機械基礎(chǔ)第三章杠桿基本變形

機械基礎(chǔ)第三章杠桿基本變形機械基礎(chǔ)第三章杠桿基本變形機械基礎(chǔ)第三章杠桿基本變形第三章§3-1拉伸和壓縮【授課目的與要求】一、知識目標(biāo)1、認(rèn)識內(nèi)力、拉壓看法，理解截面法求內(nèi)力；2、理解拉壓資料的力學(xué)性質(zhì)。掌握拉壓強度、變形計算。二、能力目標(biāo)經(jīng)過做低碳鋼拉壓時的力學(xué)性質(zhì)實驗，培養(yǎng)著手能力。三、素質(zhì)目標(biāo)1、理解截面法求內(nèi)力；它是求內(nèi)力的基本方法，貫穿于資料力學(xué)向來。2、理解拉壓資料的力學(xué)性質(zhì)，培養(yǎng)實踐能力。四、授課要求1、認(rèn)識拉壓、內(nèi)力看法，理解截面法求內(nèi)力。理解拉壓資料的力學(xué)性質(zhì)。2、掌握拉壓強度、變形計算，并能解決工程實責(zé)問題?！臼谡n要點】1、拉壓、內(nèi)力看法，截面法求內(nèi)力；2、拉壓強度、變形計算?！倦y點解析】資料拉壓時的力學(xué)性能?！臼谡n方法】講練法、演示法、談?wù)摲?、歸納法。【授課安排】2學(xué)時（90分鐘）【授課過程】復(fù)習(xí)舊課（5分鐘）平面任意力系的平衡Fx0Fy0Mo0★導(dǎo)入新課作用于構(gòu)件上的外力形式不相同，構(gòu)件產(chǎn)生的變形也不相同。把構(gòu)件的變形簡化為四種基本變形。拉壓、剪切、扭轉(zhuǎn)、波折?！镄抡n授課（80分鐘）§3-1拉伸和壓縮一、內(nèi)力與截面法1、內(nèi)力看法內(nèi)力是由外力引起的構(gòu)件內(nèi)部一部分對另一部分的作用稱為內(nèi)力。拉壓桿的內(nèi)力沿軸向稱軸力。2、截面法求內(nèi)力過程：切、取、代、平。Fx0NP0NP1談?wù)摚宏P(guān)于軸力( )A、是桿件軸線上的荷載B、是桿件截面上的內(nèi)力C、與桿件的截面面積有關(guān)D、與桿件的資料有關(guān)二、軸向拉壓的看法（演示工程實例引出看法）1、受力特點：沿軸向作用一同等值、反向的拉力或壓力。2、變形特點：桿件沿軸向伸長或縮短。這種變形稱為拉伸或壓縮。要點：1）外力的作用線必定與軸線重合。2）壓縮指桿件未壓彎的情況，不涉及牢固性問題。談?wù)摚号袛嘁韵氯齻€構(gòu)件在1-2段內(nèi)可否單純屬于拉伸與壓縮三、拉、壓時的應(yīng)力1、應(yīng)力看法單位截面面積上的內(nèi)力稱為應(yīng)力。拉壓桿橫截面任一點均產(chǎn)生正應(yīng)力。2、應(yīng)力計算拉壓桿橫截面上正應(yīng)力是均勻分布的。NA規(guī)定：拉應(yīng)力為正；壓應(yīng)力為負(fù)。單位：帕（Pa）或兆帕（MPa）四、軸向拉壓時的變形NL絕對變形l為lEA縱向線應(yīng)變lEl這兩個關(guān)系式稱為虎克定律。式中E---資料的彈性模量，MPa。談?wù)摚簣D示階梯桿總變形為（）（A）0Fl(C)Fl(D)3Fl（B）EA2EA2EA2五、拉伸（壓縮）時資料的力學(xué)性質(zhì)資料在外力作用下表現(xiàn)出的變形、破壞等方面的特點稱資料的力學(xué)性能，也稱機械性質(zhì)。、低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能比率極限p彈性極限e信服極限s強度極限b彈性模量E泊松比、鑄鐵的拉伸性能特點：無信服過程無塑性變形無塑性指標(biāo)分類：塑性資料脆性資料

