汽车机械基础教案设计单元1-2静力学-极限与配合

备课时间1授课时间年月日第周

授课课时2授课形式集体授课

授课章节

绪论

名称

1、熟悉课程研究的对象和内容

教学目的

2、了解课程性质和基本要求

教学重点机器的组成、分类

教学难点机器、机构的区分

教学方法案例教学法、讲授法、讨论法

使用教具三角板、课件

板书设计

绪论1、机器的分类

一、本课程研究的对象和内容①动力机器

1、机器的组成②工作机器。

(1)动力部分③信息机器

(2)传动部分

(3)工作部分二、本课程的性质、任务和基本要求

(4)控制部分1、课程性质

任何复杂的机器都是由若干组机构按一定2、课程任务

规律组合而成。

①零件

②构件

③机构

④机械

主要教学内容及步骤

绪论

I新课导入

汽车是人类重要的交通工具，汽车机械是机械工业的重要组成部分。

II新课学习

一、本课程研究的对象和内容

汽车主要由发动机、底盘、车身和电气等四大部分组成。

（1）发动机要完成能量转换、实现工作循环，保证长时间连续正常工作，就

必须具备一些机构和系统，如汽油机主要是由曲柄连杆机构、配气机构、燃

料供给系、冷却系。润滑系、点火系和启动系组成。

（2）底盘是将发动机输出的动力驱使汽车运动，并按驾驶员的操纵而正常行

驶的部件，由传东系、行驶系、转向系和制动系组成。

（3）车身是驾驶员工作及容纳乘客和货物的场所。

（4）电气是指汽车上的用电设备和供给设备用电的电源。它由电源、发动机

起动系和点火系、照明和信号装置、空调、仪表和报警系统、辅助电气及现

代汽车电子控制装置等组成。

1、机器的组成

（1）动力部分：是工作机动力的来源，最常见的是电动机和内燃机。

（2）传动部分：联接动力部分和工作部分的中间部分。功用是将动力部分提

供的机械能以动力和运动的形式传递给工作部分。

（3）工作部分：完成预定的动作，位于传动线的终点。

（4）控制部分：奥郑机器的启动、停止和正常协调动作。

任何复杂的机器都是由若干组机构按一定规律组合而成。

①零件

②构件

③机构

④机械

1、机器的分类

①动力机器：实现能量的转换（如内燃机、蒸汽机、电动机）。

②工作机器：完成有用功（如机床）。

③信息机器：完成信息的传递与变换（如复印机、传真机等）。

二、本课程的性质、任务和基本要求

1、课程性质

本课程是中等学校汽车运用和汽车维修专业核心课程之一。

主要教学内容及步骤

2、课程任务

①熟悉汽车采用机构的工作原理特点、应用的基本知识

②熟悉通用零件的结构、特点、标准，了解通用零件的选用基本方法。

③熟悉汽车液压传动的工作原理及组成，了解液压基本元件的工作原理、

结构特点及选用方法。

④初步具有与本课程有关的解题、运算、绘图和使用技术资料的技能。

m复习

汽车的组成、机器的组成、课程任务。

IV作业

汽车由哪几部分组成，分别起什么作用？

课

外

作

业

教

学

后

记

备课时间2授课时间年月日第周

授课课时2授课形式集体授课

授课章节模块一构件静力分析

名称课题一静力学的基本概念课题二静力学公理

1、了解力、力系、刚体的基本概念

2、掌握平衡的概念，分清静态平衡与动态平衡

教学目的

3、理解二力平衡的条件、加减平衡力系公理、作用力和反作用力公理

4、掌握力的平行四边形法则

教学重点掌握平衡的概念，分清静态平衡与动态平衡

教学难点掌握力的平行四边形法则

教学方法案例教学法、讲授法、讨论法

使用教具三角板、课件

板书设计

课题一静力学的基本概念课题二静力学公理

一、力的概念一、二力平衡条件

1、力的定义：力是物体间的相互作用。两个力大小相等，方向相反，并作用在同一

2、力的三要素：力的大小、力的方向、直线上。

力的作用点。二、加减平衡力系公理

3、力的单位：N/KNo在作用于刚体上的已知力系上，加上或减

二、力系的概念去任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的

所谓力系是指作用于物体上的一群力。作用效果。

三、刚体的概念推论：力的可传性：

刚体是指在力的作用下不产生变形的物三、作用与反作用定律

体，这是一个理想化的静力学模型。四、力的平行四边形法则

四、平衡的概念推论：三力平衡汇交定理

1、静态平衡

2、动态平衡

主要教学内容及步骤

模块一构件静力分析

课题一静力学的基本概念

I新课导入

生活中，任何物体都在受力的作用，而且不只一个力。

II新课学习

一、力的概念

1、力的定义：力是物体间的相互作用。

2、力的三要素：力的大小、力的方向、力的作用点。

3、力的单位:N/KNo

二、力系的概念

所谓力系是指作用于物体上的一群力。

根据力系中各力各力作用线的分布情况，将力系分为平面力系和空间力系两

大类。

三、刚体的概念

刚体是指在力的作用下不产生变形的物体，这是一个理想化的静力学模型。

四、平衡的概念

平衡是指物体相对于地面保持静止或作匀速直线运动的状态，是物体运动的

一种特殊形式。

3、静态平衡

4、动态平衡

课题二静力学公理

一、二力平衡条件

两个力大小相等，方向相反，并作用在同一直线上。

二、加减平衡力系公理

在作用于刚体上的已知力系上，加上或减去任一平衡力系，并不改变原力

系对刚体的作用效果。

主要教学内容及步骤

推论：力的可传性:

