中职《机械基础》(多学时)教案

中职《机械基础》（多学时）教案

绪论

0.1机械的组成、机械零件的材料、结构和承裁能力

［课程名称］

机械的组成、机械零件的材料、结构和承载能力

［教材版本］

栾学钢主编。机械基础（多学时）。北京：高等教育出版社，2010

栾学钢主编。机械基础（少学时）。北京：高等教肓出版社，2010

［教学目标与要求］

一、知识目标

1、了解机械的组成

2、了解机械零件的材料、结构和承载能力

二、能力目标

通过了解机械的组成、机械零件的材料、结构和承载能力，掌握机械的组

成特点，以及满足使用条件下机械零件的材料、结构、尺寸和形状。

三、素质目标

提高学生对机器基本知识的了解，保证设备正常运行，延长使用寿命。

三、教学要求

1、了解组成、机械零件的材料、结构和承载能力，掌握机械的组成特

点

2、了解机械的基本知识，使设备能正常运行，延长使用寿命。

［教学重点］

磨擦分类中的边界磨擦与混合磨擦的形成。磨损种类中的疲劳磨损的形成

机理和本科程的学习任务和要求。

［难点分析］

机械的材料，失效、的强度定义

［教学方法］

讲授法、教师与学生互动法。

［学生分析］

学生对机械了解得很少，讲课时要注意联系学生所见到的实用机械，分析

机器的组成和结构，引起学生的兴趣和爱好，使学生爱上本课程，是讲好本课

程的根本目的。所以，善于理论联系实际，从学生的认知规律出发，是讲好本

课程的关键。

【教学资源】

1、机械基础网络课程。北京：高等教育出版社，2010

2、吴联兴主编。机械基础练习册。北京：高等教育出版社，2010

［教学安排］

教学方法：以讲授为主，穿插互动、提问与设问，最后小结。

2学时（90分钟）

［教学过程］

一、导入新课

以教材中图0—1或洗衣机为例来讲机械的组成。

二、讲授新课

（一）机器的组成

1.机器的组成

如图0—1所示或洗衣机为例来讲机械的组成。得出无论是哪一种机械，

都是由4个组成的，即动力部分、传动部分、执行部分和控制部分。

2.机器的结构

零件制造的最小单元。

构件运动的最小单元。

构件可以是一个零件，但更多的是多个零件的组合。零件组成构件，构件

组成机器，完成预定的执行运动。

3.机器的类型

按机器的的用途分为动力机械，如电动机、内燃机；加工机械，如加工机

床、包装机械；运输机械，如汽车、飞机；信息机械，如复印机、传真机。

1、零件的常用材料

常用作机械零件的材料有：钢、铸铁、铜合金、铝合金、工程塑料和橡

胶。

2、材料的选用原则

主要从使用要求、工艺要求和经济性几个方面考虑，尤其在市场经济、

自由竞争、供大于求的条件下，机械零件的经济性更应当引起足够的重视。

3,零件结构的工艺性

机械零件在制造的过程中，由于制造加工的需要，设计一些必要的工艺

结构，如中心孔、退刀槽等。

4.机械零件的标准化、系列化和通用化

标准化、系列化和通用化的目的是为了减少机械零件的品种和规格，便

于组织大规模生产等。

5.机械零件的强度

（1）载荷分随时间变化的动载荷和不随时间变化的辞载荷。通常按静载

荷计算。其转矩与功率成正比，与转速成反比。

（2）应力分静应力和变应力。变应力分为脉动循环变应力、对称循环变

应力和非对称循环变应力三种。对称循环变应力对机械零件的强度影响最为

严重。

（3）零件的强度分体积强度和表面强度。通常讲机械强度体积强度，

而表面强度是指挤压强度、表面强度和磨损强度。

三、小结

机器的组成、结构、类型与机械零件的材料、结构和承载能力是机械的

基本知识。

四、布置作业

练习册

0.2机械零件的摩擦、磨损和润滑与本科程的学习任务和要求

［学生分析］

1、学生对摩擦的危害重视不够，通过学习本节内容，使学生能够正

视摩擦和磨损的现实，对机器的润滑重要性有一定的认识。

2、该内容理论性较强，讲课中一定要联系实际，以提高学生的兴趣

和效果，如磨料磨损可举眼不柔沙的实例。

［教学资源］

1、机械基础网络课程。北京：高等教育出版社，2010

2、吴联兴主编。机械基础练习册。北京：高等教育出版社，2010

［教学安排］

教学步骤：讲授为主，穿播互动、提问与设问，最后小结。

2学时（90分钟）

［教学过程］

三、导入新课

1、生活中普遍存在着磨擦，如人走路时鞋底与地面的摩擦，时间久了鞋底

要磨损。为了减少磨损，尽量把地面做得光滑，走路省力又可以减少磨损；但太

光滑了却走不了路，如在光滑的冰面上寸步难行。有时候又需要加大摩擦，如汽

车刹车时，能尽快地停下来，这是希望路面粗糙些，摩擦力大些，刹车带与刹车

轮能尽快闸紧抱住。

2、只要是两个相互运动的表面，就必定会产生摩擦，只要有摩擦就必定产

生磨损，这是正常的现象。研究摩擦和磨损的类型和机理，目的是减少摩擦损失,

