《数控机床结构与维护》教案

扬州高等职业技术学校

理论课程教案本

（2016—2017学年第二学期）

专业名称数控技术应用__________

课程名称数控机床结构与维护

授课教师陈玲玲

授课日期授课班级15209

授课课时2授课形式新授

授课章节

名称数控机床概述

PPT

使用教具

1、掌握数控机床的定义、分类

教学目的2、掌握闭环、开环、半闭环数控机床的工作原理

3、掌握点位控制数控机床的定位特点

教学重点几种数控机床的工作原理

教学难点

点位控制数控机床的定位特点

更新、补

充、删节

无

内容

课外作业书P35-(1/2/3)

教学后记教前记：让学生了解并掌握数控机床的相关概念与工作原理，对数

控机床有更深的了解。

板书设计

数控机床概述

一、数控机床的产生

二、数控机床的定义

三、数控机床的特点

1、适应性，2、适合加工复杂型面的零件，3、加工精度高、

加工质量稳定，4、自动化程度高

四、数控机床的分类

五、1、按工艺用途分

2、按加工路线分

3、按可控制联动的坐标轴分类

4、按控制方式分类

5、按加工方式分类

课堂教学安排

主要教学内容及步骤备注

一、课前引入

本课程研究对象为：机械

机械定义的变迁：

1、所谓机械就是移动重物时可以省力的物理装置。【罗马建筑师威

托洛威斯（公元前63〜公元14年）】了解

2、所谓机械就是指在搬运重物时起特殊作用的一组木制结构的设

备。【法国工程师泽伊辛格（17世纪初）】

3、机械或机构是一种人为的实物的组合体，人们可以借助它实现

省时省力的运动。【德国学者路易波尔多（18世纪初）】

4、所谓机械就是一种具有一定强度的物体的组合体，且借此组合

体能够做出规定的运动。【英国学者路洛克斯（18世纪）】

二、讲授新课

绪论

一、机械的组成

1、机器与机构

1）在人们的生产和生活中广泛地使用着各种类型的机器，以减

轻或代替人们的劳动，提高生产效率、产品质量和生产水平。机器

的种类繁多，结构形式和用途也各不相同。请看下面的例子：

以上这些都是机器。那么，机器的定义是什么？为什么说洗衣机是机器

呢？它有哪些组成部分？每部分的作用是什么？分析讲解

虽然这些机器的结构和用途各不相同，但总的来说，机器有三个共同的特

征：

（1）都是人为的各种实物体的组合；

（2）组成机器的各种实物体间具有确定的相对运动；

（3）可代替或减轻人的劳动，变换或传递能量、物料和信息。

凡具备上述三个特征的实物组合就称为机器。

机器是具有确定相对运动，可实现能量、信息转化和传递，又能做有

用的机械功的实物组合体。

通过对洗衣机的结构、运动及功能分析，可知，洗衣机满足机器的三个基

本特征，故属于机器。

洗衣机的主要组成部件如下：

传动部分（带传动）

动力部分（电动机）

控制部分

（洗涤定时器、

执行部分

（冲给）

支撑及辅助部分

（进水管、排水

加由与、总在管加幺立茄捻蜘

w1rV直接

电动机动〃都会—A传玫都会---►执行印台完成

掌握机器的组

成

土撞及州且力

in监、:由渴昭日日斐

机器的组版框架

类型特点应用举例

用以实现其他形式的能量与机

动力机器电动机、内燃机等

械能间的转换

各类机床、起重机、运

工作机器用来做机械功或搬运物品

输车辆等

照相机、打字机、计算

信息机器用来获取或变换信息

机、复印机等

机器的类型及应用举例

2）机构

机构也是人为实体的组合，各实体间具有确定的相对运动。但机构只具

备机器的前两个特征，而不具备第三个特征。

机构主要用来传递运动或变换运动形式。

3）机器与机构关系

机器由机构组成。一台机器可能由一个机构组成，也可能是多个机构的组

合。

4）机械

机械是机器和机构的统称。

二、零件和构件

1.零件分析零件与构

零件是机器中不可拆的制造的单元。如图所示内燃机连杆上的螺栓、连杆体、建之间的区别

连杆盖等。

2.构件

构件是机构中的运动单元体。如内燃机连杆。

二者关系：构件是运动的单元，而零件是制造的单元。构件可能由一个

零件组成，也可能是几个零件的刚性组合。如内燃机连杆是一个构件，而它

是由螺栓、连杆体、连杆盖等多个零件组成的。

二、零件的材料、结构和承载能力

1、机械零件的材料