作用于刚体上的力，可以沿其作用线移至刚体内任意一点，而不改变该力

对物体的作用效果。力对刚体的效应与力的作用点在其作用线上的位置无关。

三、作用与反作用定律

作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用线相同，但同时分别作

用在两个相互作用的物体上。这个公理表明，力总是成对出现的，只要有作

用力就必有反作用力，而且同时存在，又同时消失。

四、力的平行四边形法则

作用在物体上同一点的两个力，可以合成一个合力。合力的作用点仍在该

点，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。

推论：三力平衡汇交定理

若刚体受到同平面内三个互不平行的力的作用而平衡时，则该三个力的作

用线必汇交于一点。

主要教学内容及步骤

m复习

力、力的三要素。

IV作业

力的定义是什么力有哪三要素？什么是力的可传递性？

课

外

作

业

教

学

后

记

备课时间3授课时间年月日第周

授课课时2授课形式集体授课

授课章节模块一构件静力分析

名称课题三静力学的基本概念

1、了解力、力系、刚体的基本概念

教学目的2、掌握平衡的概念，分清静态平衡与动态平衡

3、理解二力平衡的条件、加减平衡力系公理、作用力和反作用力公理

掌握平衡的概念，分清静态平衡与动态平衡

教学重点

掌握力的平行四边形法则

教学难点区分二力平衡与作用力和反作用力

教学方法案例教学法、讲授法、讨论法

使用教具三角板、课件

板书设计

课题三静力学的基本概念

三、力的平移定理

一、力矩

1、力矩的定义

2、力矩的方向

二、力偶和力偶矩

1、力偶的三要素：

力偶的大小、转向及作用面

2、力偶方向的规定：逆时针为正，

反之为负。

主要教学内容及步骤

模块一构件静力分析

课题三力矩与力偶

I新课导入

了解力矩、力偶的概念及力向一点平移的结果。在汽车各部件中，很多

零件属于旋转部件，或是采用了杠杆原理，为了研究这些零件的受力情况，

我们就需要学习力矩以及力偶的知识。

II新课学习

一、力矩

1、力矩的定义

力对构件作用的运动效应体现在构件的移动和转动，力的移动效应取决于

力的大小和方向，力的转动效应则是用力矩来度量的。

力F使物体绕0点转动的效应，取决于下列两个因素：

①力的大小与力臂的乘积Fd；

②力使物体绕0点转动的方向。

通常规定：力使物体绕矩心逆时针方向转动的力矩为正，反之为负。以上两

个因素可用一个代数量土Fd来表示，用公式记为：

2、力矩的方向

力使物体绕矩心逆时针转动时的力矩为正，反之为负。

二、力偶和力偶矩

大小相等、方向相反、作用线平行但不共线的两个力称为力偶，用符号（F,

FD表示。

1、力偶的三要素：

力偶的大小、转向及作用面。三要素中的任何一个发生改变，力偶对物体的

转动效应就会改变。

在国际单位制中，力偶矩的单位是N•m或kN•m。

2、力偶方向的规定：逆时针为正，反之为负。

主要教学内容及步骤

3、力偶的性质：

力偶作为一种特殊的力系，有其自身独特的性质：

（1）力偶不能与一个力等效，也不能与一个力平衡；

（2）力偶对其作用平面内任一点的矩恒等于力偶矩，与矩心位置无关；

（3）力偶可在其作用平面内任意转移，而不改变它对刚体的作用效果；

（4）只要保持力偶矩的大小和转向不变，可以同时改变力偶中力的大小和力

偶臂的长短，而不改变其对刚体的作用效果。

三、力的平移定理

将刚体上某点的力平移到刚体上的任一点后，将产生一附加力偶，其力偶

矩等于改力对新点之矩。

m复习

力矩的概念、力偶、力偶矩的概念、力的平移定理。

IV作业

课

外

作

业

教

学

后

记

备课时间4授课时间年月日第周

授课课时2授课形式集体授课

授课章节模块一构件静力分析

名称课题四约束、约束反力与受力图的应用

1.了解约束、约束反力的概念2.掌握常见约束类型及符号3.能正确画出光

教学目的滑面约束、柔体约束、光滑活动较链的约束反力4、能看懂含有光滑面约束

柔体约束、光滑活动较链等约束的物体受力分析及受力图