5%5%、資料在壓縮時的力學(xué)性能塑性資料的壓縮強度與拉伸強度相當(dāng)脆性資料的壓縮強度遠大于拉伸強度談?wù)摚河眠@三種資料制成同尺寸拉桿，請回答以下問題：3三種資料的應(yīng)力應(yīng)變曲線如圖，哪一種強度最好哪一種剛度最好哪一種塑性最好六、拉伸與壓縮時的強度校核1、許用應(yīng)力塑性資料sn脆性資料bn2、強度校核NmaxmaxANmax（1）、校核強度maxA2）、設(shè)計截面ANmax3）、確定同意載荷NmaxA例題解析：教材例3-3課內(nèi)練習(xí)：練習(xí)冊（先練習(xí)后總結(jié)）★小結(jié)拉壓看法；拉壓內(nèi)力、應(yīng)力、強度計算；拉壓變形、虎克定律?！镒鳂I(yè)練習(xí)冊P4剪切與擠壓【授課目的與要求】一、知識目標(biāo)1、認(rèn)識剪切與擠壓的看法；2、掌握剪切與擠壓強度計算。二、能力目標(biāo)利用剪切與擠壓強度條件解決工程實責(zé)問題。培養(yǎng)解析問題和解決問題的能力。三、素質(zhì)目標(biāo)1、認(rèn)識剪切與擠壓變形；2、認(rèn)識剪切與擠壓強度條件在工程實踐中的應(yīng)用。四、授課要求1、初步認(rèn)識剪切與擠壓看法；2、較深入地認(rèn)識剪切與擠壓強度條件的應(yīng)用，有必然的解析和運用能力?！臼谡n要點】1、剪切與擠壓的受力特點、變形特點；2、剪切與擠壓強度計算?！倦y點解析】擠壓面積計算?！臼谡n方法】講練法、演示法、談?wù)摲āw納法。【授課安排】2學(xué)時（90分鐘）【授課過程】復(fù)習(xí)舊課（5分鐘）1、拉壓強度Nmaxmax2、拉壓變形

ANLlEAE★導(dǎo)入新課（演示工程實例：剪鋼板、、鍵連接等——引出剪切看法）剪床剪鋼板，銷釘連接均屬剪切變形?！镄抡n授課(80分鐘)§3-2剪切與擠壓一、剪切、剪切看法受力特點：作用于構(gòu)件兩側(cè)面上外力的合力等值反向、作用線相距很近。變形特點：截面沿著力的作用方向相對錯動。這種變形稱為剪切。2、剪力和剪應(yīng)力平行于截面的內(nèi)力稱為剪力或切力。截面法：切、取、代、平。單位面積上所碰到的剪力稱為剪應(yīng)力。QA5單位:兆帕（MPa）說明：工程實例近似認(rèn)為：剪應(yīng)力均布。例題解析：剪斷鋼板時刀口的作用力為P80kN，鋼板寬50mm，厚h5mm。求剪斷鋼板時的剪應(yīng)力。b解：QP80103Abh505二、擠壓1、擠壓的看法

