汽車機械基礎(chǔ)全書電子教案

PAGE任課教師教研室主任年月日汽車機械基礎(chǔ)全書電子教案完整版職業(yè)技術(shù)學院教師授課教案20/20學年第學期課程汽車機械基礎(chǔ)章節(jié)課題第一章靜力學基礎(chǔ)第1節(jié)力的概念與性質(zhì)授課方法講授所需教具多媒體課件授課時間月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)授課班級目的要求1.掌握力的概念。2.知道力的基本性質(zhì)。舊知復習重點難點1.力的概念。2.力的基本性質(zhì)。教學過程第一節(jié)力的概念與性質(zhì)30分鐘課堂練習10分鐘小結(jié)5分鐘課后作業(yè)教學后記職業(yè)技術(shù)學院授課教案附頁第2頁教學內(nèi)容講授新課：第一章靜力學基礎(chǔ)第一節(jié)力的概念與性質(zhì)一、力的基本知識1.力的定義力是物體間的相互作用，作用的結(jié)果使物體的運動狀態(tài)發(fā)生變化或使物體發(fā)生變形。注意：力是一個物體對另一個物體的作用，不能脫離實際物體而存在。如運動員踢足球，足球瞬時產(chǎn)生局部變形，并向前快速滾動，都是運動員作用力的結(jié)果。2.力的三要素力的作用效果取決于三個要素，即力的大小、方向和作用點。（1）力的大小指物體間相互作用的強弱，單位是N（牛）或kN（千牛）。（2）力的方向指作用力的指向和方位。（3）力的作用點指力作用在物體上的位置。注意：力是一個既有方向又有大小的矢量。如圖1-2所示，力的大小不同，作用位置不同，作用的方向不同，都會產(chǎn)生不同的效果。3.力的矢量表示注意：在力學中有兩類量：標量和矢量。標量只考慮力的大小，如質(zhì)量、長度等；矢量既考慮大小，又要考慮方向。力是矢量，既有大小和又有作用的方向。通常力用帶箭頭的線段表示，箭頭的指向表示力的方向，線段的長度按一定的比例表示力的大小。力的矢量用在圖示中黑體字F表示，如圖1-3所示。二、力的基本性質(zhì)1.作用力與反作用力定律一個物體對另一個物體有作用力時，另一個物體對此物體必有一個反作用力，這兩個力大小相等、方向相反、作用在同一直線上，且分別作用在兩個物體上。注意：一切力都是成對出現(xiàn)的。2.二力平衡公理作用于某剛體上的兩個力，使該剛體保持平衡的必要與充分的條件是：這兩個力大小相等、方向相反、且作用在同一直線上。簡稱二力等值、反向、共線，如圖1-4所示。用矢量表示為：F1=－F2利用二力平衡公理可以得出一個推論：作用于剛體上的力，可以沿其作用線移動到該剛體上的任一點，而不改變它對剛體的作用效果。稱為力的可傳遞原理。如圖1-5a所示。合力用公式表示為FR=F1+F23.力的平行四邊形法則作用于某一點的兩個力可以合成為一個合力，其合力也作用于該點，合力的大小由這兩個力為鄰邊所構(gòu)成的平行四邊形的對角線來確定，如圖1-6所示。利用力的平行四邊形法則，還可以把作用于物體上的一個力分解為相交的兩個分力，分力與合力作用于同一點上。通常將分力分解為方向已知、相互垂直的兩個分力。如圖1-6b所示，這種分解稱為正交分解。課堂練習小結(jié)：1.力的概念。2.力的基本性質(zhì)。職業(yè)技術(shù)學院教師授課教案20/20學年第學期課程汽車機械基礎(chǔ)章節(jié)課題第一章靜力學基礎(chǔ)第2節(jié)約束與約束反力授課方法講授所需教具多媒體課件授課時間月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)授課班級目的要求1.知道約束與約束反力的概念。2.熟悉常見的約束類型。舊知復習1.力的概念。2.力的基本性質(zhì)。重點難點常見的約束類型。教學過程復習5分鐘第2節(jié)約束與約束反力25分鐘課堂練習10分鐘小結(jié)5分鐘課后作業(yè)教學后記職業(yè)技術(shù)學院授課教案附頁第2頁教學內(nèi)容舊知復習：1.力的概念。2.力的基本性質(zhì)。講授新課：第一章靜力學基礎(chǔ)第二節(jié)約束與約束反力一、約束與約束反力1.約束位移不受限制的物體稱為自由體，位移受到限制的物體稱為非自由體。對非自由體的某些位移起限制作用的物體稱為約束。2.約束反力約束作用于物體上的力稱為約束反力，簡稱約束力。如火車鐵軌約束車輪只能在軌道上運動，軌道作用于車輪上的力稱為約束反力。注意：①約束反力一般是未知力，往往是需要求解的。②約束反力的方向根據(jù)約束的類型來確定，大小用平衡條件來計算。二、常見的約束類型1.柔性約束工程上常見的鋼絲繩、傳動帶、鏈條對物體的約束只能承受拉力，不能承受壓力，稱為柔性約束。常用FT表示這類約束反力，如圖1-7所示。2.光滑面約束兩物體的接觸面是光滑的剛性面，摩擦力忽略不計，稱為光滑面約束。注意：光滑面約束只能限制物體過接觸點沿接觸面的公法線方向的運動，不能限制物體在接觸面的切線方向的運動。約束反力沿接觸點的法線方向，并指向被約束的物體，稱為法向反力，常用FN表示這類約束反力，如圖1-8所示。3.鉸鏈約束用圓柱銷將兩個構(gòu)件連接在一起，構(gòu)件只能繞銷軸的回轉(zhuǎn)中心轉(zhuǎn)動，不能產(chǎn)生相對位移，這類約束稱為鉸鏈約束。(1)固定鉸鏈支座兩個構(gòu)件之一固定在支承面上，稱為固定鉸鏈支座，如圖1-9所示。(1)活動鉸鏈支座鉸鏈支座下面裝有幾個滾軸，使鉸鏈支座在支承面上能任意移動，稱為活動鉸鏈支座，如圖1-10所示。4.固定端約束構(gòu)件的一端固定、另一端為自由的支座稱為固定端約束。注意：構(gòu)件的固定端既不能轉(zhuǎn)動，也不能移動，如圖1-11所示。固定端約束的受力分析如圖1-12所示，用MA表示約束力偶。課堂練習小結(jié)：1.約束與約束反力的概念。2.常見的約束類型。職業(yè)技術(shù)學院教師授課教案20/20學年第學期課程汽車機械基礎(chǔ)章節(jié)課題第一章靜力學基礎(chǔ)第3節(jié)物體的受力分析與受力圖授課方法講授所需教具多媒體課件授課時間月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)授課班級目的要求1.會進行物體的受力分析。2.會畫物體受力圖。舊知復習1.約束與約束反力的概念。2.常見的約束類型。重點難點1.物體受力分析的方法。2.畫物體受力圖的一般步驟。教學過程復習5分鐘第3節(jié)物體的受力分析與受力圖25分鐘課堂練習10分鐘小結(jié)5分鐘課后作業(yè)教學后記職業(yè)技術(shù)學院授課教案附頁第2頁教學內(nèi)容舊知復習：1.約束與約束反力的概念。2.常見的約束類型。講授新課：第一章靜力學基礎(chǔ)第三節(jié)物體的受力分析與受力圖在工程實際中，為了求出某個構(gòu)件的未知受力，需要根據(jù)已知的力，應(yīng)用平衡條件來求解。因此，首先要確定構(gòu)件受到幾個力的作用，每個力的作用位置和作用方向，這個分析的過程稱為物體的受力分析。為了清晰地反應(yīng)物體的受力情況，必須將所研究的物體從周圍物體中分離出來，用相應(yīng)的力代替周圍物體的作用，單獨畫出它的簡圖，這個過程稱為取分離體或取研究對象。在分離體上畫出所有主動力和周圍物體對它的約束力，得到分離體的受力圖，稱為物體的受力圖。畫受力圖的一般步驟：（1）畫出分析對象的分離體簡圖；（2）在簡圖上標出已知力；（3）在簡圖上解除約束處畫出約束反力。例1-1如圖1-13所示，用繩索將圓球拴在光滑的斜面上，斜面的傾角為，圓球的重力為G。試畫出圓球的受力圖。解：（1）取圓球為研究對象。畫出圓球的分離體簡圖。（2）畫出圓球上主動力G。G向下并作用于球心。（3）畫出圓球上約束力。