掌握常见约束类型及符号、能正确画出光滑面约束、柔体约束、光滑活动

教学重点

钱链的约束反力

教学难点能正确画出光滑面约束、柔体约束、光滑活动较链的约束反力

教学方法案例教学法、讲授法、讨论法

使用教具三角板、课件

板书设计

模块一构件静力分析

课题四约束、约束反力与受力图的应用

一、约束和约束反力

1.约束和约束反力的概念

2.柔性约束

3.光滑面约束

任务1分析梯子的受力并画受力图

主要教学内容及步骤

I复习提问、新课导入

在汽车发动机曲轴、凸轮轴中采用了皮带传动，为了分析其受力情况,

本节讲授课题四约束、约束反力与受力图的应用

II新课学习

模块一构件静力分析

课题四约束、约束反力与受力图的应用

二、约束和约束反力

1.约束和约束反力的概念

通常把这种对物体运动起限制作用的周围物体称为约束，受到约束作

用的物体称为被约束物体。当物体沿某一方向的运动受到约束限制时，约束

必然对该物体有力的作用，这种力称为约束反作用力，简称约束反力。

2，性

由柔软的绳索、传动带、链条等柔性物体所构成的约束称为柔性约束。

柔性约束反力作用于连接点，方向沿着柔性件中心线背离被约束物体,

通常用符号T表示。

图2-1T柔性约束

3.光滑面约束

两个相互接触的物体，若不计摩擦，则它们之间的约束称为光滑面约

束。光滑面约束反作用力通过接触点，方向总是沿接触面公法线而指向受力

物体，通常用符号FN或N表示。

主要教学内容及步骤

^任务1分析梯子的受力并画受力图

1.取梯子AB为研究对象，把梯子从周围环境中分离出来。

2.梯子的受力分析

⑴梯子AB受到本身重力G的作用(作用于梯子中心0点,铅直向下)。

(2)在A点，地面支撑梯子，属于光滑面约束。

梯子在A点受到地面的约束反力FNA,作用于接触点A,垂直于地

面向上。

(3)在D点，梯子受到绳子的拉力，属于柔性约束。

梯子在D点受判的约束反力即绳索的拉力，作用于D点，沿着绳索方

向，用FT表不o

(4)在C点，墙支撑梯子，同样属于光滑面约束。

梯子在C点受到墙面的约束反力FNC,作用于接触点C,垂直于梯子。

主要教学内容及步骤

3.画出梯子所受的各力，准确标注作用点字母、各力矢符号，即得梯子的受

力图，如图2TT1所不。

m小结

能正确画出光滑面约束、柔体约束、光滑活动钱链的约束反力

IV作业

课

外

作

业

教

学

后

记

备课时间5授课时间年月日第周

授课课时2授课形式集体授课

授课章节

课题五平面汇交力系及平面力偶系

名称

1.了解平面汇交力系的概念2.掌握力在坐标轴上的投影3.掌握合力投影

教学目的定理4.能够分析和判断平面汇交力系5.能够对平面汇交力系进行合成与

分解6.掌握平面汇交力系的平衡条件。

掌握力在坐标轴上的投影。掌握合力投影定理。掌握平面汇交力系的平衡

教学重点

条件。

掌握力在坐标轴上的投影。掌握合力投影定理。掌握平面汇交力系的平衡

教学难点

条件。

教学方法案例教学法、讲授法、讨论法

使用教具三角板、课件

板书设计

模块一构件静力分析

课题五平面汇交力系及平面力偶系

一、平面汇交力系合成的几何法

二、平面汇交力系合成的解析法

三、平面汇交力系的平衡条

主要教学内容及步骤

I复习提问、新课导入

在汽车发动机曲轴、凸轮轴中采用了皮带传动，为了解决其受力情况，

本节讲授课颖而平面汇交力系及平面力偶系

II新课学R=Fcosa

A=F'c°s户模块一构件静力分析

课题五平面汇交力系及平面力偶系

如图2-1-17a所示为卧式车床，图2-1-17b所示为在该车床上用三爪自

定心卡盘夹紧工件时的受力图（重力忽略不计）。试分析工件受到的夹紧力。

ffl2-1-170式车床上的三版自定心卡盘夹重工件

a）C624O卧式车床b）工件奋三小自定心箕&作刖下的受力用

分析平面汇交力系Fr_F1_F,+-]-----^匕=XIi

i=1

工件受到三个卡爪的作用力，分别为Fl、F2和F3,这三个力作用在同一个平面

内，且它们的作用线汇交于一点（回转中心），一般把这样的力系称为平面汇交力系。这