320MPa受剪切的構(gòu)件常常還承受擠壓的作用。在接觸表面互相壓緊而產(chǎn)生局部變形的現(xiàn)象稱為擠壓。2、擠壓應(yīng)力B

FBAB式中AB---擠壓面積，曲面取直徑投影面積。說明：工程實質(zhì)近似認(rèn)為：擠壓應(yīng)力均布。談?wù)摚翰粚儆诩羟衅茐牡氖牵ǎ〢、鉚釘連接B、鍵連接C、鋼板用對接焊縫連接6D、鋼板用填角焊縫連接三、剪切與擠壓強度剪切強度QmaxA擠壓強度FBBmaxBAB校核強度設(shè)計截面確定同意載荷談?wù)摚嘿Y料抗擠的能力要比抗壓的能力大得多例題解析：教材例3-5應(yīng)用：演示工程實例：剪鋼板、銷釘連接、鍵連接等?！镄〗Y(jié)（5分鐘）剪切看法、內(nèi)力、應(yīng)力；擠壓看法、內(nèi)力、應(yīng)力。剪切與擠壓強度★作業(yè)練習(xí)冊7圓軸的扭轉(zhuǎn)【授課目的與要求】一、知識目標(biāo)1、認(rèn)識扭轉(zhuǎn)看法；熟悉外力偶矩、扭矩計算；2、理解扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力解析，掌握扭轉(zhuǎn)強度計算。二、能力目標(biāo)經(jīng)過扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力解析，認(rèn)識應(yīng)力解析方法，培養(yǎng)解析問題的能力。三、素質(zhì)目標(biāo)1、認(rèn)識扭轉(zhuǎn)變形的受力特點、變形特點；2、經(jīng)過作扭轉(zhuǎn)應(yīng)力求，認(rèn)識應(yīng)力求的一般做法。四、授課要求1、初步認(rèn)識扭轉(zhuǎn)變形的受力特點、變形特點；2、較深入地認(rèn)識扭轉(zhuǎn)強度計算，并能應(yīng)用強度條件解決工程實責(zé)問題?！臼谡n要點】1、扭轉(zhuǎn)應(yīng)力求。2、扭轉(zhuǎn)強度計算?！倦y點解析】扭轉(zhuǎn)應(yīng)力解析方法?！臼谡n方法】授課方法：講練法、演示法、談?wù)摲??！臼谡n安排】2學(xué)時（90分鐘）授課步驟：解說與演示交織進行、解說中穿插談?wù)?、解說中穿插練習(xí)與設(shè)問?！臼谡n過程】一、復(fù)習(xí)舊課剪切強度QmaxA擠壓強度FBBmaxBAB二、導(dǎo)入新課平常生活中常用的螺絲刀，汽車的傳動軸，反應(yīng)釜中的攪拌軸等均產(chǎn)生扭轉(zhuǎn)變形。三、新課授課81、扭轉(zhuǎn)的看法（演示工程實例——引出扭轉(zhuǎn)看法）受力特點：在垂直于軸線的橫截面內(nèi)作用一同等值、反向的力偶；變形特點：軸表面的縱線變成螺旋線。這種變形稱為圓軸扭轉(zhuǎn)。談?wù)摚阂韵聦嵗袑儆谂まD(zhuǎn)變形的是（）A、起重吊鉤B、鉆頭鉆孔C、火車車軸D、零件鉆孔2、圓軸扭轉(zhuǎn)外力偶矩NPM9550n式中M—軸外力偶矩，N·m；NP—軸功率，kW;n—軸轉(zhuǎn)速，r/min。談?wù)摚海?）汽車爬坡時，使用高速擋還是低速擋（2）在同一臺機器的幾根逐級傳動軸中，是高速軸粗，還是低速軸粗為什么3．圓軸扭轉(zhuǎn)變形圓軸扭轉(zhuǎn)變形的圓周線可是繞軸線轉(zhuǎn)了不相同的角度，縱向線傾斜一個小角度，矩形變成平形四邊形。4．切應(yīng)力分布規(guī)律如圖3－28所示。5、圓軸扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力計算談?wù)摚喝绾闻帕袀鲃虞S上的輪子能使最大扭矩值最?。?）圓軸扭轉(zhuǎn)時，橫截面上只有垂直于直徑的剪應(yīng)力。MTmaxWt式中MT—橫截面上扭矩，N·mm；3Wt—抗扭矩，mmWD33t16空心圓軸3(13)Wt0.2D式中d/D談?wù)摚骸筛鶊A軸，資料相同，受力相同，而直徑不相同，當(dāng)d12d2時，則兩軸的最大剪應(yīng)力之比1/2為（）A．