畫出B點的繩索約束反力F、A點的斜面約束反力FNA。（4）檢查。檢查受力圖上是否有多畫、漏畫、錯畫的力，注意檢查約束力的方位。例1-2汽車內(nèi)燃機的曲柄連桿機構(gòu)受力圖如圖1-14所示，曲柄0A、連桿BC不計自重，活塞B受力F，機構(gòu)的系統(tǒng)平衡。試畫出各構(gòu)件及機構(gòu)整體的受力圖。解：分別取曲柄0A、連桿AB、活塞B為分離體，并畫出其簡圖。（1）連桿AB不計自重，為二力桿，其約束反力沿兩鉸鏈A、B中心連線，且FA=－FB，設(shè)為壓力，如圖1-14b所示。（2）活塞B受到主動力F外，還受到氣缸的光滑面對活塞的約束，假設(shè)法向反力FNB向左；連桿對活塞的約束反力，按照作用力與反作用力定律，有FB'=－FB。（3）曲柄0A不計自重，不是二力桿，有主動力矩M，A處受連桿的約束，按照作用力與反作用力定律，有FA'=－FA。鉸鏈O處約束反力為FOx、FOy。（4）對于曲柄連桿機構(gòu)整體，A、B鉸鏈處所受的力均為內(nèi)力，不需要畫出，只畫出所受的外力，曲柄連桿機構(gòu)整體的受力如圖1-14a所示。課堂練習小結(jié)：1.物體的受力分析的方法。2.畫物體受力圖的一般步驟。職業(yè)技術(shù)學院教師授課教案20/20學年第學期課程汽車機械基礎(chǔ)章節(jié)課題第一章靜力學基礎(chǔ)第4節(jié)平面匯交力系的合成授課方法講授所需教具多媒體課件授課時間月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)授課班級目的要求1.掌握平面匯交力系合成的方法。2.掌握平面匯交力系的平衡。舊知復習1.物體的受力分析的方法。2.畫物體受力圖的一般步驟。重點難點三角形法則、多邊形法則力在坐標軸上的投影。3.平面匯交力系的平衡。教學過程復習5分鐘第4節(jié)平面匯交力系的合成25分鐘課堂練習10分鐘小結(jié)5分鐘課后作業(yè)教學后記職業(yè)技術(shù)學院授課教案附頁第2頁教學內(nèi)容舊知復習：1.物體的受力分析的方法。2.畫物體受力圖的一般步驟。講授新課：第一章靜力學基礎(chǔ)第4節(jié)平面匯交力系的合成各力的作用線都處在同一個平面內(nèi)的力系稱為平面力系。在平面力系中，如果各力的作用線全都匯交于一點，稱為平面匯交力系。一、平面匯交力系的合成1.三角形法則作用在物體上同一點上的兩個力，根據(jù)平行四邊形法則，可以合成為作用在同一點上的一個力，其產(chǎn)生的效果不變。點A的兩個力F1、F2，以它的方向和大小為兩個鄰邊作平行四邊形，所得到的對角線即是合力F。其矢量表達式為F=F+F圖1-15力的合成為了簡便，作圖時直接將F1平移連到F2的末端，通過三角形ACD即可求得合力F，如圖1-15b所示。這種方法稱為三角形法則，適用于求解二力匯交的合力。2.多邊形法則當多個力匯交于一點求其合力時，運用三角形法則更為方便快速。如圖1-16所示，剛體上點O匯交了力系F、F、F、F，連續(xù)使用三角形法則來求合力F。先求F與F的合力FR1，再將FR1與F合成為FR2，最后求出FR2與F的合力F。用矢量表達式為F=F+F+F+F圖1-16多邊形法則從圖1-16中可見，求解合力F時，只需將各力F、F、F、F的首尾相接，形成一條折線，最后連接其封閉邊，從共同的始點O指向F的終端所形成的矢量即為合力F。這種方法稱為力的多邊形法則。力的多邊形封閉邊即為力系的合力，且合力的大小和方向與各力相加的次序無關(guān)。由此可以推論出：平面匯交力系的合力等于力系中各力的矢量和，合力的作用線通過力系的匯交點。用F代表合力，F(xiàn)、F、F…F代表分力，其矢量表達式為：F=F+F+F+…+F=∑F3.力在坐標軸上的投影對于平面匯交力系的力的合成，應(yīng)用力在坐標軸上投影的方法，更為準確簡便，是用解析法求解力系平衡的基礎(chǔ)。F為作用于物體上點A的力，取直角坐標Oxy，如圖1-17所示。從力F的兩端A和B分別向x軸和y軸作垂足，得到線段ab和線段ab，稱為力F在x軸和y軸的投影，分別用F、F表示。投影的正負號規(guī)定：投影的起點到終點的方向與坐標軸的方向一致為正，相反為負。圖1-17力在坐標軸上的投影如果力F的大小和它與x軸的夾角已知，力在軸上的投影F和F可以按下式計算：F=FcosF=Fsin力在坐標軸上的投影是代數(shù)值，而分力是矢量，具有確定的大小、方向和作用點。4.合力投影定理假定物體上受到平面匯交力系F、F、F的作用，如圖1-18所示，應(yīng)用平行四邊形法則求出F、F的合力F；F、F的合力FR。FR為F、F、F的合力。將合力FR與各力F、F、F向x軸投影得FRx=adF1x=abF=bcF=－cd由圖得出ad=ab+bc－cd所以FRx=F+F+F同理可得FRy=F+F+F圖1-18合力投影因此，可推廣到n個力組成的平面匯交力系的計算通式：FRx=F+F+F+…+F=∑FFRy=F+F+F+…+F=∑F合力投影定理：合力在任意一軸上的投影，等于各分力在同一軸上投影的代數(shù)和。合力的大小為FR=合力的方向為是合力FR與x軸的夾角，合力的方向要根據(jù)FRy與FRx的正負值來判斷。二、平面匯交力系的平衡當匯交力系的合力等于零時，即FR=0只有當與都等于零，合力FR才能等于零。平面匯交力系平衡的解析條件：力系中所有各力在兩個坐標軸上的投影的代數(shù)和都分別等于零。平面匯交力系的平衡方程為=0=0例1-3簡易起重機如圖1-19所示，繩索繞過滑輪吊起重物，重物G為10kN，不計各桿件和滑輪的重量，用平面匯交力系平衡方法求桿AB和BC所受力的大小。解：（1）取支承點B為研究對象，畫出如圖1-19b所示的受力圖。圖中桿件AB和BC僅在兩端受力，都是二力桿，對點B的約束反力分別為F1與F2；滑輪兩邊繩索拉力相等，即F=G。（2）選取坐標系Bxy，列出平衡方程式：=0Fcos30°－F－Fsin30°=0=0Fsin30°－Fcos30°－G=0求得F=37.3kNF=27.3kNF和F的值都是正值，說明圖中假設(shè)的方向與實際一致；反之，F(xiàn)和F的值是負值，說明圖中假設(shè)的方向與實際相反。課堂練習小結(jié)：三角形法則、多邊形法則。力在坐標軸上的投影。3.平面匯交力系的平衡。職業(yè)技術(shù)學院教師授課教案20/20學年第學期課程汽車機械基礎(chǔ)章節(jié)課題第二章力矩與平面力偶系第1節(jié)力矩、力偶與力偶矩授課方法講授所需教具多媒體課件授課時間月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)授課班級目的要求1.掌握力矩、合力矩、力偶的概念。2.了解力偶的特性。舊知復習三角形法則、多邊形法則力在坐標軸上的投影。3.平面匯交力系的平衡。重點難點力矩、合力矩、力偶的概念。力偶的特性。教學過程復習5分鐘第1節(jié)力矩、力偶與力偶矩25分鐘課堂練習10分鐘小結(jié)5分鐘課后作業(yè)教學后記職業(yè)技術(shù)學院授課教案附頁第2頁教學內(nèi)容舊知復習：1.三角形法則、多邊形法則。2.力在坐標軸上的投影。3.平面匯交力系的平衡。講授新課：第二章力矩與平面力偶系第1節(jié)力矩、力偶與力偶矩一、力矩力除了能使物體移動外，還能使物體繞某一點轉(zhuǎn)動。把力的大小與力臂的乘積稱為力矩，用M（F）表示，即M（F）=Fd式中，點O稱為力矩中心，簡稱矩心。矩心O到F的作用線的垂直距離d稱為力臂，力矩的單位為N·m。正負符號表示力矩的轉(zhuǎn)向。一般規(guī)定：力使物體作逆時針轉(zhuǎn)動的力矩為正，反之為負。