材料：金属材料、非金属材料和复合材料

在工程机械中，金属材料的应用最为广泛，材料不同，制成的机械零件所表

现出来的特性也不同，

2、机械零件的机构

机械零件具有良好的机构工艺性，是指在既定的生产条件下，能够方便而

经济地生产出来，并便于装配成机器这一特性。

3、机械零件的承载能力

小区的电梯，如果乘坐的人过多就会报警，导致电梯无法正常工作，这就

是电梯的承载能力不足导致的。

正如电梯具有一定的承载能力限制一样，为了保证机械零件在载荷作用下

能够正常工作，必须要求每个零件都具有足够的承载能力。

三、摩擦、磨损和润滑

当在正压力作用下相互作用的两个物体受切向外力的影响而发生相对滑

动，或有相对滑动的趋势时，在接触面上就会产生抵抗滑动的阻力，这一自

然现象叫做麾翳，这时产生的阻力叫做领力。摩擦是一种不可逆过程，其

结果必然有能量损耗和摩擦表面物质的丧失或转移，即磨损。掌握概念

1、摩擦的分类

1）发生在物质内部，阻碍分子间相互运动的内摩擦；

2）相互接触的两个物体发生相对滑动或有相对滑动的趋势时，在接触表

面上产生的阻碍相对运动的外摩擦。

3）仅有相对滑动趋势的摩擦叫做静摩擦；

4）相对滑动进行中的摩擦叫做动摩擦。

5）根据位移形式中的不同，动摩擦又分为滑动摩擦与滚动摩擦。

2、如何利用摩擦

在工程和生活中摩擦有其有利的一面

例：举重运动员在抓举前要抹防滑的粉，从而增大手握杠杆的摩擦力

3、如何减少摩擦

运动副之间的摩擦将导致机件表面材料的逐渐丧失或转移，即形成磨损。

磨损会影响机器的效率，降低工作的可靠性，甚至使机器提前报废。

在摩擦面间加入润滑剂不仅可以降低摩擦，减轻磨损，保护零件不遭锈蚀，

而且在采用循环润滑时还能起到散温降热的作用。由于液体的不可压缩性，

润滑油膜还具有缓冲、吸震的能力。

三、课堂总结

本堂课主要分析了机械的概念，机器与机构的区别，零件与构件的区别，

摩擦、磨损、润滑的概念。

四、作业布置

补充习题

五、教后记

学生初次接触本课程，本次课主要先带学生了解本节课有哪些相关内容，

有哪些知识点要掌握，与实际生活中有没有相关联。

授课日期授课班级14209、14210、14211

授课课时2授课形式新授

授课章节第一章杆件的静力分析

名称§1-1力的概念与基本性质

使用教具举例、教具

教学目的理解力的概念与基本性质

教学重点力的概念与基本性质

教学难点力的概念与基本性质

更

充

内无

课外作业补充

本章节内容涉及一些物理知识，讲解时要边复习边强调新的内容，

教前思考让学生理解力的概念与基本性质。

板书设计

§1-1力的概念与基本性质

一、力的基本概念

二、力的基本性质

1、作用与反作用公理（公理1）

2、二力平衡公理（公理2）

3、力的平行四边形公理（公理3）

课堂教学安排

主要教学内容及步骤备注

I、复习

II、引入新课

力在人们的生产劳动和日常生活中随处可见。举例。

1、当小球在细绳的牵引下旋转时，其运动方向时刻都在发生

自由讨论

改变。

2、弹簧在重物的作用下会伸长，重物撤销后又会自动恢复原

长

3、当推力用力点在中间时一，木块向前移动；而当推力用力点

在上端时，木块可能翻倒。

皿、讲授新课

一、力的基本概念

1、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。(图1-1-1、图1-1-2讲解)

2、从实例推出：

(1)、力是物体间的相互作用。

(2)、力对物体的效应是使物体的运动状态发生变化或使物体

发生变形。

(3)、力对物体的效应取决于力的大小、方向和作用点，即力

的三要素。

力的作用点一一指物体间机械作用的位置。

力的大小一一反映物体间相互机械作用的强度,通过由力产生

的效应的大小来测定，如用弹簧秤、电子称等来测定，在国际单

位制中，力的单位是牛顿，简称牛（N）。

力的方向一一指静止物体在该力作用下可能产生的运动（或运

动趋势）的方向。沿该方向画出的直线称为力的作用线。

工程应用：夹紧力作用点的选择（图1-1-3）

二、力的基本性质

力的可传性：作用于刚体上的力可沿其作用线移动到该刚体上

任一点，而不改变此力对刚体的作用效果。

F-----F

初中物理的知

ABA1B识，学生能够接

o-受.

