)半徑的乘積，即v=r = r 2 7n /60= m r/30式中v線速度，m/s;R轉(zhuǎn)動(dòng)半徑，m;n轉(zhuǎn)速，r/min。二、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量剛體轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)保持原有的運(yùn)動(dòng)狀態(tài)不變的特性， 稱為慣性。 度量剛體轉(zhuǎn)動(dòng)慣性大小的物理量稱為轉(zhuǎn)動(dòng)慣量。轉(zhuǎn)動(dòng)慣量Iz是剛體的質(zhì)量與它離轉(zhuǎn)軸距離平方的乘積，即2Iz=mi ri式中 mi 組成轉(zhuǎn)動(dòng)剛體每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)的質(zhì)量；r i 每一個(gè)質(zhì)點(diǎn)到轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離。結(jié)論 ：剛體的質(zhì)量越大，質(zhì)

4、點(diǎn)到轉(zhuǎn)動(dòng)中心的距離越大，則轉(zhuǎn)動(dòng)慣量越大；相同的剛體質(zhì)量，分布得離轉(zhuǎn)動(dòng)中心越遠(yuǎn)，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量也越大。應(yīng)用 ：汽車的飛輪通常做成邊緣厚、中間薄的形狀，把大部分材料分布到遠(yuǎn)離轉(zhuǎn)軸的地方，達(dá)到使用較少的材料獲得較大的轉(zhuǎn)動(dòng)慣量，使發(fā)動(dòng)機(jī)在載荷波動(dòng)時(shí)仍然能平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。第 2 節(jié) 變速轉(zhuǎn)動(dòng)與功率一、變速轉(zhuǎn)動(dòng)機(jī)器中的傳動(dòng)件受到主動(dòng)力矩的驅(qū)動(dòng)， 克服阻力矩的作當(dāng)用， 作旋轉(zhuǎn)運(yùn)動(dòng)。當(dāng)主動(dòng)力矩等于阻力矩時(shí)，傳動(dòng)件作勻速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)主動(dòng)力矩大于阻力矩時(shí)，傳動(dòng)件作加速運(yùn)動(dòng)；當(dāng)主動(dòng)力矩小于阻力矩時(shí)，傳動(dòng)件作減速運(yùn)動(dòng)。 傳動(dòng)件在作加速或減速運(yùn)動(dòng)的過程中， 角速度發(fā)生了變化，用角加速度來表示角速度變化的快慢程度，即=(0) /

5、t 式中 一一 角加速度，rad/s2;0傳動(dòng)件開始時(shí)的角速度，rad/s;傳動(dòng)件經(jīng)過t時(shí)間后的角速度，rad/s;t傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間，s 。結(jié)論：在(-°)不變的的前提下，傳動(dòng)件的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)間越短， 則角加速度的值越大。說明傳動(dòng)件能在很短的時(shí)間內(nèi)大幅度提高轉(zhuǎn)動(dòng) 的角速度，角速度值越大，則傳動(dòng)件的線速度值也就越大。二、功率力在單位時(shí)間內(nèi)所作的功稱為功率，用 P (kW)表示，即P = dW/dt= F tds/dt = F tv式中 Ft 一一力在運(yùn)動(dòng)方向上的投影；v 一一剛體運(yùn)動(dòng)的速度。結(jié)論：功率等于力在運(yùn)動(dòng)方向上的投影與剛體運(yùn)動(dòng)線速度的乘 積。對(duì)于轉(zhuǎn)動(dòng)的剛體，功率等于推動(dòng)剛體轉(zhuǎn)動(dòng)的某

6、一點(diǎn)的切向力與該 點(diǎn)線速度的乘積，即P = Ftv = Ft r = m式中 m剛體上受到的轉(zhuǎn)動(dòng)力矩，Nm;剛體的角速度，rad/s。結(jié)論：轉(zhuǎn)動(dòng)剛體的功率等于轉(zhuǎn)動(dòng)力矩與轉(zhuǎn)動(dòng)角速度的乘積。三、功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間存在著一定的關(guān)系：m =9.55 P (kNm) = 9 550 (Nm)nn例5-1已知某轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)功率 P =120 kW,求：(1)當(dāng)曲軸以2 000 r/min轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，曲軸的扭矩是多少？(2)如果傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為800 r/min,該傳動(dòng)軸的的扭矩是多少？(3)當(dāng)轎車爬斜坡時(shí)，傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速降到500 r/min,該傳動(dòng)軸的扭矩又是多少？解：(1)曲軸以2 000 r/min轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時(shí)，曲軸的扭矩八 _ P 八 一 一m = 9 550P=9 550 120/2 000 kN m- =573 Nm n(2)傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為800 r/min時(shí)，傳動(dòng)軸的扭矩- 八P ，m = 9 550P =9 550 120/800 kN m =1 432.5 N mn(3)傳動(dòng)軸的轉(zhuǎn)速為500 r/min,傳動(dòng)軸的扭矩八 一 P -_m = 9 550P =9 550 120/500 kN m =2292 N m n結(jié)論：在功率不變的情況下，軸的的扭矩與轉(zhuǎn)速成