二、合力矩平面匯交力系的合力對平面內(nèi)任一的力矩，等于力系中各分力對同一點的力矩的代數(shù)和，這就是合力矩定理。即M（F）=M（F）M+（F）+…+M（F）=M（F）三、力偶1.力偶的概念對物體施加一對大小相等、方向相反、作用線平行但不在同一條直線上的兩個力，使物體產(chǎn)生純轉(zhuǎn)動，稱這對力為力偶。力偶中兩個力之間的垂直距離d稱為力偶臂。2.力偶的特性（1）力偶是大小相等、方向相反、作用線平行的兩個力，沒有合力；力偶在任何坐標軸的投影的代數(shù)和等于零。（2）力偶不能與一個力平衡，必須用力偶來平衡。（3）大小、作用面、轉(zhuǎn)向三要素相同的力偶都是等效力偶。（4）力偶與力矩的共同點是能改變物體的轉(zhuǎn)動狀態(tài)，不同點是力矩使物體的轉(zhuǎn)動效應(yīng)與矩心有關(guān)，而力偶對作用面內(nèi)任何一點的矩為一常數(shù)。3.力偶矩力偶對物體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動效果取決于這兩個力的大小和兩個力之間的垂直距離的乘積，稱為力偶矩，用m（F、F＇）表示，即m（F、F＇）=Fd式中，F(xiàn)——力的大小，N；d——力偶臂，m。注意：與力矩相似，力偶矩也有方向。一般規(guī)定：使物體作逆時針轉(zhuǎn)動的力偶矩為正，反之為負。課堂練習小結(jié)：1.力矩、合力矩、力偶的概念。2.力偶的特性。職業(yè)技術(shù)學院教師授課教案20/20學年第學期課程汽車機械基礎(chǔ)章節(jié)課題第二章力矩與平面力偶系第2節(jié)平面力偶矩的合成與平衡授課方法講授所需教具多媒體課件授課時間月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)授課班級目的要求1.知道平面力偶矩的合成方法。2.掌握平面力偶矩的平衡條件。舊知復習1.力矩、合力矩、力偶的概念。2.力偶的特性。重點難點平面力偶矩的平衡條件。教學過程復習5分鐘第2節(jié)平面力偶矩的合成與平衡25分鐘課堂練習10分鐘小結(jié)5分鐘課后作業(yè)教學后記職業(yè)技術(shù)學院授課教案附頁第2頁教學內(nèi)容舊知復習：1.力矩、合力矩、力偶的概念。2.力偶的特性。講授新課：第二章力矩與平面力偶系第2節(jié)平面力偶矩的合成與平衡一、平面力偶矩的合成作用在物體同一平面內(nèi)的兩個或兩個以上的力偶，稱為平面力偶系。平面力偶系合成的結(jié)果為一合力偶，合力偶矩等于各分力偶矩的代數(shù)和，即m=m+m+…+m=二、平面力偶矩的平衡條件當合力偶矩等于零時，力偶系中各力偶對物體的轉(zhuǎn)動效應(yīng)相互抵消，物體處于平衡狀態(tài)；反之，當合力偶矩不等于零時，物體處于必有轉(zhuǎn)動而不平衡的狀態(tài)。平面力偶矩平衡充要條件：力偶系中各力偶矩的代數(shù)和等于零，即m==0此式為平面力偶系的平衡方程。例2-2梁的支承載荷如圖2-4a所示，已知F=－F＇=10kN，a=1m，=30°，l=2.5m。求A、B兩支座的約束反力。解：（1）取梁AB作為研究對象，畫出受力圖，如圖2-3b所示。（2）梁處在平衡狀態(tài)。F與－F＇組成一對力偶；FNA為固定鉸鏈的支座反力，方向未定；FNB為活動鉸鏈的支座反力，方向垂直于接觸面。按平衡條件可列出：=0，F(xiàn)NBlcos－Fa=0FNA=FNB==kN=4.62kNFNA為正值，說明假定的方向與實際一致。例2-3四桿機構(gòu)ABCD處于平衡位置，如圖2-5a所示。已知：AB=0.6m，CD=0.4m，作用在CD桿上的力偶矩m=100N·m。求力偶矩m的大小及桿BC所受的力。各桿件的自重不計。解：（1）取CD桿為研究對象。CD桿的受力圖如圖2-5b所示。列出平面力系的平衡方程：=0FNCCDsin30°－m=0FNC=N=500N（2）取BC桿為研究對象。BC桿的受力圖如圖2-5c所示。FNB＇=FNC＇=FNC=500N桿BC受拉力作用，大小等于500N。（3）取AB桿為研究對象，為求m的大小。AB桿的受力圖如圖2-5d所示。=0m－FNBAB=0由于FNB=FNB＇=500N解得m2=FNBAB=5000.6N·m=300N·m課堂練習小結(jié)：1.平面力偶矩的合成。2.平面力偶矩的平衡條件。職業(yè)技術(shù)學院教師授課教案20/20學年第學期課程汽車機械基礎(chǔ)章節(jié)課題第二章力矩與平面力偶系第3節(jié)力的平移授課方法講授所需教具多媒體課件授課時間月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)授課班級目的要求掌握力的平移定理。舊知復習1.平面力偶矩的合成。2.平面力偶矩的平衡條件。重點難點力的平移定理教學過程復習5分鐘第3節(jié)力的平移25分鐘課堂練習10分鐘小結(jié)5分鐘課后作業(yè)教學后記職業(yè)技術(shù)學院授課教案附頁第2頁教學內(nèi)容舊知復習：1.平面力偶矩的合成。2.平面力偶矩的平衡條件。講授新課：第二章力矩與平面力偶系第3節(jié)力的平移由力的可傳性可知，力可以沿其作用線任意移動而不會改變它對剛體的作用效果。但是如果力作平行于原作用線一定距離的方向移動，則它對物體的作用效果顯然是不相同的。例如圖2-6a所示，力作用于定滑輪的左側(cè)輪緣的點A，定滑輪可作逆時針轉(zhuǎn)動。如果將作用力從點A平移到輪心O，則作用力不能使定滑輪轉(zhuǎn)動，可見效果完全不同。假定在輪心O上加上一對平衡力F＇、F＂，且使兩力與力F平行并相等，不影響原力對定滑輪的作用。三個力對定滑輪的作用與原來一個力的單獨作用等效，如圖2-6b所示。力F與F＂可組成一個力偶（F、F＂），相當于把作用于點A的力平移到輪心O，同時附加一個力偶。由此得出力的平移定理：作用在物體上的力F，可以平移到物體上的任一點O，但必須附加一力偶，其力偶矩等于原力F對新點O的矩。例如鉗工用鉸杠夾絲錐攻螺紋，雙手握緊鉸杠的A、B兩端均勻用力，形成力偶，如圖2-8a所示。如果用一手在點A加力，如圖2-8b所示，也可以使鉸杠帶動絲錐轉(zhuǎn)動，但絲錐會受到一個縱向力F＇的作用，可能使絲錐折斷，所于攻螺紋時用雙手均勻用力才能平穩(wěn)。課堂練習小結(jié)：力的平移定理。職業(yè)技術(shù)學院教師授課教案20/20學年第學期課程汽車機械基礎(chǔ)章節(jié)課題第三章平面任意力系第1節(jié)平面任意力系的簡化第2節(jié)平面任意力系的平衡條件授課方法講授所需教具多媒體課件授課時間月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)授課班級目的要求掌握平面任意力系簡化的方法。知道平面任意力系的平衡條件。舊知復習力的平移定理。重點難點1.平面任意力系簡化的方法。2.平面任意力系的平衡條件。教學過程復習5分鐘第1節(jié)平面任意力系的簡化25分鐘第2節(jié)平面任意力系的平衡條件45分鐘課堂練習10分鐘小結(jié)5分鐘課后作業(yè)教學后記職業(yè)技術(shù)學院授課教案附頁第2頁教學內(nèi)容舊知復習：力的平移定理。講授新課：第三章平面任意力系第1節(jié)平面任意力系的簡化平面任意力系中各個力的作用線既不可能完全匯交于一點，也不可能全部平行，這在工程中是很常見的，為了計算方便，需要對力系進行簡化。如圖3-1a所示，物體上作用平面任意力系F、F、…F。在平面上任選一點O作為簡化中心，按照力的平移定理，將力系中的各力向點O平移，得到交點O的平面匯交力系F1＇、F2＇、…Fn＇和相應(yīng)的附加力偶，其力偶矩為m、m、…m，如圖3-1b所示。