//////////////////////////////zy

1、作用与反作用公理（公理1）

图1-1-4讲解

作用与反作用公理--两个物体间的作用力与反作用力总是同

时存在、同时消失，且大小相等，方向相反，其作用线沿同一

直线分别作用在两个物体上。

2、二力平衡公理（公理2）

图1-1-5讲解

二力平衡公理--作用在同一个物体上的两个力，使刚体平衡的

必要且充分条件是这两个力大小相等、方向相反，且作用在同

一条直线上。

注意：二力平衡只适用于刚体。

刚体一一指在力的作用下不变形的物体。举例：如果是非刚体,

如绳索，当受到等值、反向、共线的两个压力作用就不能保持

平衡。（图1-1-6）

受力平衡：如果物体在力的作用下，其运动状态不发生改变。

工程应用：巧拆锈死螺母（图1-1-7）

3、力的平行四边形公理（公理3）

图1-1-8讲解

力的平行四边形公理一一作用于物体上同一个点的两个力，可

以合成一个力，合力作用于该点上，其大小和方向可用以这两

个力为邻边所构成的平行四边形的对角线来表示。

推论（三力平衡汇交原理）：若作用于物体同一平面上的三个互不平

行的力使物体平衡，则它们的作用线必汇交于O点。

IV、巩固练习

V、课堂小结

一、力的基本概念

二、力的基本性质

VI、作业布置

补充

VII、教后记

本次课主要是初中的物理方面的知识，以激发学生的学习兴趣

为主.

授课日期授课班级14209、14210、14211

授课课时2授课形式新授

第一章杆件的静力分析

授课章节

名称

§1-2力矩、力偶、力的平移

多媒体

使用教具

教学目的了解力矩、力偶、力向一点平移的结果。

教学重点力矩的分析计算

教学难点力矩的分析计算

更新、补

无

充、册！1节

内容

课外作业补充

力的平移是一个难点，学生很容易搞错,应反复练习.

教学后记

板书设计

第一章杆件的静力分析

§1-2力矩和力偶

一、力矩

二、合力矩定理

三、力偶和力偶矩

课堂教学安排

主要教学内容及步骤备注

I、复习提问

1、什么是力？

2、力的三要素是什么？

3、力的作用与反作用公理是什么？

4、力的二力平衡公理是什么？

5、力的平行四边形公理是什么？

II、引入新课

图1-2-1,图1-2-2

IIL讲授新课

第一章杆件的静力分析

§1-2力矩和力偶

一、力矩

1、力对点的矩(以扳手拧螺母为例)

矩心：点0

力臂：。点到力/作用线的垂直距离。

力F对点O的矩：力的大小F与力臂h的乘积冠以适当的正

负号，用符号Mo(F)表示。

正负号说明力矩的转向，规定力使物体绕矩心作逆时针方向转

动时，力矩取正号，反之取负号，力矩的单位常取N・m或kN・m.

例:扳手拧紧物体

图形分析讲解，

加深印象.

1、合力矩定理

平面汇交力系的合力对平面内任意点的矩，等于力系中各分

力对同一点力矩的代数和。

MO(F)=Mo(F/)+Mo(B)+M0(FO+-+MO(FZ)

其中，F=F1+F2+F3+―+Fi=EFi

一个力系的合力对某点的矩等于该力系中各分力对该点的矩

作用效果之和，此为合力矩定理。

例：一对齿轮啮合受力分析：(在上图)

2、力矩的平衡条件

图1-2-3讲解

Mo(%)=R・aM0(FB)=FB»b

Mo(&)+M)(a)=0

绕定点转动的物体平衡的条件是：各力对转动中心O点的矩

的代数和等于零，即合力矩为零。

M)(B)+Mo(&)+M)(尸3)+…+Mo(工)=0或XM。(Fn)

工程应用：双动气缸均压式夹紧装置(图1-2-4)

二、力偶

观察思考(图1-2-5)

1、力偶的概念

力偶一一类似图1-2-5中这样一对等值、反向且不共线的平行

力称为力偶，用符号（F、F9表示。

力偶臂一一两个作用线之间的垂直距离。

实验表明：力偶对物体只能产生转动效应，且当力或力偶越大

时，力偶使刚体的转动效应就越显著。

力偶的作用面一一两个力的作用线所决定的平面。

力偶矩一一在平面问题中，将力偶中一个力的大小和力偶臂的

乘积冠以正负号作为力偶对物体转动效应的度量，用M或

M（F,F5）表示：M=±F«d

力偶矩是代数量，一般规定:使物体逆时针转动的力偶矩为正,

反之为负。力偶矩的单位是N・m,读作“牛米”

2、力偶的特性

（1）力偶中的两个力在力偶的平面内任意坐标轴上的投影

的代数和等于零，因而力偶无合力，同时也不能和一个

力平衡，力偶只能用力偶来平衡。

（2）力偶对其作用面内任意点的矩恒为常数，且等于力偶

矩，与矩心得位置无关。

推论1：力偶在其作用面内任意移动和转动，而不改变它对物

体的作用效果（图1-2-6）o

推论2：同时改变力偶中力的大小和力偶臂的长短，只要力偶

矩的大小和力偶的转向不变，就不会改变力偶对物体效果。

三、力向一点平移

观察思考（图1-2-7）

例:转动方向盘

(1)力偶的等效处理

力可以平行移动到刚体内任意点0,但是，平移后必须附加一

个力偶，其力偶矩的大小等于原力对O点的力矩值。

力的平移定理一一若想将作用在刚体某点上的力平移到刚体上

的任意点而不改变原力的作用效果，则必须同时附加一个力偶，

这个力偶的力矩等于原来的力对新作用点的矩。

工程应用(图1-2-9)

IV、巩固练习

V、课堂小结

重点分析了力矩和力偶的定义，以及大小的表达方式，和正

负号的规定，分析了力偶的等效，力的平移要附加力偶的原理。

W、作业布置

补充

VII、教后记

力的平移学生的接受难度比较大,要加大课后的习题的练习力

度.