提高机械零件的使用寿命。

四、新课

（一）机器中的摩擦

重视摩擦对机器零件的影响，目前世界上约有30婷50%的能量消耗在各种

形式的摩擦中，约有80%的机器是因为零件磨损而失效。所以减少摩擦磨损，研

究摩擦磨损的原因是关系到延长零件使用寿命，节约能源的重要问题。

1、摩擦干摩擦、边界摩擦、液体摩擦、混合摩擦

讲授中重点放在摩擦副的摩擦状态来分类，而边界摩擦的内容难以理解，应

举具体实例来帮助学生掌握。在机器中，纯干摩擦的现象是很少的，大多是相互

运动的表面都有润滑油存在。一般处于润滑状态的机器，大部分表面处于混合摩

擦状态。要做到纯液体摩擦状态比较困难，处于液体摩擦状态的运动表面其磨损

极小，只是在启动阶段表面有些磨损，因为液体对零件表面的摩擦很小。

2、磨损

任何相互运动的零件的磨损过程的曲线都是一样的，都必定经过磨合、

稳定磨损和剧烈磨损的三个阶段，只是稳定磨损阶段时间的长短取决于设备

的润滑和维护好坏息息相关。延长稳定磨损阶段，正是课程研究的最终目的。

按着磨损的形成机理，可以将磨损分为粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、

冲蚀磨损和腐蚀磨损。这几种磨损中，唯独疲劳磨损不易理解。

讲授粘着磨损时，要突出两运动表面产生接触、发生摩擦接触，温度剧

烈升高，达到两个运动的表面相互粘着在一起，才产生粕着磨损。如人从滑

竿上快速滑下，双手与杆强烈摩擦发热掉皮。

讲授疲劳磨损时，要突出两运动表面反复作用的接触应力超过材料的许

用接触应力，零件的运动表面或浅层处形成疲劳裂纹，而且必须有润滑油的

存在，润滑油顺着裂纹渗入到表层内，两表面的相互挤压；使渗入内层的润

滑油产生高压，导致金属颗粒从零件的表面上被挤下脱落下来，形成许多月

牙形的浅坑，即为疲劳磨损。

3.润滑

(1)流体润滑两接触表面完全被润滑剂隔离开。分靠外界供油压的静

压液体润滑

和靠轴转动后形成油压的玉润滑。注意形成油压的原因。

(2)弹性流体动力润滑如滚动轴承、齿轮等高副接触的润滑，压强大,

应力大，形成弹性流体动力润滑。

(3)边界润滑两接触表面润滑剂极薄，两接触表面仍然能相互接触。

如手上的一层极薄的油膜。

（4）混和润滑多种润滑状态混和在一起，这是常见的润滑状态。

（二）本科程的学习任务和要求

按教材的要求，重点是理论联系学生实际、企业的岗位实践。

五、小结

1、摩擦和磨损是零件工作中不可避免的，目的是如何减少磨损，做好

设备的维护与保养，延长零件的使用寿命。

2、常见的摩擦状态为混合摩擦。应努力使零件处于液体摩擦状态。

3、磨损的类型很多，应当根据磨损的种类，采取柜应的措施，提高零

件的使用寿命。

四、布置作业

练习册

第一章机械零件的精度

1.1极限与配合

【课题名称】

极限与配合

【教材版本】

栾学钢主编。机械基础（多学时）。北京：高等教育出版社，2010

栾学钢主编。机械基础（少学时）。北京：高等教育出版社，2010

【教学目标与要求】

一、知识目标

1、了解的含义。

2、熟悉公称尺寸、实标准化际尺寸、极限尺寸、上下极限偏差、实际偏差、公

差、标差

基本偏差、配合精度和配合等概念的含义。

二、能力目标

会读懂零件图样中上下极限漏差、配合精度与配合种类。

三、素质目标

1、了解零件加工中合格产品的尺寸范围要求。

2、了解零件互换性与标准化的重要性。

四、教学要求

1、了解极限与配合的概念；

2、能读懂零件图样中极限与配合标注的含义。

【教学重点】

读懂零件图样中极限与配合的标注。

【难点分析】

概念名词多，与生产实际联系多。讲课时要由浅入深、联系生活生产实际。

【教学方法】

讲课时注意联系学生所能接触到的实际。

【教学资源】

1.机械基础网络课程.北京：高等教育出版社，2010

2.吴联兴主编.机械基础练习册.北京：高等教育出版社，2010

【教学安排】

7学时（315分钟）

【教学方法】：讲授与互动交叉进行、讲授中穿插练习与设同。

【教学过程】

一、导入新课

某个生活用品坏了，可以到商店买个同型号的换上。而新零件必需具备互

换性才能正常使用。这就要求零件的生产必需达到标准化的技术要求，才能有互

换性。它必需满足零件的极限与配合的技术要求，这是本节课所讲的内容。

二、新课教学

（一）、互换性与标准化

1、完全互换与不完全互换

完全互换指新零件在装配或更换时不需要挑选或修配就能使用。

不完全互换指新零件在装配或更换时需要作微小的挑选或修配才能使用。

互换性是大规模生产的前提，是提高经济效益基础。

2、标准化

标准化是实现互换性生产的前提，是对生产实施标准化鉴督、管理，和惯

彻技术标准的过程。标准分国家标准（代号GB）—最低标准，行业标准和企业

标准一最高标准。