將平面匯交力系F1＇、F2＇、…Fn＇合成為一個力FR＇，它的大小與方向等于原力系中各力的矢量和，即FR＇=F1＇+F2＇+…+Fn＇=FR＇稱為平面匯交力系的主矢，主矢的作用線通過O點。主矢的大小與方向可由下式求得：FR＇=tan=附加力偶矩系為m、m、…m，可以合成一個力偶矩mO，mO稱為平面力系對點O的主矩。主矩等于原力系中各力對點O力矩的代數(shù)和，即mO=m+m+…+m=注意：選擇不同的簡化中心，各附加力偶的力臂長度不同，所以主矩的大小與簡化中心的位置有關(guān)。主矩必須標注簡化中心結(jié)論：平面任意力系向任一點簡化，可得到一個力和一個力偶矩，這個力等于該力系的主矢，作用于簡化中心O；這個力偶矩等于該力系對于點O的主矩。顯然，平面任意力系單獨作用的主矢或主矩都不能代替原力系對物體的作用，只有主矢和主矩的共體作用才能與原平面任意力系的作用等效。第2節(jié)平面任意力系的平衡條件平面任意力系向任一點簡化后，如果主矢和主矩都等于零，則物體必定處于平衡狀態(tài)。平面任意力系平衡的必要與充分條件：力系的主矢和力系對任意一點的主矩均等于零。即FR＇==0mO=m+m+…+m==0由此得出平面任意力系的平衡方程為=0=0=0三個平衡方程是完全獨立的，應(yīng)用它來求解平面任意力系的平衡問題時，最多只能求解三個未知量。例3-1人字梯由AB、BC兩桿在的A鉸接，又在D、E兩點用水平繩連接。梯子放在光滑的水平面上，其一邊有人攀登而上，人的重力為G，尺寸如圖3-2a所示。如不計人字梯自重，求繩的張力F及鉸接點A的內(nèi)力F、F。解：凡是由幾個物體以適當?shù)募s束互相聯(lián)系所組成的系統(tǒng)稱為物體系。研究物體系的平衡時，一般先考慮整個物體系的平衡，再討論組成該物體系的每一個物體的平衡，就可以求解。（1）選研究對象。該題的研究對象有人字梯整體、AB桿、AC桿三種，先從人字梯整體求出地面的約束反力。人字梯受力圖如圖3-2b所示。（2）列平衡方程求解。由=0Gacos－F2lcos=0解得F=（3）以AB桿為研究對象畫受力圖，如圖3-2c所示。由=0F+F=0=0F+F=0=0Fh－Flcos=0解得F=F=F=例3-2如圖3-3a所示的水平梁ABC上承受力偶m=qa，單位長度上的均布載荷q（均布載荷的處理：大小為qa，作用點在單位長度中間），每一段梁的長度為a。求梁兩端的支反力。解：取梁為研究對象，畫出受力圖，選取坐標系A(chǔ)xy，如圖3-3b所示。=0m－qa/2－F2a=0得F==qa/4由=0F+F－qa=0得F=例3-3三鉸拱如圖3-4所示，由兩部分組成，每部分重力G=20kN，受載荷F=10kN。三鉸拱的結(jié)構(gòu)尺寸為l=5m，h=2m，a=0.5m，b=2m。求點A、B的支座反力。解：（1）以整個物體系為研究對象，畫出受力圖，選坐標系A(chǔ)xy，如圖3-4b所示。由平衡方程=0Fl–Ga–Fb–G(l–a)=0得F=(Fb+Gl)/l=(102+205)/5kN=24kN=0F+F–F–2G=0得F=F+2G–F=10kN+220kN–24kN=26kN=0F+F=0（2）取右半拱為研究對象，畫出受力圖，選坐標系，如圖3-4c所示。由平衡方程=0Fh+Fl/2–G(l/2–a)=0得F=(2G–2.5F)/2=(220–2.524)/2kN=–10kNF=–F=10kNF為負值，說明F的方向與圖示方向相反。例3-4塔式起重機如圖3-5a所示，已知機身的重力G=220kN，作用線通過塔架的中心，最大起吊質(zhì)量G=50kN，起重臂長度為12m，軌道A、B的間距為4m，平衡錘重力G到機身中心線的距離為6m。求：（1）能保證起重機不會翻倒時平衡錘的重力G。（2）當平衡錘的重力G=30kN，起重機滿載時，軌道A、B的約束反力。解：取起重機為研究對象，起吊重物時，作用在上面的力有G、G、G及軌道的約束反力FNA、FNB，F(xiàn)NA、FNB的方向垂直向上，各力組成一平面力系。起重機的受力如圖3-5b所示。（1）求平衡錘的重量力G。滿載時G=50kN，起重機平衡的臨界情況（即將翻倒）表現(xiàn)為FNA=0，由平衡方程求出的G是所允許的最小值。由G12+G3min8–G210=0解得G3min=G210/8–G2/8=7.5kN空載時G=0，起重機平衡的臨界情況表現(xiàn)為FNB=0，由平衡方程求出的G是所允許的最大值。由=0G3max4–G2=0解得G3max=G2/4=110kN要保證起重機不會翻倒的平衡錘重力G的大小應(yīng)在兩者之間，即7.5kN≤G≤110kN（2）當平衡錘的重力G=30kN，起重機滿載時，求軌道A、B的約束反力FNA、FNB。此時，起重機受力（圖3-5b）處于平衡狀態(tài)。由=0G2+G8–FNA4–G10=0解得FNA=45kN由=0G4–G2+FNB4–G14=0解得FNB=225kN課堂練習小結(jié)：1.平面任意力系簡化的方法。2.平面任意力系的平衡條件。職業(yè)技術(shù)學院教師授課教案20/20學年第學期課程汽車機械基礎(chǔ)章節(jié)課題第四章摩擦第1節(jié)滑動摩擦第2節(jié)滾動摩擦授課方法講授所需教具多媒體課件授課時間月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)授課班級目的要求掌握滑動摩擦和滾動摩擦的概念。知道滑動摩擦和滾動摩擦的應(yīng)用。舊知復習1.平面任意力系簡化的方法。2.平面任意力系的平衡條件。重點難點1.滑動摩擦和滾動摩擦的概念。2.滑動摩擦和滾動摩擦的應(yīng)用。教學過程復習5分鐘第1節(jié)滑動摩擦20分鐘第2節(jié)滾動摩擦10分鐘課堂練習5分鐘小結(jié)5分鐘課后作業(yè)教學后記職業(yè)技術(shù)學院授課教案附頁第2頁教學內(nèi)容舊知復習：1.平面任意力系簡化的方法。2.平面任意力系的平衡條件。講授新課：第四章摩擦第1節(jié)滑動摩擦當兩個相互接觸物體有相對滑動的或相對滑動的趨勢時，接觸表面之間會彼此阻礙滑動，這種現(xiàn)象稱為滑動摩擦。阻礙物體相對滑動的阻力稱為滑動摩擦力，簡稱摩擦力。摩擦力的方向與滑動或滑動趨勢的方向相反，如圖4-1所示。當法碼的重力增大到一定值時，重物A要開始滑動但還末滑動的狀態(tài)，稱為臨界狀態(tài)。臨界狀態(tài)的靜摩擦力達到最大值，稱為最大靜摩擦力，用Ffmax表示。其受力狀態(tài)如圖4-1b所示。1.靜摩擦力最大靜摩擦力的方向與物體的相對滑動趨勢相反，大小與接觸面間的法向反力FN成正比，即Ffmax=fsFN式中fs——靜摩擦系數(shù)，靜摩擦系數(shù)的值與兩接觸面的材料及表面狀況有關(guān)。2.動摩擦力當拉力F略大于最大靜摩擦力Ffmax時，重物A就要開始滑動，此時沿接觸面所產(chǎn)生的摩擦力Ff＇稱為動摩擦力。動摩擦力的方向與物體的相對滑動方向相反，大小與法向反力FN成正比，即Ff＇=f＇FN式中f＇——動摩擦系數(shù)。動摩擦系數(shù)的值與兩接觸面的材料、表面狀況及相對滑動速度有關(guān)。注意：動摩擦系數(shù)隨相對滑動速度的增大而減小，其值一般略小于靜摩擦系數(shù)，即f＇<fs，見表4-1。3.摩擦角與自鎖（1）摩擦角當考慮摩擦的影響時，支承面對物體的約束反力由法向反力FN和摩擦力Ff組成，這兩個力的合力FR稱為全反力。全反力FR與接觸表面的法向間的夾角為，夾角隨著摩擦力Ff的增大而增大。當靜摩擦力Ffmax增大達到最大值時，夾角也達到最大值max，稱為摩擦角。如圖4-2所示。tanmax=Ffmax/FN=fsFN/FN=fs即摩擦角的正切等于靜摩擦系數(shù)。