样的力系能不能进一步简化成一个力呢？要使构件平衡，这个力系又应该满足什么条件

呢？

一、平面汇交力系合成的几何法

平面汇交力系合成的结果是一个合力，其大小和方向由各个分力的大小

和方向决定，其作用线通过各力的汇交点。即合力等于各分力的矢量和。

二、平面汇交力系合成的解析法

1.力在坐标轴上的投影，如图所示。

主要教学内容及步骤

如已知F在x轴和y轴上的投影为Fx和Fy,贝U

Fx—Fcosa

Fy=Fcos/3

F=，比+3

_F°_F,

cosa——X»cosp——

rr

2.合力投影定理

n

FRX=XFix

1=1

n

FLSFjy

这表明，有限个力的合力在任意轴上的投影等于各个分力在同一轴上

投影的代数和，称为合力投影定理。

三、平面汇交力系的平衡条件

1.平面汇交力系平衡的几何条件

FR=SF,=0

1=1

平面汇交力系平衡的几何（充分必要）条件是：该力系的力多边形自行封闭。

2.平面汇交力系平衡的解析条件及平衡方程

平面汇交力系平衡的条件是合力FR为零，用合成的解析法式表示则有：

FR=鼠十%=£F&）2+（七居=0

ZF,«=0

£F,=0

即平面汇交力系平衡的解析条件是该力系中所有的力在轴x和轴y上

投影的代数和分别等于零。上式称为平面汇交力系的平衡方程。利用平衡方

程可以求解未知量。

主要教学内容及步骤

分析平面汇交力系

1.取工件为研究对象

2.工件的受力分析

工件受到三爪自定心卡盘的三个卡爪的作用力，分别为Fl、F2和F3,这三

个力在同一个平面内，其作用线汇交于一点(回转中心)，所以是一个平面汇

交力系。

3.工件的受力简化

工件所受的平面汇交力系可以合成为一个力，有两个方法：

(1)运用几何法合成。

(2)运用解析法合成。

4.工件的平衡条件

根据平面汇交力系的平衡条件可知，要使工件平衡，必须使工件所受合力FR

为零。

m小结

力在坐标轴上的投影。合力投影定理。平面汇交力系的平衡条件。

IV作业

课

外

作

业

教

学

后

记

备课时间6授课时间年月日第周

授课课时2授课形式集体授课

授课章节模块二构件受力变形

名称课题一构件受力变形的基本变形

1.了解拉伸与压缩的概念

教学目的2.掌握横截面上的内力和应力

3.了解轴向拉伸或压缩时的变形；

教学重点横截面上的内力和应力

教学难点横截面上的内力和应力

教学方法案例教学法、讲授法、讨论法

使用教具三角板、课件

板书设计

3.安全系数和许用应力

模块二构件受力变形

课题一构件受力变形的基本变形

一、拉伸和压缩

二、横截面上的内力和应力

1.轴力和轴力图

2.横截面上的正应力

三、许用应力和安全系数

1.极限应力。°

2.横截面上的正应力

主要教学内容及步骤

I复习提问、新课导入

在工程实际中，有很多构件在工作时会发生拉伸或压缩变形。如图2-2-la所示的

装载车自卸装置，车斗下面的活塞杆在工作时的受力简图如图2-2-lb所示，活塞杆是承

受压缩的。假如装载车的额定载质量是12t,活塞杆选用钢件，直径为50mm,Fl=235kN,

活塞杆的许用应力为120MPa。那么活塞杆的强度是否满足使用要求？若Fl=200kN,活

塞杆直径至少应为多大？

a＞装或车b＞话本"受力简I*

要解决上面的问题，必须研究活塞杆的受力情况，特别是活塞杆所受的内力，以及

其受力后的变形情况和强度问题，然后由强度条件设计活塞杆的尺寸。所以要学习杆件

拉伸与压缩时的内力、应力及强度条件等。

II新课学习

模块二构件受力变形

课题一构件受力变形的基本变形

一、拉伸和压缩

受拉伸或压缩的构件大多是等截面直杆（统称为杆件），其受力情况简化和受力特

点以及变形特点见表2-2-lo

表2—2—1拉伸和压缩

简化图例（实线为变形前.虚线为变形后）受力特点变形特点

作用在杆端的两外力F大

轴—-1F

向小相等.方向相反,作用线杆件沿轴线方向伸长、沿径向

拉与杆的轴线重合,并且指向满短.这种变形称为拉伸

伸L..J

离开簿截面,F称为拉力

r"-—-——————>作用在忏端的两外力F大