（二）尺寸精度

1.孔和轴

孔圆柱形内表面。

轴圆柱形外表面。

如图1—1所示。

2.尺寸

公称尺寸设计尺寸。

实际尺寸实际测量获得的尺寸。

极限尺寸加工中允许的前个极限尺寸。

3.偏差、公差和公差带

（1）偏差分上、下极限偏差和实际偏差

上极限偏差上极限尺寸减去公称尺寸所得的差。

下极限偏差下极限尺寸减去公称尺寸所得的差。

实际偏差实际尺寸减去公称尺寸所得的差。

(2)尺寸公差允许尺寸的变动量，等于上极限偏差减去下极限偏差的值,

也等于上极限尺寸减去下极限尺寸的值。公差永远大于零。

(3)公差带由两极限偏差或极限尺寸所限定的一个区域。

公差带图如图1—3所示。包括公差带大小和基本偏差两个因素。计算如例1

—10

4.极限制

(1)标准公差由公差等级和公称尺寸组成。公差分成20个等级，用IT表

示。如表1—1所示。

(2)基本偏差孔和轴的基本偏差各有28种，用26个字目表示。如图1一5

所示，A〜H的基本偏差为下极限偏差；K〜ZC基本偏差的为上极限偏差。H的基

本偏差为零。

轴的基本偏差值如表1一2所示。实际使用中，将和标准公差合成常用的极

限偏差表，如表1—3、4所示。从极限偏差表中可以直接查到上、下极限偏差值,

不必再经过复杂的计算。教学中重点是使学生会查轴和孔的极限偏差表，通过反

复的练习达到要求。

(3)代号及标注

公差带代号由基本偏差代号(字母)和标准公差代号(数字)构成，如H8

表示基本偏差代号为H,标准公差为8级的公差带代号。孔的基本偏差代号用大

写字母，轴的基本偏差代号生小写字母表示。

标注时有三种方法：

仅注上、下极限偏差数值一适用于零件图的标注；

仅注公差带代号，不注上、下极限偏差数值一适用于装配图的标注；

不仅注公差带代号，还注上、下极限偏差数值一适用于生产目标不明确。

(4)未注公差

未注公差不是没有公差，而是一般公差，也称自由公差。查表1-5°

（三）、配合精度

1.配合种类

（1）间隙配合孔的实际尺寸大于轴的实际尺寸，孔与轴之间存在间隙。

适用于动连接。如图1一7。

（2）过盈配合孔的实际尺寸小于轴的实际尺寸，孔与轴之间存在。适用

于静连接。如图1—8。

（3）过渡配合孔的实际尺寸大于或小于轴的实际尺寸，间隙或过盈量都

很小。适用于定位连接。如图1一9。

2.配合公差带图如图1一10。间隙配合的配合公差带图位于零线以上；

过盈配合的配合公差带图位于零线以下；过渡配合的配合公差带图位于零线上、

下两侧。如例1—6。

2.配合制

同一极限制的孔和轴组成的配合制度。分基孔制和基轴制。

基孔制以孔为基准，用代号H表示，与不同基本偏差的轴形成各种配合

状态。下极限偏差为零。

基轴制以轴为基准，用代号h表示，与不同基本偏差的孔形成各种配合

状态。上极限偏差为零。

3.配合代号与标注

如公称尺寸为60mm,基孔制的间隙配合，孔的配合精度为8级，轴的配

合精度为7级，公差带代号为g,其标注为。60H8/g7。

如公称尺寸为lOOmm,基孔制的过渡配合，孔的配合精度为7级，轴的

配合精度为6级，公差带代号为m,其标注。100H7/m6。

如公称尺寸为120mm,基轴制的过盈配合，孔的配合精度为7级，轴的

配合精度为6级，公差带代号为S,其标注为。120h7/S6。

4.标准公差等级的选择

常用机械零件配合公差选IT5—IT12等级，以IT6—IT8等级为最常用。非

配合公差选IT12-IT18等级。

5.基轴制的选用

由于孔比轴难加工，所以一般应首先选用基孔制的配合。

三、小结

尺寸精度在机械加工非常重要，要能看懂图样上尺寸精度标记的含义，才

能加工出合格的零件。

四、布置作业

第一章机械零件的精度

1.2几何精度

【课题名称】

几何精度

【教材版本】

栾学钢主编。机械基础（多学时）。北京：高等教育出版社，2010

栾学钢主编。机械基础（少学时）。北京：高等教育出版社，2010

【教学目标与要求】

一、知识目标

理解几何精度的含义，读懂图样上几何精度标记的要求。

二、能力目标

能读懂工程实际图样结构上几何精度标记的含义。

三、素质目标

能读懂工程实际图样。

四、教学要求

能准确读懂图样上几何精度标记的要求。

【教学重点】

形位公差项目及苻号的含义。

【难点分析】

形位公差的标注方法。

【教学方法】

讲练法、讨论法、。

【教学资源】

1.机械基础网络课程.北京：高等教育出版社，2010

2.吴联兴主编.机械基础练习册.北京：高等教育出版社，20010

【教学安排】

3学时（135分钟）

教学步躲：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插练习与设问。

【教学过程】

一、复习旧课

尺寸公差包括哪些内容？如何查找上、下极限偏差值？