結(jié)論：摩擦角也和靜摩擦系數(shù)一樣，是表示材料摩擦性質(zhì)的物理量。（2）自鎖當物體處于平衡時，靜摩擦力不一定達到最大值，在零與最大值Ffmax之間變化，全反力FR與法向間的夾角也在零與最大摩擦角max之間變化。由于靜摩擦力Ff不可能超出最大值Ffmax，所以全反力的作用線與支承面法線間的夾角也不可能超出摩擦角以外，即0max結(jié)論：只要作用于物體上的全部主動力的合力FR＇的作用線在最大摩擦角max以內(nèi)，則無論這個力有多大，物體必定保持靜止。這種現(xiàn)象稱為自鎖。反之，只要max，物體必定不能保持靜止不動，產(chǎn)生相對滑動。應(yīng)用：在公共汽車的地面上鋪設(shè)橡膠板，以增加人與地面間的摩擦系數(shù)，防止公共汽車行駛中的顛簸發(fā)生滑倒事故。自動裝卸卡車，只有車斗抬高的夾角大于貨物與卡車箱底的摩擦角后，貨物才能自動從箱底滑出。第2節(jié)滾動摩擦如圖4-3所示，地面上重力為G的圓柱滾子，受到水平拉力F的作用滾動，滾子半徑為r，滾子與地面的接觸處會產(chǎn)生一個摩擦力Ff阻止圓柱滾子向前滑動，拉力F與摩擦力Ff組成使圓柱滾子滾動的力偶。由于圓柱滾子與地面都不是剛體，受力后會產(chǎn)生變形，當圓柱滾子滾動時，法向反力FN的作用線會向前移動一段距離e。G與FN組成一個滾動摩擦力偶來阻止圓柱滾子向前滾動，滾動摩擦力偶矩mmax=emaxFN=KFN，K稱為滾動摩擦系數(shù)，相當于滾動阻力偶的的最大力偶臂emax，單位為mm。常見的滾動摩擦系數(shù)見表4-2。結(jié)論：材料的硬度大，受載后接觸面的變形小，滾動摩擦系數(shù)K也會小，所以車輪的氣足時省力省油。課堂練習小結(jié)：1.滑動摩擦和滾動摩擦的概念。2.滑動摩擦和滾動摩擦的應(yīng)用。職業(yè)技術(shù)學院教師授課教案20/20學年第學期課程汽車機械基礎(chǔ)章節(jié)課題第五章剛體定軸轉(zhuǎn)動第1節(jié)轉(zhuǎn)速、線速度與轉(zhuǎn)動慣量第2節(jié)變速轉(zhuǎn)動與功率授課方法講授所需教具多媒體課件授課時間月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)授課班級目的要求掌握角速度、線速度、轉(zhuǎn)動慣量的概念及計算方法。知道功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。舊知復習1.滑動摩擦和滾動摩擦的概念。2.滑動摩擦和滾動摩擦的應(yīng)用。重點難點1.角速度、線速度、轉(zhuǎn)動慣量的計算方法。2.功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。教學過程復習5分鐘第1節(jié)轉(zhuǎn)速、線速度與轉(zhuǎn)動慣量15分鐘第2節(jié)變速轉(zhuǎn)動與功率15分鐘課堂練習5分鐘小結(jié)5分鐘課后作業(yè)教學后記職業(yè)技術(shù)學院授課教案附頁第2頁教學內(nèi)容舊知復習：1.滑動摩擦和滾動摩擦的概念。2.滑動摩擦和滾動摩擦的應(yīng)用。講授新課：第五章剛體定軸轉(zhuǎn)動第1節(jié)轉(zhuǎn)速、線速度與轉(zhuǎn)動慣量一、角速度與線速度1.角速度如圖5-1a所示的汽車發(fā)動機飛輪上的一動點A繞中心點O作圓周運動，經(jīng)過t（s）后，動點A轉(zhuǎn)到A＇點，繞過的中心角為，其旋轉(zhuǎn)的快慢程度用單位時間內(nèi)轉(zhuǎn)過的角速度ω來表示，即ω=/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)動的圈數(shù)來表示構(gòu)件轉(zhuǎn)動的快慢，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2π，所以角速度和轉(zhuǎn)速n之間的關(guān)系為=2πn（rad/min）=2πn/60(rad/s)=πn/30(rad/s)2.線速度轉(zhuǎn)動構(gòu)件上某一點的運動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)動中心的距離不相等的點的線速度的大小也不相同。線速度v等于角速度與該點轉(zhuǎn)動半徑r的乘積，即v=r=r2πn/60=πnr/30式中v——線速度，m/s；R——轉(zhuǎn)動半徑，m；n——轉(zhuǎn)速，r/min。二、轉(zhuǎn)動慣量剛體轉(zhuǎn)動時保持原有的運動狀態(tài)不變的特性，稱為慣性。度量剛體轉(zhuǎn)動慣性大小的物理量稱為轉(zhuǎn)動慣量。轉(zhuǎn)動慣量Iz是剛體的質(zhì)量與它離轉(zhuǎn)軸距離平方的乘積，即Iz=式中m——組成轉(zhuǎn)動剛體每一個質(zhì)點的質(zhì)量；r——每一個質(zhì)點到轉(zhuǎn)動中心的距離。結(jié)論：剛體的質(zhì)量越大，質(zhì)點到轉(zhuǎn)動中心的距離越大，則轉(zhuǎn)動慣量越大；相同的剛體質(zhì)量，分布得離轉(zhuǎn)動中心越遠，產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動慣量也越大。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離轉(zhuǎn)軸的地方，達到使用較少的材料獲得較大的轉(zhuǎn)動慣量，使發(fā)動機在載荷波動時仍然能平穩(wěn)運轉(zhuǎn)。第2節(jié)變速轉(zhuǎn)動與功率一、變速轉(zhuǎn)動機器中的傳動件受到主動力矩的驅(qū)動，克服阻力矩的作當用，作旋轉(zhuǎn)運動。當主動力矩等于阻力矩時，傳動件作勻速運動；當主動力矩大于阻力矩時，傳動件作加速運動；當主動力矩小于阻力矩時，傳動件作減速運動。傳動件在作加速或減速運動的過程中，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=（-）/t式中——角加速度，rad/s2；——傳動件開始時的角速度，rad/s；——傳動件經(jīng)過t時間后的角速度，rad/s；t——傳動件的轉(zhuǎn)動時間，s。二、功率力在單位時間內(nèi)所作的功稱為功率，用P（kW）表示，即P=dW/dt=Ftds/dt=Ftv式中Ft——力在運動方向上的投影；v——剛體運動的速度。結(jié)論：功率等于力在運動方向上的投影與剛體運動線速度的乘積。對于轉(zhuǎn)動的剛體，功率等于推動剛體轉(zhuǎn)動的某一點的切向力與該點線速度的乘積，即P=Ftv=Ftr=m式中m——剛體上受到的轉(zhuǎn)動力矩，N·m；——剛體的角速度,rad/s。結(jié)論：轉(zhuǎn)動剛體的功率等于轉(zhuǎn)動力矩與轉(zhuǎn)動角速度的乘積。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（kN·m）=9550（N·m）例5-1已知某轎車的發(fā)動機功率P=120kW，求：（1）當曲軸以2000r/min轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，曲軸的扭矩是多少？（2）如果傳動軸的轉(zhuǎn)速為800r/min，該傳動軸的的扭矩是多少？（3）當轎車爬斜坡時，傳動軸的轉(zhuǎn)速降到500r/min，該傳動軸的扭矩又是多少？解：（1）曲軸以2000r/min轉(zhuǎn)速旋轉(zhuǎn)時，曲軸的扭矩m=9550=9550120/2000kN·m=573N·m（2）傳動軸的轉(zhuǎn)速為800r/min時，傳動軸的扭矩m=9550=9550120/800kN·m=1432.5N·m