|小相等•方向相反・作用线杆件沿轴线方向缩短、径向伸

,1与杆的轴线重合.并且指向长.这种变形称为压端

----------------------------------------------靖酸面.F称为压力

主要教学内容及步骤

二、横截面上的内力和应力

1.轴力和轴力图，见表2-2-2。

续表

取杆件的一部分为研究对象,利用群力平衡方程求内力的方法称为截面法.截面法是材料

定义

力学中求内力的基本方法

截面

法求(1)切：假想沿某横截面将杆切开

内力(2)留：留下左半段或右半段作为研究对象

步骤

(3)代：将抛掉部分对留下部分的作用用内力代替

(4)平：对留下部分写平衡方程求出内力，即轴力的值

概述轴力沿杆件轴线方向变化的图形称为轴力图。轴力图表示轴力随截面位置变化的规律

轴力

横轴表示截面位置.纵轴表示轴力大小

图特点

拉力为正画在横轴以上.压力为负画在横轴以下

2.横截面上的正应力

应力是指构件在外力作用下，单位面积上的内力。

杆件受拉(压)时的内力在横截面上是均匀分布的，如图2-2-4所示。

(尸尸尸)

尸N

图2—2—4内力在横截面上的分布

三、许用应力和安全系数

1.极限应力O°

由金属材料知识可知，当塑性材料达到屈服强度ReL时，将产生较大

塑性变形；脆性材料达到抗拉强度Rm时，将发生断裂。

工程上把材料丧失正常工作能力的应力，称为极限应力或危险应力，以

o°表示。

脆性材料：

塑性材料：

2.工作应力。

构件工作时，由载荷引起的应力称为工作应力。

构件拉伸或压缩变形时，其横截面上的工作应力为：

主要教学内容及步骤

3.安全系数和许用应力

通常把极限应力除以大于1的系数n,作为材料的许用应力，用符号［。］表

示。n称为安全系数。即：

实际生产中，应满足工作应力

《［鼠=之

n

【实际演练】

【课堂讨论】

【讲评小结】（略）

【布置作业】

课

外

作

业

教

学

后

记

备课时间7授课时间年月日第周

授课课时2授课形式集体授课

授课章节模块二构件受力变形

名称课题二直杆轴向拉伸和压缩

1、掌握横截面上的内力和应力；强度计算、强度校核；

教学目的2、能够利用强度条件设计构件尺寸。

强度计算、强度校核；

教学重点

能够利用强度条件设计构件尺寸

教学难点能够利用强度条件设计构件尺寸

教学方法案例教学法、讲授法、讨论法

使用教具三角板、课件

板书设计

模块二构件受力变形课题二直

杆轴向拉伸和压缩

一、拉伸和压缩

二、横截面上的内力和应力

三、许用应力和安全系数

四、拉（压）杆的强度条件

五、最大工作应力不应超过许用应力

主要教学内容及步骤

I复习提问、新课导入

受拉伸或压缩的构件大多是等截面直杆（统称为杆件），其受力情况简化

和受力特点如何？

新课学习

n’模块二构件受力变形课题二直杆轴向拉伸和压缩

一、拉伸和压缩

受拉伸或压缩的构件大多是等截面直杆（统称为杆件），其受力情况简化和受力特点以

及变形特点

横截面上的内力和应力

许用应力和安全系数

拉（压）杆的强度条件

最大工作应力不应超过许用应力

根据强度条件，可以解决三类强度计算问题，见表2-2-3。

«2-2-3强度条件解决的三类问题

解决问题强度校核设计檄面尺寸确定许可叔荷

-今

对应公式

L。」

1.校核强度

（1）求活塞杆的内力。

FN=F1=235kN

⑵求活塞杆的应力。

1

主要教学内容及步骤

(3)强度校核。

(j=119.75MPa<120MPa

所以活塞杆强度足帔。

2.设计截面直径

若图2-2-lb中的Fl=200kN,活人问许用应力［。］=120A

用公式：八

A=哈即：

设活塞杆的直径为d,则彻

、/4几_/4X2OOX1O1

--------=46mm

W7JTX120

所以活塞杆的直径至少应为46mm

常见的油孔、沟槽等均有构件尺寸突变，突变处将产生应力集中现象，如

图2-2-5所示。构件尺寸变化越急剧、角越尖、孔越小，应力集中的程度越

严重。应力集中对塑性材料的影响不大，而对脆性材料的影响严重，应特别

注意。

【讲评小结】(略)