授课日期授课班级14209、14210、14211

授课课时2授课形式新授

第一章杆件的静力分析

授课章节

§1-3约束、约束力、力系和受力图的应用

名称

（共4课时，此为1、2课时）

使用教具举例、教具

1、了解约束、约束力、力系。

教学目的

2、能作杆件的受力图。

教学重点杆件的受力图

教学难点杆件的受力图

更新、补

充、册！1节

无

内容

课外作业补充

本章节内容涉及一些物理知识，讲解时要边复习边强调新的内容，

教前思考让学生理解力的概念与基本性质。

板书设计

第一章杆件的静力分析

§1-3约束、约束力、力系和受力图的应用

一、约束和约束反力

1、约束和约束反力

2、常见的约束及其约束力

课堂教学安排

主要教学内容及步骤备注

I、复习提问

1、利用力矩的平衡条件解题

2、画出力偶的等效图

II、引入新课

图1-3-1讲解

III、讲授新课

第一章杆件的静力分析

§1-3约束、约束力、力系和受力图的应用

一、约束和约束反力

1、约束和约束反力

约束一一对非自由物体的限制称为〜掌握概念

约束力一一当物体沿约束所能限制的方向有运动趋势时一，约束为

了阻止物体的运动，必然对物体产生力，如图1-3-1.

2、常见的约束及其约束力（表1-3-1讲解）

例1：判断链条AB和AC的受力。

例2:思考图中球的受力和杆的受力

图形分析，学生

自主分析

例3：曲柄与连杆用销联接，连杆与活塞也用销联接，思考两

个销的受力情况是否相同。

通过以上各种约束实例得出小结：

1、柔性约束是限制物体沿柔索伸长方向运动，只能给物体提

供拉力。

2、光滑接触面约束力的作用线，沿接触面公法线方向，指向

被约束物体，恒为压力。

3、钱链约束：

A、钱链约束：固定较链约束反力的方向随转动零件所处的

位置的变化而变化，通常可用两个相互垂直的分力表示，约束反

力的作用线必定通过钱链的中心。

B、活动较链在不计摩擦的条件下，支座只能限制构件沿支

承面垂直方向的运动，故活动较链支座的约束反力必定通过较链

中心，并与支承面相垂直。

4、固定端约束可阻止被约束物体作任何移动和转动，所以除存在

互相垂直的约束反力外，还存在一个阻止其转动的力偶矩。

IV、巩固练习

V、课堂小结

各种约束反石的画法，要能很好的区别各种约束的特点和他们的

约束反力的应用

VI、作业布置

补充

VII、教后记

约束部分,具体的分析学生会存在问题.

授课日期授课班级14209、14210、14211

授课课时2授课形式新授

第一章杆件的静力分析

授课章节

§1-3约束、约束力、力系和受力图的应用

名称

（共4课时，此为3、4课时）

使用教具举例、教具

1、了解约束、约束力、力系。

教学目的

2、能作杆件的受力图。

教学重点杆件的受力图

教学难点杆件的受力图

更新、补

充、册！1节

无

内容

课外作业补充

本章节内容涉及一些物理知识，讲解时要边复习边强调新的内容，

教前思考让学生理解力的概念与基本性质。

板书设计

第一章杆件的静力分析

§1-3约束、约束力、力系和受力图的应用

二、力系

三、杆件的受力分析与受力图

课堂教学安排

主要教学内容及步骤I_&

I、复习

1、利用力矩的平衡条件解题

2、画出力偶的等效图

II、引入新课

图1-3-1讲解

皿、讲授新课

第一章杆件的静力分析

§1-3约束、约束力、力系和受力图的应用

二、力系

力系一一作用在物体上所有的力。

在工程中，作用在物体上的力系有多种形式。

平面力系——如果力系中的各力在同一平面内，则称~

空间力系一一如果力系中的各力不作用在同一平面内，则称为

平面力系分平面汇交力系、平面平行力系和平面一般力系，

平面力系的分类与力学模型见表1-3-2

表1-3-2讲解

三、杆件的受力分析与受力图

1、物体的受力图一一这种画有隔离体及其所受的全部作用力

的简图，称为〜。

2、画受力图的步骤一般如下。

A、确定研究对象，取分离体。

B、在分离体上画出全部主动力。

C、在分离体上画出全部约束反力。

3、提示

A、若机构中有二力构件，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，这样由简到难便于掌握。

B、凡未说明或图中未画出重力的就是不计重力；凡未提及摩擦，接触面视为光滑。

C、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。作用力的方向确定了，反作用力的方向就不能随便假设，一定要符合作用于

例2：重量为G的球用绳挂在光滑的铅直墙上，画出此球的受力

V、课堂小结

二、力系

三、杆件的受力分析与受力图

VI、作业布置

补充

W、教后记

本次课是在前次课的基础上，对约束部本作根深入的分析

讲解,让学生对于概念性的东西能跟透彻的掌握.