（3）傳動軸的轉(zhuǎn)速為500r/min，傳動軸的扭矩m=9550=9550120/500kN·m=2292N·m結(jié)論：在功率不變的情況下，軸的的扭矩與轉(zhuǎn)速成反比，軸的轉(zhuǎn)速越高，扭矩越小；反之，軸的轉(zhuǎn)速越低，扭矩越大。低速前進時，轉(zhuǎn)速小，牽引力大，適合于爬坡或走高低不平的道路。課堂練習小結(jié)：1.角速度、線速度、轉(zhuǎn)動慣量的計算方法。2.功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。職業(yè)技術(shù)學院教師授課教案20/20學年第學期課程汽車機械基礎(chǔ)章節(jié)課題第六章材料力學基礎(chǔ)第1節(jié)材料的基本變形授課方法講授所需教具多媒體課件授課時間月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)授課班級目的要求知道材料的力學要求。掌握桿件變形的基本形式。舊知復習1.角速度、線速度、轉(zhuǎn)動慣量的計算方法。2.功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。重點難點桿件變形的基本形式。教學過程復習10分鐘第1節(jié)材料的基本變形20分鐘課堂練習10分鐘小結(jié)5分鐘課后作業(yè)教學后記職業(yè)技術(shù)學院授課教案附頁第2頁教學內(nèi)容舊知復習：1.角速度、線速度、轉(zhuǎn)動慣量的計算方法。2.功率、轉(zhuǎn)速與轉(zhuǎn)矩之間的關(guān)系。講授新課：第六章材料力學基礎(chǔ)第1節(jié)材料的基本變形一、材料的力學要求為了保證機器設(shè)備的正常工作，構(gòu)件的材料必須滿足以下的幾個要求：1.強度構(gòu)件在外載荷的作用下抵抗破壞的能力稱為強度。注意：足夠的強度是保證構(gòu)件在規(guī)定的使用條件下不被破壞的前提，是保證機器正常工作的基本條件。2.剛度構(gòu)件在外載荷的作用下抵抗變形的能力稱為剛度。注意：足夠的剛度可保證構(gòu)件不會產(chǎn)生過度的變形，從而保證傳動件的傳動精度。滿足強度要求的構(gòu)件未必能滿足剛度的要求，而滿足剛度的要求的構(gòu)件一定能滿足強度的要求。所以，剛度的要求比強度的要求嚴格。3.穩(wěn)定性細長壓桿在外載荷的作用下保持原有直線平衡的能力稱為穩(wěn)定性。注意：足夠的穩(wěn)定性能保證在外載荷增大時，細長壓桿不會出現(xiàn)突然的失穩(wěn)而發(fā)生事故。結(jié)論：在工程設(shè)計中，不僅要滿足強度、剛度和穩(wěn)定性要求，還必須符合經(jīng)濟性的要求，也就是在滿足機器正常使用的條件下，選擇最經(jīng)濟的材料、最適合的尺寸與形狀、最好的外觀，最大限度地降低制造的成本，使機器在市場上具有最強大的竟爭力。二、桿件變形的基本形式構(gòu)件受到外力的作用會產(chǎn)生變形，而外力消失后，變形也隨之消失，這種變形稱為彈性變形。當受到的外力超過構(gòu)件材料的極限后，即使外力解除，變形也不能隨之消失，這種變形稱為塑性變形。在工程中，構(gòu)件的長度往往遠大于構(gòu)件的其他兩個方面的尺寸，此類構(gòu)件稱為桿件。桿件在受到外力的作用下，基本的變形形式有以下四種：1.軸向拉伸與壓縮桿件受到沿軸向大小相等、方向相反的兩個拉力或壓力作用時，會沿軸向伸長或縮短，這種變形稱為拉伸或壓縮，如圖6-1a、b所示。2.剪切與擠壓桿件受到大小相等、方向相反、作用線平行且相距很近的兩個力的作用，兩個力中間部分的各截面產(chǎn)生相互錯動，這種變形稱為剪切，如圖6-1c所示。在剪切作用的同時，兩桿件接觸面發(fā)生局部壓陷的塑性變形，稱為擠壓，如圖6-1f、g所示。3.扭轉(zhuǎn)桿件受到垂直于軸線方向的兩平面內(nèi)大小相等、方向相反的兩個力偶的作用，產(chǎn)生的變形稱為扭轉(zhuǎn)。4.彎曲桿件受到與軸線方向相垂直的外力作用，或作用面與軸線在同一個平面內(nèi)的力偶作用時，產(chǎn)生的變形稱為彎曲。變形后的軸線變成曲線，如圖6-1e所示。注意：桿件受到兩種以上的變形稱為組合變形。課堂練習小結(jié)：1.材料的力學要求。2.桿件變形的基本形式。職業(yè)技術(shù)學院教師授課教案20/20學年第學期課程汽車機械基礎(chǔ)章節(jié)課題第六章材料力學基礎(chǔ)第2節(jié)拉伸與壓縮授課方法講授所需教具多媒體課件授課時間月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)授課班級目的要求掌握拉伸與壓縮的概念。掌握內(nèi)力和應(yīng)力的概念。知道材料拉伸與壓縮時的力學性能及強度計算方法。舊知復習1.材料的力學要求。2.桿件變形的基本形式。重點難點材料拉伸與壓縮時的力學性能及強度計算方法。教學過程復習5分鐘第2節(jié)拉伸與壓縮60分鐘課堂練習20分鐘小結(jié)5分鐘課后作業(yè)教學后記職業(yè)技術(shù)學院授課教案附頁第2頁教學內(nèi)容舊知復習：1.材料的力學要求。2.桿件變形的基本形式。講授新課：第六章材料力學基礎(chǔ)第2節(jié)拉伸與壓縮一、拉伸與壓縮的概念在工程實踐中，有許多受外力的作用產(chǎn)生拉伸或壓縮變形的桿件，這些受拉或受壓的大多數(shù)桿件是等截面的直桿，可以簡化成如圖6-3所示的簡圖，其受力的特點是外力沿桿的軸線作用，變形的特點是桿件沿軸線產(chǎn)生拉伸或壓縮變形。二、內(nèi)力桿件受到外力的作用而變形，材料內(nèi)部各質(zhì)點之間產(chǎn)生阻止相對位置改變的抵抗力，稱為內(nèi)力。注意：外力越大，桿件的變形越大，產(chǎn)生的內(nèi)力也越大。三、截面法截面法求解內(nèi)力的步驟如下：（1）截開在需要求內(nèi)力的截面處，假想地將桿件截分為兩部分，移去一部分，留下一部分作為研究對象。（2）代替將移去部分對留下部分的作用用內(nèi)力代替，畫出留下部分的受力圖。（3）平衡根據(jù)保留部分的平衡條件，列出研究對象的平衡方程，確定內(nèi)力的大小與方向。例6-1軸力的正負符號規(guī)定：當軸力受拉時，即軸力背離橫截面時取正號；當軸力受壓時，即軸力指向橫截面時取負號。結(jié)論：外力的正負符號與軸力的正負符號相同。外力的方向背離所研究截面時取正號，反之取負號。四、軸力圖為了直觀地表達軸上各截面的受力狀態(tài)，用橫坐標x表示桿的橫截面的位置，用縱坐標y表示桿的橫截面位置上的軸力大小，按選定的比例尺和軸力的正負號分別畫在軸的上下或左右兩側(cè)，稱此圖線為軸力圖。畫軸力時應(yīng)注意以下幾點：（1）軸力圖畫在實際桿件的下面，與桿件的比例一致；（2）以相鄰的兩外力作用點來分段，作用點正是軸力變化的位置；（3）取受外力較少的一側(cè)作為研究對象，可減少計算的麻煩；（4）軸力是常量，正軸力畫在x軸的上方，負軸力畫在x軸的下方；（5）圖形內(nèi)用垂直于x軸的豎線表示。五、應(yīng)力桿件的破壞不僅與內(nèi)力有關(guān)，還與桿件的截面積和材料有關(guān)。例如材料相同，桿件的直徑不同，在相同的軸力作用下，直徑小的必然先斷；而桿件的直徑相同，材料不同，在相同的軸力作用下，材料較弱的桿件必然先斷。