【布置作业】

课

外

作

业

教

学

后

记

备课时间8授课时间年月日第周

授课课时2授课形式集体授课

授课章节

课题三材料在拉伸时的力学性能

名称

1.理解剪切、挤压、扭转、弯曲的概念和实用计算；2.了解材料在拉伸时

教学目的

的力学性能

教学重点剪切、挤压、扭转、弯曲实用计算

教学难点剪切、挤压、扭转、弯曲实用计算

教学方法案例教学法、讲授法、讨论法

使用教具三角板、课件

板书设计

课题三材料在拉伸时的力学性能

一、剪切和挤压的概念

二、剪切和挤压的相关计算

1.剪切的相关计算

2.挤压的相关计算

3.剪切面积和挤压面积的计算

主要教学内容及步骤

I复习提问、新课导入

工程上常用螺栓、钾钉、键、销等连接件连接构件（见图2-2-6）,它们受

力后发生了剪切和挤压变形。如图2-2-6b所示直径为20mm的钾钉连接两个

厚度为10mm的钢板，钢板受力F=28kN,钾钉为钢件，那么钏钉受的剪力

和挤压力是多少？钏钉的直径应设计为多大才不致被破坏?为了保证连接件

不发生剪切破坏和挤压破坏，必须研究连接件的具体受力情况和变形情况以

及强度条件，由强度条件来设计连接件的尺寸。所以，要学习剪切和挤压的

概念、有关计算等。

a)b)

ffl2-2-6常用连接件

a）笛•连接b>连接c>■馋连接d）平愎连接

II新课学习

课题三材料在拉伸时的力学性能

一、剪切和挤压的概念

如图2-2-7所示的剪板机剪切钢板时，剪板机的上下两个刀刃以大小相等、方向相

反、作用线相距很近的两力作用于钢板上，迫使钢板在两力间的截面处发生相对错动，

从而使钢板不断变形，最后剪断（见图2-2-8）,这种变形称为剪切变形。

b)

图2—2—8剪板机剪钢板

a）剪切受力b）剪切变形

产生相对错动的截面称为剪切面（见图2-2-9b）。剪切面总是平行于外力作用线。若

外力过大，被剪切件将沿剪切面被剪断，发生剪切破坏。

主要教学内容及步骤

图2-2-9钾钉的受力图

a)受外力变形b＞内力2c)翦力分布

二、剪切和挤压的相关计算

1.剪切的相关计算

(1)剪切面上的内力。Q就是剪切面上的内力，沿截面作用，称为剪力。

(2)剪切面上的应力。式中A为剪切面面积，单位为m2o剪应力工的单位与正

应力。的单位相同，常用MPa(即lMN/m2=lN/mm2)。

(3)剪切强度条件。为材料的许用剪应力，通过实验方法得到，具体材料的［T］

可以从有关手册中查得。一般塑性材料的［Q和许用应力［。］之间存在如下的关系:口］

=(0.6-0.8)［o］o脆性材料为:［T］=(0.8〜1.0)［o］o

2.挤压的相关计算

(1)挤压面上的挤压力。作用在挤压面上的压力称为挤压力，用符号Fjy表示。

(2)挤压面上的应力。Ajy为挤压面面积，ojy为挤压应力，单位分别同剪切面面

积A和剪应力T。

(3)挤压强度条件。［ojy］为材料的许用挤压应力，同［T］一样，常由实验方法得

到，具体材料的［ojy］可以从有关手册中查得。一般塑性材料的［ojy］和许用应力［o］

之间存在如下的关系：［ojy］=(1.7~2.0)［o］。脆性材料为：［ojy］=(0.9~1.5)［o］。

Ajy

3.剪切面积和挤压面积的计算

挤压面积的计算视接触面的情况而定。键连接的挤压面为平面，Ajy=(h/2)XL；螺

栓、解钉、销钉等圆柱形连接件的接触面近似于半圆柱面，为了简化计算，一般取通过

圆柱直径的平面面积作为挤压面的计算面积，Ajy=dXL,如图2-2-10所示。

剪切而枳A=^=-X-0'=314(mm1)

挤压面枳Ajy=J/=20X10=200(mm2)

主要教学内容及步骤

如图2-2-11所示接头，受轴向力F作用。已知F=50kN,b=150mm,h=10mm,d=17mm,

a=80mm,[o]=160MPa,[T]=120MPa,[ojy]=320MPa,钾钉和板的材料相同，试校核

其强度

温玲。「加廿(P.)-15.6(MP.)<[r]

F

r=?=与=2鬻:中=i]ox10*(1、)=HO(MPa)<[r]