授课日期授课班级14209、14210、14211

授课课时2授课形式新授

第一章直杆轴向拉伸与压缩

授课章节§2-1直杆轴向拉伸与压缩

名称

2-2直杆轴向拉伸与压缩时的应力分析（一）

使用教具举例、教具

1、理解直杆轴向拉伸与压缩的概念。

教学目的

2、了解内力、应力、变形、应变的概念

轴向拉伸与压缩的概念。

教学重点

内力、应力、变形、应变的概念

教学难点轴向拉伸与压缩的特点

更解

补

充3

、

内

容无

课外作业补充

本节为材料力学的开篇内容，引导学生初步建立强度、刚度、稳定

性的和将要研究的四种变形的概念，以帮助学生对本章将要学习的

教前思考

知识有个总体的认识。

板书设计

2-1直杆轴向拉伸与压缩

2-2直杆轴向拉伸与压缩时的应力分析

一、内力

二、应力

课堂教学安排

轴向拉伸和压缩变形的特点：

（1）受力特点：作用于杆件两端的外力大小相等，方向相反,

作用线与杆件轴线重合。外力的合力作用线与杆的轴线重合。变形特点要求

掌握

（2）变形特点：杆件变形是沿轴线方向伸长或缩短。

（3）构件特点：均为等截面直杆。

2-2直杆轴向拉伸与压缩时的应力分析（一）

一、内力

1.内力的概念

因外力作用而引起的杆件内部之间的相互作用力，称为附加内

力，简称内力。

内力是外力作用引起的，不同的外力会引起不同的内力，轴向

拉、压变形时的内力称为轴力。

截面上的内力

为轴力一一与

轴线重合

二、应力

工程上常用应力来衡量构件受力的强弱程度。

应力一一构件在外力作用下，单位面积上的内力。某个截面上,

与该截面垂直的应力称为正应力，与该截面相切的应力称为切应

力

由于拉伸或压缩时内力与横截面垂直，故其应力为正应力（。）,

应力单位：兆帕（MPa）。

1Pa=lN/m2,1MPa=lN/mm2

1SEa（吉帕）=103MBi=106kEsi=lO9Pa

山、课堂小结

1、轴向拉伸与压缩

2、内力

3、应力

VI、作业布置

补充

VII、教后记

基本概念的掌握为主,学生容易掌握。

授课日期授课班级14209、14210、14211

授课课时2授课形式新授

授课章节

2-2直杆轴向拉伸与压缩时的应力分析（二）

名称

使用教具举例、教具

教学目的掌握截面法计算内力

教学重点截面法计算内力

教学难点截面法计算内力

更

充

内无

课外作业补充

应力是强度计算的基础，应重点介绍强度正应力的分布规律和计算

教前思考方法

板书设计

2-2直杆轴向拉伸与压缩时的应力分析（二）

一.内力的计算一一截面法

二、变形与应变

课堂教学安排

主要教学内容及步骤备注

I、复习

1、应力

2、内力

II、引入新课

截面上的内力

为轴力一一与

轴线重合

图形分析讲解

轴力

田、讲授新课

2-2直杆轴向拉伸与压缩时的应力分析（二）

一.内力的计算一一截面法

截面法计算内力

FN=F（合力FN的方向与图示方向相同）

取杆件的一部分作为研究对象，利用静力平衡方程求内力的方法

截面的解题法

称为截面法。

要求学生能够

截面法求内力的三个步骤为：截开~代替一平衡。掌握

关于轴力的正负有以下规定：当轴力指向离开横截面时，杆受拉,

规定轴力为正；反之，当轴力指向横截面时，杆受压，规定轴力

为负。即拉为正，压为负。

【例】如图所示为一液压系统中液压缸的活塞杆。作用于活塞杆

轴线上的外力可以简化为尸1=9.2kN,F2=3.8kN,尸3=5.4kN。试习题的分析讲

解，学生自主

求活塞杆横截面1—1和2—2上的内力。练习、教师分

析讲解

C)