二、新课教学

尺寸公差仅考核零件上某个位置的误差，而对整体零件的形状精度并没有

提出要求，所以还必需考核精度对整体零件的形状的影响。

（一）几何要素

几何要素指构成零件几何特征的点、线、面。如图1—14。

几何要素包括公称、实际、组成、导出、被测、基准、单一和关联等八种

要素。材介绍。

（二）几何的特征项目

见教材介绍表1—6。分成、方向公差、位置公差和跳动公差四种。

（三）几何公差的标注方法

1.几何公差的标注形式

形状公差和位置公差用两个方格表示，第一个方格表示形位公差的项目苻

号，第二个方格表示形位公差的具体数值。

方向公差和跳动公差用三个方格表示，第一个方格表示形位公差的项目苻

号，第二个方格表示形位公差的具体数值，第三个方格表示形位公差的基准。

2.被测要素的标注方法

指引线箭头指向轮廓线或其延长线，且与尺寸线明显分开，表示被测要素

为轮廓线的形位公差；

指引线箭头与对应的尺寸线重合，表示被测要素为轮廓线的中心线的形

位公差。

见图1—15、16、17所示。

3.基准要素的标注方法

基准代号由基准苻号（三角形）、连线（细直线）和正方形组成，基准字

母用大写填在方框内。见图1-18、19、20所示。

三、小结

几何精度是检测零件的重要内容。包括形状公差、位置公差方向公差和跳

动公差，每一种公差都影响到零件的几何精度。它用方框、指引线和箭头组

成，框内加注苻号或数字表示具体要求。

四、布置作业

练习册

第二章杆件的静力分析

力的概念与基本性质，力矩、力偶与力的平移

【课题名称】

力的概念、基本性质、力矩、力偶和力的平移。

【教材版本】

栾学钢主编机械基础（多学时）。北京：高等教育出版社，2010

栾学钢主编机械基础（少学时）。北京：高等教育出版社，2010

【教学目标与要求】

一、知识目标

1、熟悉力的概念、性质；

2、理解力矩、力偶和力的。

二、能力目标

能区别力矩和力偶的差别，会作力的平移。

三、素质目标

1、了解力的概念，掌握力的性质；

2、了解力矩和力偶的不同点。

四、教学要求

1、初步了解力的概念、性质。

2、能准确计算力矩和力偶的值，会作力的平移。

【教学重点】

1、力的概念、性质；

2、区分力矩和力偶的不同。

【难点分析】

力的平移

【教学方法】

讲练法。

【教学资源】

1.机械基础网络课程.北京：高等教育出版社，2010

2.吴联兴主编.机械基础练习册.北京：高等教育出版社，2010

【教学安排】

3学时（135分钟）

【教学过程】

一、导入新课

从日常生活实例入手，说明力的概念和性质。

二、新课教学

（一）力的概念

1.力的定义

力是物体相互间的机械作用，其作用结果使物体的形状和运动状态发生改

说明：力的效应分外效应一改变物体运动状态的效应。内效应一引起物体变形的

效应。

2.力的三要素

力的大小、方向、作用点（线）。

3.力的表示法

力是矢量，用数学上的矢量记号来表示。

4.力的单位

在国际单位制中，力的单位是牛顿（N）

1N=1公斤•米/秒*（kg•m/s2）o

启发教学：

F=20N

_哪一种正确？注意区别矢量与标量。

F=20N

（二）力的基本性质

公理一（二力平衡公理）

要使刚体在两个力作用下维持平衡状态，必须也只须这两个力大小相等、方

向相反、沿同一直线作用。

二力构件一不计自重只在两点受力而处于平衡的构件。与构件形状无关。

设问：

rji能不能在曲杆的A、B两点上施加二力，使曲杆处于

I平衡状态？

公理二（力平行四边形公理）F____F

作用于物体上任一点的用于同一点的一个力，即合力。合

力的矢由原两力的矢为邻边（4四边形的对角矢来表示。

矢量表达式：

FR=F^F2

课堂讨论:

分析下列哪种表达式正确？月=月十月

FR=F^F2

公理三（加减平衡力系公理）

可以在作用于刚体的任何一个力系上加上或去掉几个互成平衡的力，而不改

变原力系对刚体的作用。

推论（力在刚体上的可与性）

要点:

力不能移出作用线以外;

力不能移出刚体外。

启发教学：

为什么说二力平衡条件、加减平衡力系原理和力的可传性等都只适用于刚

体？

公理四（作用和反作用公理）

任何两个物体相互作用的力，总是大小相等，作用线相同，但指向相反，并

同时分别作用于这两个物体上。

（三）力矩

1、力矩的概念

力的大小F与力臂d的乘积称为力矩。

规定：力使物体绕矩心逆转为正；顺转负。

MO(F)=+Fd

要点：

力过矩心，力矩为零。

力为零，力矩为零。

力沿力线在刚体内移动，力矩不变。

2、合力矩定理

平面汇交力系的合力对于平面内任一点之矩等于所有各力对该点之矩的代

数和。

M.(F)(Fi)(Ft)♦-7.(F.)«EM.(F)