AWJTX0.017^

%2dh2XO.O17XO.O1闭X10(Pa)-147(MPa)V[%]

m小结

剪切、挤压、扭转、弯曲的概念和实用计算

IV作业

P451.2.3.4【课堂讨论】

课

外

作

业

教

学

后

记

备课时间9授课时间年月日第周

授课课时2授课形式集体授课

授课章节

课题四直杆的其它变形

名称

1,了解扭转的概念及外力偶矩的计算.扭矩和扭矩图；

教学目的2.了解圆轴扭转时的应力和强度条件

3.能够利用扭转强度条件进行强度校核和构件设计

教学重点利用扭转强度条件进行强度校核和构件设计

教学难点利用扭转强度条件进行强度校核和构件设计

教学方法案例教学法、讲授法、讨论法

使用教具三角板、课件

板书设计

课题四直杆的其它变形

一、扭转的概念

二、外力偶矩的计算

外力偶矩的计算公式

三、扭矩和扭矩图

四、圆轴扭转时横截面上的应力和强度条

件

圆轴扭转的强度条件

7'__

Tmax=WLC

Wp

主要教学内容及步骤

I复习提问、新课导入

受扭转变形杆件通常为轴类零件，其横截面大多是圆形的，所以这里只介绍圆轴扭

转

II新课学习

课题四直杆的其它变形

一、扭转的概念

再如图2-2-13所示的汽车转向盘传动轴，上端受司机的主动力偶作用，下端受传动齿轮

的阻抗力偶作用，轴的受力情况可简化为如图2-2-13b所示。

图2—2—13汽车转向盘传动轴及其受力图

a）汽车转向概及传动轴b）汽车转向盘传动轴的受力图

三、外力偶矩的计算

1.外力偶矩的计算公式

P

Me=9550—K

n

式中Me——外力偶矩.N♦m；

PK——轴传递的功率，kW；

n----轴的转速，r/mino

.外力偶矩的方向

凡是输入功率的主动外力偶矩，Me的方向与轴的转向一致；凡是输出功率的阻力偶矩,

Me的方向与轴的转向相反。

三、扭矩和扭矩图

主要教学内容及步骤

四、圆轴扭转时横截面上的应力和强度条件

圆轴扭转的强度条件

T▲maxF~\

rn>ax=-^―E"」

m小结扭转的概客及外力偶矩的计算扭矩和扭矩图；

圆轴扭转时的应力和强度条件利用扭转强度条件进行强度校核和构件设计

IV作业

P45

课

外

作

业

教

学

后

记

备课时间10授课时间年月日第周

授课课时2授课形式集体授课

授课章节模块一孔轴结合的极限与配合

名称课题一极限与配合的基本术语及定义

.理解互换性以及尺寸、公差、偏差等有关术语的概念；

教学目的

掌握尺寸公差的基本计算方法以及公差带图的画法；

教学重点掌握尺寸公差的基本计算方法以及公差带图的画法

教学难点

掌握尺寸公差的基本计算方法以及公差带图的画法

教学方法案例教学法、讲授法、讨论法

使用教具三角板、课件

板书设计

单元二极限与配合

模块一孔轴结合的极限与配合

课题一极限与配合的基本术语及定义

一、孔和轴

二、尺寸的术语及其定义

三、偏差与公差的术语及其定义

四、规定公差的目的和互换性

主要教学内容及步骤

I复习提问、新课导入

如图1-1-1所示为台阶轴，在零件图中标注了尺寸公差等技术要求，试说明图1-1-1

a上所标注尺寸nun与mm的意义。零件加工后若测得右端圆

柱面的实际尺寸为669.930mm,该尺寸是否合格？如图l-1-lb所示的标注形式中，<t>

80h8及4>70f7又表示什么意义呢？

II新课学习

单元二极限与配合模块一孔轴结合的极限与配合

课题一极限与配合的基本术语及定义

一、孔和轴

孔：通常指零件的圆柱内表面，也包括非圆柱内表面，如槽、方孔等。

轴：通常指零件的圆柱外表面，也包括非圆柱外表面，如键的外表面、圆柱的端面等。

二、尺寸的术语及其定义

1.尺寸以特定单位表示线性尺寸大小的数值称为尺寸

2.公称尺寸是指设计时给定的尺寸。

孔的公称尺寸用D表示，轴的公称尺寸用d表示。

3.极限尺寸允许尺寸变化的两个界限值称为极限尺寸。

允许的最大尺寸称为上极限尺寸Dmax（孔），dmax（轴）

允许的最小尺寸称为下极限尺寸Dmin（孔），dmin（轴）

4.实际尺寸［Da（孔）,da（轴）］通过测量获得的尺寸称为实际尺寸。

孔和轴实际尺寸的合格条件如下：DminWDaWDmax

dminWda

Wdmax

三、偏差与公差的术语及其定义

1.偏差某一尺寸（实际尺寸或极限尺寸）减去其公称尺寸所得的