液压缸活塞杆的受力分析

二、变形与应变

拉杆压杆

为了消除杆件长度的影响，通常以绝对变形除以原长得到单位

长度上的变形量一一线应变(相对变形)来度量杆件的变形程度,

用符号£表示：

£=△L/Lo=(Lu-Lo)/Lo

式中，，无单位，通常用百分数表示。对于拉杆，£为正值；对

于压杆，£为负值。掌握胡克定律

胡克定律：当杆件横截面上的正应力不超过一定限度时，

杆的正应力。与轴向线应变£成正比。即：

常数E材料的弹性模量，是衡量材料抵抗弹性变形能

力的一个指标。材料的E值越大，变形越小。

IV、巩固练习

观察思考

如图所示，两根材料一样、横截面面积不同的杆件，所受外力相

同，想一想，随着外力的增大，哪一根杆件先断？

不同横截面杆件受力

V、课堂小结

一.内力的计算一一截面法

二、变形与应变

VI、作业布置

补充

VII、教后记

截面法学生不容易理解，要加深习题的分析讲解。

授课日期授课班级14209、14210、14211

授课课时2授课形式新授

第二章直杆的基本变形

授课章节

名称

2-3材料的力学性能

使用教具举例、教具

1.了解材料的力学性能及其应用。

2.在万能试验机上观察：在静载荷作用下，对低碳钢拉伸、铸铁进

教学目的

行拉伸、压缩试验时的现象，记录试验过程和结果，解释力学性能。

教学重点材料的力学性能及其应用

教学难点拉伸、压缩时的应力---应变曲线

更新、补

充、删节

无

内容

课外作业补充

采用多媒体教学，以增强学生的感性认识，加深学生对材料力学性

教前思考能的理解，巩固课堂所学知识。

板书设计

2-3材料的力学性能

一、材料的力学性能及其应用

1.强度及其应用

2.塑性及其应用

3.硬度及其应用

4.冲击韧性及其应用

二、静载拉压力学试验

1.拉伸时的应力一应变曲线

2.压缩时的应力一应变曲线

课堂教学安排

主要教学内容及步骤备注

［、课程导入

导出力学性能的概念（强度、塑性、硬度），然后转入对具体力

学性能指标的介绍讲解.