讨论：

根据合力矩定理推出：“力竭对任一点的矩等于零'，错在哪里？

合力矩定理指出:“合力对点之矩等于各分力对同一点之矩的代数和”，因为“力

偶无合力”，所以力偶对一点之矩必等于零。

(四)力偶

1、力偶的概念

等值、反向的两个平行力构成力偶。

2、力偶三要素

力偶矩的大小、转向、力偶作用面称为力偶三要素。

说明：力、力偶为静力学两个基本物理量。

'/甥f(F,F')=士Fd

规定：逆时针转向的力偶矩为正，顺转为负。

4、力偶性质

力偶无矩心；

力偶无合力；

等效力偶可以互换。

讨论：

图中力的单哪些是等效的？

讨论:

力偶等效只要满足（）

A、只满足力偶矩大小相等B、只满足力偶矩转向相同

C、只满足力偶作用面相同D、力偶矩大小、转向、作用面均

相等

（五）力的平移

修用线向某点o平移时，须附加一个力偶，此附加力偶的矩等于原

把力R

力®

腱。

要点:

力的平移原理只适用于刚体。

力的平移是指力在F

力的平移原理的逆方

讨论:

攻丝时为什么不能

讨论:

打乒乓球时为什么?

三、小结

1.理解静力学公理及力的基本性质。

2.力矩和力偶的概念，力偶的特性。

3.理解力系的平衡及平衡方程的应用。

四、作业

练习册

第二章杆件的静力分析

2.2约束、约束反力、力系和受力图的应用

【课题名称】

约束、约束反力、力系和受力图的应用

【教材版本】

栾学钢主编。机械基础（多学时）。北京：高等教育出版社，2010

栾学钢主编。机械基础（少学时）。北京：高等教育出版社，2010

【教学目标与要求】

一、知识目标

理解约束类型，掌握约束反力方向的确定。会绘制受力图。

二、能力目标

能把工程实际结构转换成力学模型，培养分析问题和解决问题的能力。

三、素质目标

了解约束类型及约束反力方向的确定。会绘制受力图。

四、教学要求

能准确判断出约束类型并确定约束反力方向，会绘制受力图。

【教学重点】

3、约束类型，约束反力方向的确定。

4、画受力图。

【难点分析】

约束反力方向的确定。

【教学方法】

教学方法：讲练法、讨论法、。

【教学资源】

1.机械基础网络课程.北京：高等教育出版社，2010

2.吴联兴主编.机械基础练习册.北京：高等教育出版社，20010

【教学安排】

3学时（135分钟）

教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插练习与设问。

【教学过程】

一、复习旧课

力的四个公理、力矩、和力偶

二、新课教学

（一）约束类型（30分钟）

1、基本概念

非自由体对自由体的限制称为约束。

约束限制非自由体运动的力称为约束反作用力，简称约束反力。

活动较链约束:

A

反力：法向支持力。

4

I（C）

（4）、固定端约束（动画演示）

反力：正交分力和反力偶。

应用：动画演示一一轴承、桥梁、内燃机、飞机、遮雨棚等。

（二）力系

1.平面汇交力系

一个物体受到同一个平面上多个力的作用，且力的作用线汇交于一点，

称这些力组成平面汇交力系。如图2—24、25所示。

2.平面任意力系

各个力的作用线在平面力系上是任意分布的称为平面任意力系。如图2-

26所示

（三）、受力图

画受力图的方法：

1、取分离体

2、画出主动力

3、出约束反力

画受力图过程如教材图2—28图，和下图所示:

约束力

三、小结

1、理解约束、约束力重要概念。

2、明确各类约束对应的约束力的特征。

3、能正确对物体进行受力分析。

四、作业

练习册

第二章杆件的静力分析

2.3平面力系的平衡方程及应用

【课题名称】

平衡方程及其应用

【教材版本】

栾学钢主编。机械基础（多学时）。北京：高等教育出版社，2010

栾学钢主编。机械基础（少学时）。北京：高等教育出版社，2010

【教学目标与要求】

一、知识目标

1、了解力在坐标轴上的投影；

2、理解平面力系的平衡方程及其应用。

二、能力目标

通过平面力系平衡方程的应用，培养分析问题和解决问题的能力。

三、素质目标

1、了解力在坐标轴上的投影；

2、了解平面力系的平衡方程及其特例。应用平衡方程解决工程实际问题,

培养工程意识。

四、教学要求

1、初步了解力在坐标轴上的投影；

2、应用力的平移原理建立平衡方程并能解决工程实际问题。

【教学重点】

1、力在坐标轴上的投影；

2、平衡方程的应用。

【难点分析】

应用力的平移原理建立平衡方程

【教学方法】

教学方法：讲练法、讨论法。

【教学资源】

1.机械基础网络课程.北京：高等教育出版社，2010

2.吴联兴主编.机械基础练习册.北京：高等教育出版社，2010

【教学安排】

2学时90分露"

教学步骤：讲授中穿插讨论、讲授中穿插练习与设问。

【教学过程】

一、复习旧课

1、力的平移原理

2、力偶性质

力偶无矩心；力偶无合力

二、导入新课

平衡方程是在解决工程实际问题中，通过对力的分析，建立起来的力的数学

解析表达式，是工程实际中对受力情况的一种定量分析方法。

三、新课教学

（一X平面力系的平面方程

1.力在坐标星鲍影

力:在X、y*融《的投影：

I，—！_

・•-j----------

力F在x、y轴分力大小：镰；

A'suia■

投影正负规定如下：若此力沿坐标轴的分力的指向与坐标轴一致，则力在该

坐标轴上的投影为正值；反之，则投影为负值.