代数差称为尺寸偏差，简称偏差。

（1）极限偏差：上极限偏差和下极限偏差；

（2）实际偏差。

主要教学内容及步骤

2.公差即尺寸公差，指允许尺寸的变动量。

3.极限尺寸指孔或轴允许尺寸变化的两个界限值，它包括上极限尺寸和下极限尺寸。

4.公差带图

四、规定公差的目的和互换性

在机械工业中，互换性是指制成同一规格的一批零件或部件，不需任何挑选、调整或辅

助加工就能装配在机器上，并能满足机械产品的使用性能要求的一种特性。它应包括几

何参数、力学性能等方面的互换。

(1)完全互换性；

(2)不完全互换性，又称为有限互换性。

规定公差的目的就是为了实现产品的互换性。

m小结.理解互换性以及尺寸、公差、偏差等有关术语的概念；

掌握尺寸公差的基本计算方法以及公差带图的画法；

IV作业

课

外

作

业

教

学

后

记

备课时间11授课时间年月日第周

授课课时2授课形式集体授课

授课章节单元二极限与配合模块一孔轴结合的极限与配合

名称课题二极限与配合的国家标准

L明确配合、间隙配合、过渡配合和过盈配合的概念；

2.掌握配合性质的判断方法，能熟练计算极限间隙、极限过盈和配合公差并

教学目的

画出孔、轴配合公差带图；

3.掌握配合制、基孔制配合、基轴制配合和混合配合的概念。

配合性质的判断方法，孔、轴配合公差带图

教学重点

基孔制配合、基轴制配合和混合配合的概念

教学难点

教学方法案例教学法、讲授法、讨论法

使用教具三角板、课件

板书设计

一、配合的相关概念及性质

1.配合

公称尺寸相同的相互结合的孔和轴的公

差带之间的关系称为配合。

2.间隙与过盈

3.配合的性质

(1)间隙配合。

(2)过盈配合。

(3)过渡配合。

4.配合性质的判别

二、极限间隙或极限过盈的计算

1.间隙配合

2.过盈配合

3.过渡配合

主要教学内容及步骤

I复习提问、新课导入

在机械传动中，经常需要把齿轮装配到轴上，如图1-1-5所示，齿轮、衬套、轴套和

轴装配成一体。

工作时，要求齿轮与衬套间相对固定，衬套和轴套间为滑动摩擦，而轴套和轴之间应相

对固定。

s999

mdS

NW

首8

rZ

&04

图1—1—5齿轮、衬套、轴套和轴的配合

1一轴2一轴套3—衬套4一齿轮

要符合以上工作要求，各零件之间应选择什么样的配合关系呢？试根据图中标注的

具体尺寸，判断各零件间分别基于哪种配合制度，并求出极限间隙或极限过盈以及配合

公差。两配合零件间的相对运动关系(是相对固定，还是滑动摩擦)决定了它们之间的配

合关系。导入新课。

II新课学习

I单元二极限与配合模块一孔轴结合的极限与配合

课题二极限与配合的国家标准

一、配合的相关概念及性质

1.配合

公称尺寸相同的相互结合的孔和轴的公差带之间的关系称为配合。

2.间隙与过盈

孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸为正时是间隙，一般用X表示，其数值前应标“+”

号；孔的尺寸减去相配合的轴的尺寸为负时是过盈，一般用Y表示，其数值前应标

号。

3.配合的性质

(1)间隙配合。具有间隙(包括最小间隙等于零)的配合称为间隙配合。此时孔的尺寸大

于或等于轴的尺寸。

(2)过盈配合。具有过盈(包括最小过盈等于零)的配合称为过盈配合。此时孔的尺寸小

于或等于轴的尺寸。

(3)过渡配合。可能具有间隙也可能具有过盈的配合称为过渡配合。此时孔的尺寸可能大

于也可能小于或等于轴的尺寸。

主要教学内容及步骤

4.配合性质的判别

(1)由极限尺寸判定，当DminNdmax时，为间隙配合；当DmaxWdmin时，为过盈配

合；当DmaxNdmin且dmax》Dmin时，为过渡配合。

(2)由极限偏差判定，当EI》es时，为间隙配合；当ESWei时，为过盈配合；当ES>ei

且es>EI时，为过渡配合。

(3)由孔、轴公差带的位置判定。

二、极限间隙或极限过盈的计算

1.间隙配合

(1)最大间隙XmaxXmax=Dmax-dmin=ES-ei>0

(2)最小间隙XminXmin=Dmin-dmax=EI-esNO

3.过盈配合

(1)最大过盈YmaxYmax=Dmin-dmax=EI-es<0

(2)最小过盈YminYmin=Dmax-dmin=ES-eiWO

3.过渡配合

(1)最大间隙XmaxXmax=Dmax-dmin