II、讲授新课

2-3材料的力学性能

一、材料的力学性能及其应用

机械零件或工具在使用过程中往往要受到各种形式外力的作

用，这就要求制成零件或工具的金属材料必须具有承受机械载荷

而不超过许可变形或不被破坏的能力，这种能力就是材料的力学

性能。了解分类

'强度

塑性

金属材料在外力作用下表J砧由

现出来的力学性能指标：］蟆度

冲击韧性

〔疲劳强度

1.强度及其应用

强度一一金属在静载荷作用下抵抗塑性变形或断裂的能力。强

度的大小用应力表示。

‘抗拉强度

抗压强度

根据载荷的作用方式分类<抗剪强度

抗扭强度

I抗弯强度

2.塑性及其应用

塑性一一材料受力后断裂前产生塑性变形的能力。

「断后伸长率A（试样拉断后，标距

的伸长量与原始标距之比的百分

塑性衡量J率）

,断面收缩率Z（试样拉断后，缩颈处

面积变化量与原始横截面面积之比的

I百分率）

3.硬度及其应用

硬度一一材料抵抗局部变形，特别是塑性变形、压痕或划痕的

能力。它是衡量材料软硬程度的指标。硬度越高，材料的耐磨性

越好。

4.冲击韧性及其应用

冲击韧性一一金属材料抵抗冲击载荷作用而不被破坏的能力。

二、静载拉压力学试验

1.拉伸时的应力一应变曲线

（1）低碳钢

根据等截面直杆的低碳钢材料拉伸试验所得应力一应变曲线

掌握拉伸时的

图，拉伸过程可分为弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段和缩颈应变曲线

阶段。

低碳钢拉伸时的应力一应变曲线

1）比例极限

。点是应力与应变成正比的最高点，与a点相对应的应力值称

为比例极限。

/点所对应的应力是材料只出现弹性变形的极限值，称为

弹性极限。

2）屈服强度

屈服一一应力几乎不变，应变却不断增加，从而产生明显的塑

性变形的现象。

屈服阶段一一材料出现屈服现象的过程。

屈服强度一一当金属材料呈现屈服现象时，金属材料发生塑性

变形而力不增加的应力点。

3）抗拉强度

抗拉强度（Km）——应力一应变曲线中强化阶段的最高点d

所对应的应力值，是试件断裂前能承受的最大应力值。

（2）铸铁

没有明显的直线阶段和屈服阶段，在应力不大的情况下就突然

断裂。抗拉强度Rm是衡量脆性材料的唯一指标。

2.压缩时的应力一应变曲线

低碳钢

低碳钢在压缩时的比例极限、屈服强度和弹性模量均与拉伸时

大致相同。但在达到屈服强度以后，不存在抗拉强度。

掌握压缩时的

应变曲线

低碳钢压缩时的应力一应变曲线

IV、巩固练习

现有低碳钢和铸铁两种材料组成的构架，如图所示，若杆件2

选用低碳钢，杆件1选用铸铁，你认为合理吗？为什么？

分析讲解

物纪

m、课堂小结

1、静载拉压力学试验

2、材料的力学性能及其应用

IV、作业布置

补充

V、教后记

本部分内容主要是图形的分析讲解，很多的概念需要学生进行

记忆。

授课日期授课班级14209、14210、14211

授课课时2授课形式新授

授课章节第二章直杆的基本变形

名称

2-4直杆轴向拉伸与压缩时的强度计算

使用教具举例、教具

了解直杆轴向拉伸和压缩时的强度计算。

教学目的

教学重点危险应力和工作应力的概念及相互关系，许用应力和安全系数的概念。

教学难点利用强度条件方程进行强度计算

更

充

内无

课外作业补充

本次课的概念比较抽象，教学时可以以复习提问的形式帮助学生回

教前思考顾有关材料力学性能的知识，以便学生更好地理解许用应力的概念。

板书设计

§2-4直杆轴向拉伸和压缩时的强度计算

一、危险应力和工作应力

二、许用应力和安全系数

1.许用应力［

2.安全系数n——构件工作的安全储备

三、强度条件及其计算

1.校核强度

2.选择截面尺寸

3.确定许可载荷

课堂教学安排

主要教学内容及步骤备注

I、复习

复习应力的概念

II、引入新课

学生思考什么是危险应力、工作应力、许用应力

m、讲授新课

§2-4直杆轴向拉伸和压缩时的强度计算

一、危险应力和工作应力

工作应力——构件工作时由载荷引起的实际应力。

工作应力仅取决于外力和构件的几何尺寸。以讨论的方式

引出概念

危险应力（。°）一一工程上把材料丧失正常工作能力的应力。

正常工作一一指构件不发生塑性变形或断裂现象。

塑性材料，因塑性材料达到屈服强度ReL时，材料将产生较大

塑性变形或断裂，所以=ReL。

脆性材料，因脆性材料达到抗拉强度Rm时，材料将产生

较大塑性变形或断裂，所以=Rm。

二、许用应力和安全系数

1.许用应力［内

可把危险应力。。除以大于1的系数〃，并将所得的结果作为

材料的许用应力，用［内表示，即：

［（7］=a°In

2.安全系数n——构件工作的安全储备

塑性材料和脆性材料的安全性能指标

三、强度条件及其计算

正常工作条件：最大正应力（工作应力）不超过材料在拉伸（压

缩）时的许用应力［刃。

拉压强度条件方程：

1.校核强度

校核强度一一在杆件材料的许用应力［内、截面面积A以及所

受的载荷都已知的条件下，验算杆件的强度是否足够，即用强度

条件判断杆件能否安全工作。

【例】一台所受重力为710N的电动机，采用M8吊环，螺

钉根部直径d=6.4mm,如图所示，已知许用应力［o］=40MPa,问

起吊电动机时，吊环螺钉是否安全？（不考虑圆环部分）

习题分析讲解

忸

吊环螺钉受力分析

2.选择截面尺寸

若已知杆件所受载荷和所用材料，根据强度条件，可以确定该

杆件所需横截面面积，其值为：

3.确定许可载荷

已知杆件尺寸（即横截面面积A）和材料的许用应力［内，根

据强度条件，可以确定该杆件所能承受的最大轴力，其值为：

FNW[cr]•A

由此及静力学平衡关系可确定构件或结构所能承受的最大载

荷。

IV、巩固练习

如图所示，钢质拉杆承受载荷Q20kN,若材料的许用应力