注意：大的分力是矢量，而力在坐标轴上的投影是代数量

过论：0t是否一定比分力大？

系的简化

一般力系平移后得到下0宓嗫和力偶系。

3、平面任意力系的平衡Q叫认L。

平面汇交力系的合力和平面力偶鼎合力偶矩同时为零。

平衡方稷叫=0

ZFv=0

£此=0

例题分析：教材例2-5、例2-6

（二）、平面受力的特殊情况

1、平面平行力作用的平衡平衡方程

SFv=O

Z%=0

例题分析：塔式起重机的机身总重企220田¥,重心在塔中点，最大起重量，尺

（1）由平衡力系平衡方程求反力

£外（尸）=°

。(6+2)—3•4+G«2-P(12-2)=0

NA=45AN

ZP.=。NA”B-G-P-Q=4

NB=255kN

（2）满载时，M=。

XMB(P)=O

Qmin(6+2)+G•2一尸(12—2)=O

emi„=15kN

20

（3）空载时,

XMA(P)=0

(6一2)—62=0

=1\4kN

7.5kN<C?<11GkN

2、平面力偶系的合成与平衡

作用在物体同一平面内的力偶，称为平面力偶系。平面力偶系合成的结果为

一合力偶，其合力偶矩等于各分力偶矩的代数和。

M=m।++♦mn=Em

若力偶系平衡，则合力偶矩必为零。

平衡方程

M=Z〃z=O

层加一个压力和一个力偶，其力偶矩，若夹紧

!个螺栓所受的横向力。

Z机=0

3.齿轮和轴的受力分析NAl+mi=0

见教材图2—32、33、34NA=2=25GN

（三）功率和效率

1、功率机器的主要性能森=川冬彳斗N

2、机械效率机器工作时输出的有用功率与输入功率之比。机械效率越高,

有用功率越大。

四、小结

平面任意力系的简化与平衡；平面任意力系平衡方程的应用

五、作业

练习册

第三章直杆的基本变形

3.1直杆轴向拉伸与压缩时的变形与应力分析

拉伸与压缩时材料的力学性能

【课题名称】

直杆轴向拉伸与压缩时的变形与应力分析和拉伸与压缩时材料的力学性能

【教材版本】

栾学钢主编。机械基础（多学时）。北京：高等教育出版社，2010

栾学钢主编。机械基础（少学时）。北京：高等教育出版社，2010

【教学目标与要求】

一、知识目标

1、了解拉压变形、内力的概念，了解截面法求内力、应力的方法;