1/4B．1/8C．4D．82．指出以下應(yīng)力分布圖中哪些是正確的（）A、圖(a)(d)正確B、圖(b)(c)正確C、圖(c)(d)正確D、圖(b)(d)正確9（2）圓軸抗扭強度條件maxMmaxWt應(yīng)用：（1）校核強度MmaxmaxWt（2）設(shè)計截面MmaxWt（3）確定同意載荷MmaxWt6、提高抗扭能力的方法由強度條件可知：MmaxmaxWt（1）、提高抗扭截面系數(shù)WtWtD3，因此采用空心軸，在相同截面的前提下，能夠有效提高軸的扭轉(zhuǎn)強度。（從應(yīng)力分布圖中直觀看出）。2）、降低Mmax合理安排軸上零件地址，使輸出、輸入兩端的扭矩值相等或湊近，可降低軸的Mmax。四、小結(jié)扭轉(zhuǎn)看法；外力偶矩計算、扭轉(zhuǎn)強度計算五、作業(yè)六、練習(xí)10直梁的波折及組合變形與壓桿牢固【授課目的與要求】一、知識目標(biāo)1、熟悉波折的看法；認(rèn)識梁的基本形式；2、理解波折內(nèi)力、應(yīng)力計算；掌握波折強度條件的應(yīng)用。二、能力目標(biāo)經(jīng)過提高粱抗波折強度措施，培養(yǎng)解析問題和解決問題的能力。三、素質(zhì)目標(biāo)1、認(rèn)識波折的看法；明確梁的基本形式。2、熟悉波折應(yīng)力的解析方法；掌握波折強度條件的應(yīng)用。四、授課要求1、初步認(rèn)識波折變形的受力特點和變形特點；2、認(rèn)識波折強度條件的應(yīng)用及提高粱波折強度措施?！臼谡n要點】1、波折看法、梁的基本形式；2、波折強度計算。【難點解析】彎矩橫截面上正應(yīng)力的分布規(guī)律?！臼谡n方法】講練法、談?wù)摲ā！臼谡n資源】1．機械基礎(chǔ)網(wǎng)絡(luò)課程．北京：高等教育初版社，20102．吳聯(lián)興主編．機械基礎(chǔ)練習(xí)冊．北京：高等教育初版社，2010【授課安排】2學(xué)時（90分鐘）【授課過程】一、復(fù)習(xí)舊課扭轉(zhuǎn)剪應(yīng)力：MnmaxWn實心圓軸WnD3316d/D11空心圓軸Wn0.2D3(14)二、導(dǎo)入新課波折變形是工程實質(zhì)中應(yīng)用最廣泛的一種變形。如起重機的橫梁、火車車輪軸等在載荷作用下都會產(chǎn)生波折變形。1、波折的看法（演示工程實例）受力特點：垂直于軸線的外力或在軸線平面內(nèi)碰到力偶；變形特點：梁的軸線由直變彎。這種變形稱為波折變形。凡以波折變形為主要變形的構(gòu)件習(xí)慣稱為梁。2、梁的基本形式簡支梁懸臂梁外伸梁梁的兩支點間距離稱梁跨度。3、梁的波折應(yīng)力解析凹入一側(cè)纖維縮短，存在壓應(yīng)力；凸出一側(cè)纖維伸長，存在拉應(yīng)力。中間一層纖維長度不變稱中性層。中性層與橫截面的交線稱中性軸z軸。判斷：波折變形的實質(zhì)是剪切談?wù)摚褐行暂S是梁的（）的交線A、縱向?qū)ΨQ面與橫截面B、縱向?qū)ΨQ面與中性層C、橫截面與中性層D、橫截面與頂面或底面波折正應(yīng)力計算：MmaxmaxWZ2式中WZ—抗彎矩，mm（1）圓形截面：Wd33Z32（2）圓環(huán)形截面：WZ0.1D3(14)式中d/D（3）矩形截面：WZ

bh

26124、波折強度強度條件：Mmaxmax應(yīng)用：校核強度MmaxmaxWZ設(shè)計截面：WZMmax確定同意載荷：MmaxWZ

WZ談?wù)摚壕匦谓孛媪菏懿ㄕ圩冃?，若是梁橫截面的高度增加一倍時，則梁內(nèi)的最大正應(yīng)力為原來的多少倍（）A、正應(yīng)力為1/2倍B、正應(yīng)力為1/4倍C、正應(yīng)力為1/8倍D、無法確定5、提高梁波