單位面積上的內(nèi)力為應(yīng)力，用R表示。應(yīng)力的計算公式為R=FN/S式中R——橫截面上的正應(yīng)力，MPa；FN——橫截面上的軸力，N；S——橫截面的面積，mm2。注意：應(yīng)力是判斷桿件強度的依據(jù)。應(yīng)力的符號確定：拉應(yīng)力為正，壓應(yīng)力為負。例6-2六、材料在拉伸與壓縮時的力學性能材料的力學性能是指材料在外力的作用下，強度和變形方面所表現(xiàn)出的性能，是解決強度、剛度和穩(wěn)定性問題的依據(jù)。1.低碳鋼在拉伸時的力學性能低碳鋼在拉伸或壓縮時所表現(xiàn)出來的力學性能比較典型。通常選用Q235鋼，在常溫、靜載的條件下，標準試件繪出低碳鋼的拉伸圖，如圖6-8所示。低碳鋼的應(yīng)力-延伸率曲線如圖6-9所示。注意：應(yīng)力-延伸率曲線反映了材料的力學性質(zhì)。（1）彈性階段（Oa段）Oa段是一條直線，表明應(yīng)力與延伸率成正比。點a是斜線的最高點，對應(yīng)的應(yīng)力值稱為比例極限，用Rp表示。（2）滯彈性階段（ab段）ab段不是直線，應(yīng)力與延伸率不成正比，但當外力卸去后，變形消失，是彈性變形，但應(yīng)變不同程度滯后于應(yīng)力回到原點。點b是彈性階段的最高點，對應(yīng)的應(yīng)力值稱為彈性極限，如果應(yīng)力值超過點b對應(yīng)的應(yīng)力值，則桿件出現(xiàn)塑性變形。（3）微塑性應(yīng)變階段（bc段）bc段是材料在加力過程中屈服前的微塑性變形部分：就微觀結(jié)構(gòu)角度而言，是多晶體材料中處于應(yīng)力集中的晶粒內(nèi)部低能量易動位錯的運動。塑性變形量很少，是不可回復的。（4）屈服階段（cbe段）cde段沿水平線上、下波動出現(xiàn)小鋸齒形曲線，說明此時應(yīng)力雖有波動但幾乎未增大，而變形卻迅速增長，材料好象失去了對變形的抵抗能力，這種現(xiàn)象稱為材料的屈服，這個過程稱為屈服階段。注意：①c點是拉伸試驗一個重要的性能判斷點，對應(yīng)的應(yīng)力值（試樣發(fā)生屈服而力首次下降前的最大應(yīng)力）稱為上屈服強度，用ReH表示；屈服階段的最低應(yīng)力值稱為材料的下屈服強度，用ReL表示。②Q235鋼的下屈服極限ReL=235MPa。（5）強化階段（ef段）下屈服強度之后，曲線ef向上凸起，說明若試件繼續(xù)變形必須加大拉力，材料又恢復了抵抗變形的能力，這種現(xiàn)象稱為材料的強化（硬化）。曲線ef段所對應(yīng)的過程稱為材料的強化階段。曲線ef的最高點f對應(yīng)的應(yīng)力值稱為抗拉強度，用Rm表示。注意：①Q(mào)235鋼的抗拉強度Rm=400MPa。②達到抗拉強度后，桿件就破壞了，所以抗拉強度是材料的強度指標。（6）縮頸階段（fg段）應(yīng)力達到強度極限后，試件在局部范圍內(nèi)明顯變細，出現(xiàn)了“頸縮”現(xiàn)象。承載能力急劇下降，在縮頸處被拉斷。2.低碳鋼在壓縮時的力學性能塑性材料的壓縮性能只有在屈服強度內(nèi)與拉伸時相重合，在下屈服強度后會產(chǎn)生明顯的塑性變化，隨著壓力的增加，越壓越扁，得不到材料壓縮時的抗壓強度。3.脆性材料的力學性能以灰鑄鐵為代表的脆性材料，拉伸時無明顯的直線部分，無屈服現(xiàn)象，也不產(chǎn)生頸縮，變形小，試件突然斷裂。灰鑄鐵的壓縮性能也無明顯的直線部分，無屈服現(xiàn)象，強度極限超過拉伸極限的4~5倍，所以抗壓性能強，如圖6-10所示。常見材料的主要力學性能見表6-1。七、拉伸（壓縮）時的強度計算1.許用應(yīng)力（1）極限應(yīng)力極限應(yīng)力是桿件正常工作時所允許的最大應(yīng)力。塑性材料的極限應(yīng)力是屈服強度ReL，脆性材料的極限應(yīng)力是抗拉強度Rm。（2）許用應(yīng)力與安全系數(shù)在工程計算中允許材料承受的最大應(yīng)力稱為許用應(yīng)力，用[R]表示。許用應(yīng)力是由極限應(yīng)力除于大于1的系數(shù)n得來的，稱n為安全系數(shù)。注意：n值過小，許用應(yīng)力[R]過大，安全性差；n值過大，許用應(yīng)力[R]過小，浪費材料安全系數(shù)一般采用經(jīng)驗選?。簩τ谒苄圆牧希篬R]=ReL/neL。對于脆性材料：[R]=Rm/nm。neL為塑性材料的安全系數(shù)，一般取neL=1.2~2.2。nm為脆性材料的安全系數(shù)，一般取nm=2~3.5。2.強度計算為了保證桿件具有足夠的強度，必須使桿件的最大工作應(yīng)力小于材料的許用應(yīng)力值，即Rmax=FN/S[R]結(jié)論：如果Rmax[R]，則強度足夠；如果Rmax>[R]，則強度不夠。利用強度計算公式可以解決工程上的三大類問題：（1）強度校核。（2）設(shè)計截面：SFN/[R]，確定截面的面積。（3）桿件的最大許可載荷：FNS[R]，確定桿件所能承受的最大軸力。例6-3課堂練習小結(jié)：1.拉伸與壓縮的概念。2.內(nèi)力和應(yīng)力的概念。3.材料拉伸與壓縮時的力學性能及強度計算方法。職業(yè)技術(shù)學院教師授課教案20/20學年第學期課程汽車機械基礎(chǔ)章節(jié)課題第六章材料力學基礎(chǔ)第3節(jié)剪切與擠壓授課方法講授所需教具多媒體課件授課時間月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)授課班級目的要求掌握剪切與擠壓的概念。掌握剪切與擠壓的強度計算方法。舊知復習1.拉伸與壓縮的概念。2.內(nèi)力和應(yīng)力的概念。3.材料拉伸與壓縮時的力學性能及強度計算方法。重點難點剪切與擠壓的強度計算方法。教學過程復習5分鐘第3節(jié)剪切與擠壓25分鐘課堂練習10分鐘小結(jié)5分鐘課后作業(yè)教學后記職業(yè)技術(shù)學院授課教案附頁第2頁教學內(nèi)容舊知復習：1.拉伸與壓縮的概念。2.內(nèi)力和應(yīng)力的概念。3.材料拉伸與壓縮時的力學性能及強度計算方法。講授新課：第六章材料力學基礎(chǔ)第3節(jié)剪切與擠壓一、剪切與擠壓的概念1.剪切的概念在工程實際中，桿件在外力的作用下受到剪切的例子很多，例如常見的鉚釘連接、鍵連接，如圖6-12、圖6-13所示。受力的特點：工作時鉚釘或鍵的兩側(cè)面上承受橫向的外力，合力的大小相等、方向相反、作用線平行且相距很近。變形的特點：兩作用力之間的桿件截面發(fā)生相對錯動，錯動的截面稱為剪切面。2.擠壓的概念桿件在受到剪切變形的同時，往往還伴隨著擠壓變形。擠壓是使接觸表面的局部出現(xiàn)壓陷、起皺的塑性變形，如圖6-14所示。二、剪切與擠壓的強度計算1.剪切的強度計算（1）剪切應(yīng)力以圖6-12所示的鉚釘連接為例，假想將鉚釘從截面n—n處截開，取上半部分或下半部分作為研究對象。為了保持平衡，在剪切面內(nèi)必然有與外力F大小相等、方向相反的內(nèi)力存在，稱這個內(nèi)力的合力為剪力，用FQ表示。單位面積上的剪力稱為切應(yīng)力，用表示。切應(yīng)力的計算公式為=FQ/S式中——剪切面上的切應(yīng)力，MPa；FQ——剪切面上的剪力，N；S——剪切面的面積，mm2。（2）剪切的強度計算為了保證桿件在外力的作用下能正常的工作，桿件受到的切應(yīng)力必須小于材料的許用切應(yīng)力[]，即=FQ/S[]注意：[]的取值與許用拉應(yīng)力[R]有關(guān)。對塑性材料，[]=（0.6~0.8）[R]；對脆性材料，取[]=（0.8~1.0）[R]。