2、理解拉压材料的力学性质。

二、能力目标

通过做低碳钢拉压时的力学性质实验，培养动手能力。

三、素质目标

1、理解截面法求内力的基本方法。

2、理解拉压材料的力学性质，培养实践能力。

四、教学要求

1、了解拉、压内力概念，理解截面法求内力。

2、。

【教学重点】

5、拉压、内力概念，截面法求内力。

6、理解拉、压材料的力学性质

【难点分析】

材料拉、压时的力学性能。

【教学方法】

教学方法：讲练法、演示法、讨论法。

【教学资源】

1.机械基础网络课程,北京：高等教育出版社，2010

2.吴联兴主编.机械基础练习册.北京：高等教育出版社，2010

【教学安排】

4学时（180分钟）

教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插讨论、讲授中穿插练习与

设问，最后进行归纳。

【教学过程】

一、复习旧课

二、导入新课

作用于构件上的外力形式不同，构件产生的变形也不同。把构件的变形简

化为四种基本变形。拉压、剪切、扭转、弯曲。

三、新课教学

（一）直杆轴向拉伸与玉缩时的变形与应力分析

1.拉伸与压缩时的变形特点

杆件受拉伸与压缩时必定产生伸长或缩短的变形。如教材图3-7所示。

2.内力与截面法求应力

内力杆件受拉伸或压缩时，杆件材料内部产生阻止变形的抗力。内

力是由外力引起的构件内部一部分对另一部分的作用力。

截面法假想地将杆件截开，以求的内力大小的方法。用力学平衡方程

方法求出内力的大小。用截面法求内力的过程为：切、取、代、平。

应力用内力除以杆件的截面积，即得到单位面积上的应力。

（二）、拉伸与压缩时材料的力学性能

（演示工程实例引出概念）

受力特点：沿轴向作用一对等值、反向的拉力或压力。

变形特点：杆件沿轴向伸长或缩短。这种变形称为拉伸或压缩。

1.低碳钢时拉伸与王缩的力学性能

（1）低碳钢拉伸时的力学性能

如图3—11所示，为低碳钢拉伸时的应力与应变曲线图。分为几个阶段,

即弹性变形阶段、屈服阶段、强化阶段和缩颈阶段。得出相应的材料比例极

限、弹性极限、屈服极限和抗拉强度。

（2）低碳钢压缩时的力学性能

如图3—13所示，为低碳钢压缩时的应力与应变曲线图。也甫相应的比

例极限、弹性极限、屈服极限，与拉伸的应力与应变曲线图相似。

2.铸铁拉伸与压缩时的力学性能

如图3—14所示，为铸铁压缩时的应力与应变曲线图，不同点是其抗压

强度远大于抗拉强度。

3.塑性与泠作硬化

塑性是材料抵抗永久变形而不断裂的能力。用伸长率和收缩率表示。

泠作硬化是材料在机域加工过程中，塑性下降的现象。如图3—15所示。

泠作硬化不利于机械零件的再加工。

说明：讲授完材尊力卜簿后，要有2学时的实验课，完成典型材料的机

械性能谏削加的应

四应变,照如图，y/

拉压概念；拉压变畛今正内力、应力计算.