[<7]=100MPa,杆的横截面为矩形，且b=2m试确定。与。的最

小值。

钢质拉杆受力分析

V、课堂小结

1、危险应力和工作应力

2、许用应力和安全系数

3、强度条件及其计算

VI、作业布置

补充

VII、教后记

本部分的内容的难度比较大，掌握概念为主。

授课日期授课班级14209、14210、14211

授课课时2授课形式新授

授课章节§2-5连接件的剪切与挤压

名称

使用教具举例、教具

1、理解连接件的剪切与挤压的概念。

教学目的

2、会判断连接件的受剪面与受挤面。

教学重点剪切与挤压的概念

教学难点判断连接件的受剪面与受挤面

更

充

内无

课外作业补充

本次课利用多媒体跟学生分析清楚受剪面与受挤面

教前思考

板书设计

§2-5连接件的剪切与挤压

1.剪切变形的定义

2.剪切变形的特点

3.受剪面的判断

二、挤压

1.挤压变形的定义

2.挤压面的判断

课堂教学安排

主要教学内容及步骤备注

观察什么是剪

切？

II、讲授新课

§2-5连接件的剪切与挤压

1.剪切变形的定义

当构件工作时，连接件的两侧面上受到一对大小相等、方向相

反、作用线平行且相距很近的外力作用，这时两力作用线之间的

截面发生相对错动，这种变形称为剪切变形。

产生相对错动的截面称为剪切面，它平行于作用力的作用线,

位于构成剪切的两力之间。

2.剪切变形的特点

(1)受力特点：作用在构件两侧上的外力的合力大小相等，方向

相反，作用线平行且相距很近。

(2)变形特点：介于两作用力之间的各截面，有沿作

用力方向发生相对错动的趋势。

3.受剪面的判断

叟影后位・

变彩扁位置

剪切变形的特点

二、挤压

1.挤压变形的定义

挤压变形一一连接件和被连接件接触面相互压紧的现象。

连接件发生剪切变形的同时都伴随着挤压变形。挤压力过大时，在接触面的

局部范围内将发生变形，或被压溃。

挤压破坏一一因挤压力过大，连接件接触面出现局部变形或压溃的现象。

挤压面（用y）——连接件与被连接件相互接触并产生挤压的面。挤压面上

的作用力称为挤压力。

挤压应力（ojy）——挤压面上由挤压引起的应力。

螺栓连接中的桥压破杯

2.挤压面的判断

挤压面的计算面积Ajy需根据挤压面的形状来确定。键连接中，挤压面为

平面，则挤压面的计算面积按实际接触面积计算，即：

对于销钉、钾钉等圆柱形连接件，其挤压面为半圆柱面，则挤压面的计算

面积为半圆柱的正投影面积，即：

挤压面的判断

在分析和计算连接件的剪切面与挤压面时应注意：

(1)剪切面与外力方向平行，作用在两连接件的错动处。

(2)挤压面与外力方向垂直，作用在连接件与被连接件的接触处。

分析工程应用

无毛刺冲乳的橡胶冲大

IV、课堂小结

1、剪切

2、挤压

VI、作业布置

补充

VII、教后记

剪切和挤压面的判断存在问题，要加大习题的分析讲解力度。

授课日期授课班级14209、14210、14211

授课课时2授课形式新授

授课章节§2—6圆轴扭转

名称

使用教具举例、教具

1.理解圆轴扭转的概念。

教学目的

2.了解圆轴扭转时横截面上切应力的分布规律。

教学重点横截面上切应力的分布规律

教学难点横截面上切应力的分布规律

更

充

内无

课外作业补充

本章节内容涉及一些物理知识，讲解时要边复习边强调新的内容，

教前思考让学生理解力的概念与基本性质。

板书设计

§2—6圆轴扭转

一、圆轴扭转的概念与特点

二、圆轴扭转时横截面上应力的分布规律

课堂教学安排

主要教学内容及步骤备注

I、复习

1、剪切

2、挤压

II、讲授新课

§2—6圆轴扭转

一、圆轴扭转的概念与特点

扭转变形一一当直杆受到垂直于杆件轴线平面内的力偶作用

时，杆件各横截面间发生相对转动的变形形式。

桥式起i■机的传勃轴

图形分析

传劫轴及其发生扭转变形时的受力荷化

从受力来看，在杆件两端垂直于杆轴线的平面内作用一对大小

相等、方向相反的外力偶矩。从变形来看，各横截面绕轴线发生

相对转动。

在工程实际中，作用于轴上的外力偶矩：

M=9550P/n

式中，M——外力偶矩(N・m)

P——轴传递的功率(kW)

n----轴的转速(r/min)

在确定外力偶矩的转向时,应注意主动轮的输入力偶矩为主动

力偶矩，其转向与轴的转向相同；从动轮的输出力偶矩为阻力偶

矩，其转向与轴的转向相反。

二、圆轴扭转时横截面上应力的分布规律

(1)由于圆轴相邻横截面间的距离不变，即圆轴没有纵向变形发

生，所以横截面上没有正应力。

(2)各纵向线同时倾斜了相同的角度；各横截面绕轴线转动了不

同的角度，相邻截面产生了相对转动并相互错动，发生了剪切变

形，所以横截面上有切应力。

(3)因半径长度不变，故切应力方向必与半径垂直。

横截面上切应力的分布规律

m、课堂小结

1、圆轴扭转的概念与特点

2、圆轴扭转时横截面上应力的分布规律

VI、作业布置

补充

VIL教后记

扭转的图形分析，要求学生能够掌握。

授课日期授课班级14209、14210、14211

授课课时2授课形式新授

第二章杆件的静力分析

授课章节

名称§2—7直梁弯曲

使用教具举例、教具

1.理解直梁弯曲的概念

教学目的

2.了解纯弯曲时横截面上正应力的分布规律。

教学重点纯弯曲时横截面上正应力的分布规律

教学难点纯弯曲时横截面上正应力的分布规律

更新、补

充、删节

无

内容

课外作业补充

本章节内容涉及一些物理知识，讲解时要边复习边强调新的内容，

教前思考让学生理解力的概念与基本性质。

板书设计

§2—7直梁弯曲

一、直梁弯曲的概念与特点

弯曲变形

梁

二、纯弯曲时横截面上正应力的分布规律

1.纯弯曲

2.中性轴与中性层

3.正应力的分布规律

课堂教学安排

主要教学内容及步骤