根據(jù)剪切的強度計算公式，可以計算以下三類工程問題：①校核剪切強度是否足夠；②求出剪切面的最小面積；③確定剪切的最大許可載荷。結(jié)論：如果是應(yīng)用于剪斷桿件，則切應(yīng)力必須大于許用切應(yīng)力，即>[]，方能將材料切斷。例6-42.擠壓的強度計算（1）擠壓應(yīng)力作用于擠壓面上的擠壓力引起的應(yīng)力稱為擠壓應(yīng)力。擠壓力垂直于擠壓面，擠壓變形產(chǎn)生的應(yīng)力是正應(yīng)力。擠壓應(yīng)力用Rjy表示。其計算公式為Rjy=Fjy/Sjy式中Rjy——擠壓面上的擠壓應(yīng)力，MPa；Fjy——擠壓面上的擠壓力，kN；Sjy——擠壓面的面積，mm。注意：圓柱擠壓面的面積等于半圓柱的正面投影面積，即Sjy=dt，t為圓柱擠壓面的高度。（2）擠壓的強度計算為了能使桿件正常工作，滿足桿件擠壓強度的條件是Rjy=Fjy/Sjy[Rjy]注意：擠壓的許用應(yīng)力[Rjy]的取值與許用拉應(yīng)力有關(guān)系。對塑性材料，取[Rjy]=（1.5~2.5）[R]；對脆性材料，取[Rjy]=（0.9~1.5）[R]。結(jié)論：如果兩擠壓面的材料不同，只要對許用擠壓應(yīng)力[Rjy]較小的材料進行擠壓強度校核即可。擠壓強度條件也同樣可以解決上述三類工程問題。例6-5課堂練習小結(jié)：1.剪切與擠壓的概念。2.剪切與擠壓的強度計算方法。職業(yè)技術(shù)學院教師授課教案20/20學年第學期課程汽車機械基礎(chǔ)章節(jié)課題第六章材料力學基礎(chǔ)第4節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)授課方法講授所需教具多媒體課件授課時間月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)授課班級目的要求1.掌握圓軸扭轉(zhuǎn)的概念。2.掌握圓軸扭轉(zhuǎn)的外力偶矩、扭矩的計算方法。3.掌握圓軸扭轉(zhuǎn)的強度計算方法。舊知復習1.剪切與擠壓的概念。2.剪切與擠壓的強度計算方法。重點難點1.圓軸扭轉(zhuǎn)的外力偶矩、扭矩的計算方法。2.圓軸扭轉(zhuǎn)的強度計算方法。教學過程復習5分鐘第4節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)30分鐘課堂練習5分鐘小結(jié)5分鐘課后作業(yè)教學后記職業(yè)技術(shù)學院授課教案附頁第2頁教學內(nèi)容舊知復習：1.剪切與擠壓的概念。2.剪切與擠壓的強度計算方法。講授新課：第六章材料力學基礎(chǔ)第4節(jié)圓軸的扭轉(zhuǎn)一、圓軸的扭轉(zhuǎn)的概念在汽車傳動中，有許多承受扭轉(zhuǎn)的桿件，例如圖6-16所示的汽車方向盤的傳動桿和圖6-17所示的汽車底盤的傳動軸AB。工作時桿件承受繞軸線轉(zhuǎn)動的力偶作用，發(fā)生扭轉(zhuǎn)變形。桿件受扭轉(zhuǎn)時受力的特點：桿件的兩端作用大小相等、方向相反，且作用面與軸線垂直的力偶。變形的特點：桿件的任意兩個橫截面都繞軸線作相對轉(zhuǎn)動（這種變形形式稱為扭轉(zhuǎn)）。把發(fā)生扭轉(zhuǎn)的桿件稱為軸。為了方便研究扭轉(zhuǎn)變形，僅單獨考慮扭轉(zhuǎn)引起的變形，不考慮其他變形的影響。

二、圓軸扭轉(zhuǎn)的外力偶矩、扭矩計算1.外力偶矩外力偶矩的大小根據(jù)理論力學的計算公式：m=9550式中m——外力偶矩，N·m；P——軸傳遞的功率，kW；n——軸的轉(zhuǎn)速，r/min。2.扭矩圓軸扭轉(zhuǎn)時，任一橫截面上的內(nèi)力偶矩稱為扭矩，用T表示。求解橫截面上內(nèi)力偶矩的方法仍然用截面法。如圖6-18所示的圓軸兩端受到外力偶矩M的作用，假想用截面m—m截開，取左段作為研究對象。由于平衡作用，在截面n—n上必定也有一個平衡力偶T，它是右段對左段的作用，所以有以下平衡方程：=0T－M=0得T=M注意：如果取右段作為研究對象，所得到的扭矩與取左段的結(jié)果大小相等、方向相反。符合作用力與反作用力公理。扭矩正負號的判斷：利用右手法則來判斷。以右手彎曲的四指表示扭矩的方向，大拇指指向離開截面時的扭矩為正，反之為負，如圖6-19所示。例6-63.扭矩圖為了形象地表示各截面扭矩的大小和正負，用圖形表示扭矩隨截面位置的變化，這種圖形稱為扭矩圖。扭矩圖的畫法與軸力圖相似，平行于軸線的橫坐標x表示各截面的位置，垂直于軸線的縱坐標T表示相應(yīng)截面上的扭矩，正扭矩畫在x軸的上方，負扭矩畫在x軸的下方。注意：畫扭矩圖時各點的位置要與給定的位置對齊。三、圓軸扭轉(zhuǎn)的強度計算1.圓軸扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力圓軸扭轉(zhuǎn)的應(yīng)力大小與扭轉(zhuǎn)時的變形量有關(guān)。圖6-22a所示為圓軸扭轉(zhuǎn)前的狀態(tài)，取一段等截面的圓軸，在圓軸的表面畫出一組平行于軸線的縱向線和代表橫截面邊緣的圓周線，這樣在圓軸表面形成許多矩形。在垂直于軸線的平面內(nèi)施加力偶矩M，使軸產(chǎn)生變形，得到圓軸表面的變形情況，如圖6-22b所示。圖6-22b中的變形特點：（1）各圓周線繞軸線發(fā)生了相對轉(zhuǎn)動，但圓周線的形狀、大小和相互間的距離都沒有變化.（2）所有的縱向線都傾斜了同樣一個微小的角度γ，稱為扭轉(zhuǎn)角。原來的矩形都變成平行四邊形，但縱向線仍然為近似的直線。由此得出以下結(jié)論：（1）各圓柱的橫截面像剛性圓盤一樣繞軸線發(fā)生相對錯動，相鄰兩橫截面間的距離不變，橫截面上只有切應(yīng)力而無正應(yīng)力。（2）切應(yīng)力的大小與該點到圓心的距離成正比，圓心處的切應(yīng)力為零，如圖6-22c所示。圓軸扭轉(zhuǎn)時的最大切應(yīng)力：=式中——橫截面上的最大切應(yīng)力，MPa；T——橫截面上的扭矩，N·m；Wn——抗扭截面系數(shù)，mm3?？古そ孛嫦禂?shù)分實心軸和空心軸兩種：實心軸：Wn=0.2D3空心軸：Wn=0.2D3[1－()4]。式中D表示空心軸外圓的直徑，d表示空心軸內(nèi)孔的直徑。2.圓軸扭轉(zhuǎn)的強度計算為了保證圓軸扭轉(zhuǎn)時有足夠的強度，使圓軸能正常的工作，必須使扭轉(zhuǎn)產(chǎn)生的最大切應(yīng)力不超過材料的許用切應(yīng)力[]，即max=T/Wn[]許用切應(yīng)力[]的值可查設(shè)計手冊，其近似計算為：對于塑性材料，[]=（0.5~0.6）[R]；對于脆性材料：[]=（0.8~1.0）[R]；其中，[R]為材料的許用拉應(yīng)力。例6-7課堂練習小結(jié)：1.圓軸扭轉(zhuǎn)的概念。2.圓軸扭轉(zhuǎn)的外力偶矩、扭矩的計算方法。3.圓軸扭轉(zhuǎn)的強度計算方法。職業(yè)技術(shù)學院教師授課教案20/20學年第學期課程汽車機械基礎(chǔ)章節(jié)課題第六章材料力學基礎(chǔ)第5節(jié)直梁的彎曲授課方法講授所需教具多媒體課件授課時間月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)月日節(jié)授課班級目的要求1.了解平面彎曲的基本概念。2.知道梁彎曲變形內(nèi)力和應(yīng)力的計算方法。3.掌握梁的彎曲強度的計算方法。舊知復習1.圓軸扭轉(zhuǎn)的概念。2.圓軸