五.作业

哪种强度最好？哪种刚度最好？哪种塑性最好？

第三章直杆的基本变形

3.2直杆轴向拉伸与压缩时的强度计算

【课题名称】

直杆轴向拉伸与压缩的强度计算

【教材版本】

栾学钢主编。机械基础（多学时）。北京：高等教育出版社，2010

栾学钢主编。机械基础（少学时）。北京：高等教育出版社，2010

【教学目标与要求】

一、知识目标

熟悉直杆轴向拉伸与压缩的强度计算。

二、能力目标

培养分析直杆轴向拉伸与压缩问题的解决能力。

三、素质目标

了解直杆轴向拉伸与压缩的变形与强度计算。

四、教学要求

1、了解直杆轴向拉伸与压缩的变形的特点。

2、会对直杆轴向拉伸与压缩的变形作强度计算。

【教学重点】

直杆轴向拉伸与压缩的变形作强度计算。

【难点分析】

求许用应力和最大拉力。

【教学方法】

教学方法：讲练法、讨论法。

【教学资源】

1.机械基础网络课程.北京：高等教育出版社，2010

2.吴联兴主编.机械基础练习册.北京：高等教育出版社，2010

【教学安排】

2学时（90分钟）

教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插讨论、练习与设问。

【教学过程】

一、导入新课

直杆受轴向拉伸与压缩时产生的变形，将影响到材料的强度，哪怎麽确定

材料的强度能否满足使用要求呢？

二、新课教学

1.许用应力与安全系数

极限应力是指杆件丧失工作能力时的应力。

当材料接近极限应力时，构件就处于危险的状态，为了使材料安全可靠

地工作给材料留有足够的强度储备，引入一个大于1的安全系数。常取安全

系数在1.2~2.5。将极限应力除于安全系数即得到许用应力值。

2.轴向拉伸与压缩时的强度计算

强度计算时需要先求出危险截面的内力和截面积，然后用教材中的3—8

式计算。结果只要小于许用应力值，说明材料的强度足够。

3.应力集中与温差应力

（1）应力集中直杆容易出现应力集中的地方常常在直杆截面变化的

轴肩、开槽、钻孔处，也是出现危险断面的位置。

（2）温差应力温差也会对直杆产生应力，如北方的热水管、铁轨，

温度变化将使材料伸长，产生温差应力，所以要留出弯曲变形，以消除温

差可能带来的应力对管道的影响。

强度计算的方法如教材例题3—1、2o强度计算对中职学生不是重点，

只是作为了解的要求即可。

三、小结

轴向拉伸与压缩时的强度计算是保证杆件安全使用的前提。但要先求出

安全系数和许用应力，并计算出危险截面的内力和截面积。

四、布置作业

第三章直杆的基本变形

3.3连接件的剪切与挤压

【课题名称】

连接件的剪切与挤压

【教材版本】

栾学钢主编。机械基础（多学时）。北京：高等教育出版社，2010

栾学钢主编。机械基础（少学时）。北京：高等教育出版社，2010

【教学目标与要求】

一、知识目标

1、了解剪切与挤压的概念；

2、掌握剪切与挤压强度计算。

二、能力目标

利用剪切与挤压强度条件解决工程实际问题。培养分析问题和解决问题的

能力。

三、素质目标

1、了解剪切与挤压变形；

2、了解剪切与挤压强度条件在工程实践中的应用。

四、教学要求

1、初步了解剪切与挤压概念；

2、较深入地认识剪切与挤压强度条件的应用，有一定的分析和运用能力。

【教学重点】

1、剪切与挤压的受力特点、变形特点；

2、剪切与挤压强度计算。

【难点分析】

挤压面积的计算。

【教学方法】

教学方法：讲练法、演示法、讨论法。

【教学资源】

1.机械基础网络课程.北京：高等教育出版社，2010

2.吴联兴主编.机械基础练习册.北京：高等教育出版社，2010

【教学安排】

2学时（90分钟）

教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插讨论、讲授中穿插练习与设

问，最后进行归纳。

【教学过程】

一.复习旧课

强度拉压与拉压变形

二.导入新课（演示工程实例：剪钢板、、键连接等——引出剪切概念）

剪床剪钢板，销钉连接均属剪切变形。

（一）剪切

1、剪切概念

受力特点：作用于构件两侧面上外力的合力等值反向、作用线相距很近。

变形特点：截面沿着力的作用方向相对错动。这种变形称为剪切。

2、剪力和剪应力

平行于截面的内力称为剪力或切力。

截面法：切、取、代、平。

单位面积上所受到修剪力称为剪应力。

r~A

单位：兆帕（掰%）

说明：工程实例近似认%:剪应力均布。

色而析：剪断钢板时刀口的作徽.钢板

O求剪断钢板时的剪应力。

解：

Q_P_80xl03

=320MPa

~A~~bh~50x5

二、挤压

1、挤压的概念

受剪切的构件常常还承受挤压的作用。在接触表面互相压紧而产生局部变形

的现象称为挤压。

2、挤压应力L

bn=-F-R

4

式中4-一挤压面积，曲面取直径投影面积。

说明：工程实际近似认为：挤压应力均布.

讨论：不属于剪切破坏的是（）

A、一钉连接

B、键连接

C、钢板用对接焊缝连接

D、钢板用填角焊缝

三、剪切与挤压强度

剪切强度—=心”

挤压强度

校核强度设计截面确定许可载荷

讨论：材料抗挤的能力要比抗压的能力大得多？

应用：演示工程实例：剪钢板、销钉连接、键连接等。

四、小结（5分钟）

1.剪切概念、内力、应力；挤压概念、内力、应力。

2.剪切与挤压强度

五、作业

六、练习

第三章直杆的基本变形

3.4圆轴的扭转

【课题名称】

圆轴的扭转

【教材版本】

栾学钢主编。机械基础（多学时）。北京：高等教育出版社，2010

栾学钢主编。机械基础（少学时）。北京：高等教育出版社，2010

【教学目标与要求】

一、知识目标

1、了解扭转概念；熟悉外力偶矩、扭矩计算；

2、理解扭转时的应力分析，掌握扭转强度计算。

二、能力目标

通过扭转时的应力分析，了解应力分析方法，培养分析问题的能力。

三、素质目标

1、了解扭转变形的受力特点、变形特点；

2、通过作扭转应力图，了解应力图的一般做法。

四、教学要求

1、初步了解扭转变形的受力特点、变形特点；

2、较深入地认识扭转强度计算，并能应用强度条件解决工程实际问题。

【教学重点】

1、扭转应力图。

2、扭转强度计算。

【难点分析】

扭转应力分析方法。

【教学方法】

教学方法：讲练法、演示法、讨论法。

【教学资源】

1.机械基础网络课程.北京：高等教育出版社，2010

2.吴联兴主编.机械基础练习册.北京：高等教育出版社，2010

【教学安排】

2学时（90分钟）

教学步骤：讲授与演示交叉进行、讲授中穿插讨论、讲授中穿插练习与设

问。

【教学过程】

一、复习旧课

剪切强度

r.nax=/V[7]

挤压强度

二、导入新课

日常生活中常用的螺丝刀，汽车的传动轴，反应釜中的搅拌轴等均产生扭转

变形。

三、新课教学

1、扭转的概念（演示工程实例一一引出扭转概念）

受力特点：在垂直于轴线的横截面内作用一对等值、反向的力偶；

变形特点：轴表面的纵线变成螺旋线。这种变形称为圆轴扭转。

讨论：下列实例中属于扭转变形的是（）

A、起重吊钩B、钻头钻孔C、火车车轴D、零件钻

孔

2、圆轴扭转外力偶矩

N

M=9550。

式中〃一轴外力偶矩，N・m；

弘一轴功率，kW；

n一轴转速，r/min0

讨论：（1）汽车爬坡时，使用高速挡还是低速挡？

（2）在同一台机器的几根逐级传动轴中，是高速轴粗，还是低速轴

粗？为什么？

3.圆轴扭转变形

圆轴扭转变形的圆周线只是绕轴线转了不同的角度，纵向线倾斜一个

小角度，矩形变成平形四边形。

4.切应力分布规律如图3—28所示。

5、圆轴扭转剪应力计算

讨论：如何排列传动轴上的轮子能使最大扭矩值最小？

（1）圆轴扭转时，璜截面上只有垂直于直径的剪应力。

此一抗扭矩，/

W=--«0.2D3

'16

3

空心圆轴Wt=0.2D\\-a)

式中a=d/D

讨论：。两根圆轴，材料相同，受力相同，而直径不同，当&=24时,

则两轴的最大剪应力之比4/々为（）

（2）圆轴抗扭强度条件

Mmax

^max

二%ax

应用：（1）校核强度max-

（2）设计截面叱

（3）确定许可载荷MmaxW]

6、提高抗扭能力的方法

由强度条件可知:

"a

丁max

叱

（1）、提高抗扭截面系数叱

W^D\因此采用空心轴，在相同截面的前提下，可以有效提高

轴的扭转强度。（从应力分布图中直观看出）。

（2）、降低Mw

合理安排轴上零件位置，使输出、输入两端的扭矩值相等或接近,

可降低轴的Mmax。

四、小结

扭转概念；外力偶矩计算、扭转强度计算

五、作业

六、练习

第三章直杆的基本变形

3.5直梁的弯曲及组合变形与压杆稳定

【课题名称】

直梁