机械基础3第三章 直杆的基本变形

《机械基础》教学计划及大纲教材：《机械基础》（机械类）主编：栾学刚《机械基础》教学计划及大纲一、课程性质和任务本课程是中等职业学校农业机械维修专业的一门技术基础课程。

其主要任务是：培养学生掌握机械技术的基本知识和基本技能，初步具有分析机械的功能、动作及使用一般机械能力，为今后解决生产实际问题和继续学习打下基础。

二、课程教学目标通过本课程的教学，学生应达到下列基本要求：熟悉构件的受力分析、基本变形形式和强度计算方法；掌握常用机械工程材料的种类、牌号、性能和应用；了解机器的组成；熟悉机械传动的工作原理和特点；初步具有分析一般机械的功能和动作的能力；初步具有使用和维护一般机械的能力；了解与本课程相关的技术政策和法规，具有严谨的工作作风和创新精神。

三、教学内容和要求（一）理论教学1.绪论了解本课程的内容、性质、任务和基本要求。

掌握机器的组成。

了解金属材料的性能。

了解零件的强度。

了解摩擦和磨损。

2.机械零件的精度掌握互换性与标准化的术语、定义和相互关系；掌握孔和轴的概念；尺寸的分类定义；了解形状公差项目和基准的选用：3.杆件的静力分析掌握力的概念和基本性质。

了解力矩、力偶、力向一点平移的结果及应用。

熟悉约束、约束反力和受力图。

掌握平面受力时的平衡方程及应用。

平面受力的特殊情形。

4.直杆的基本变形了解拉伸和压缩的概念。

熟悉拉伸和压缩时的内力、截面法、应力、变形、应变。

了解静载荷下低碳钢和铸铁的拉伸和压缩的应力—应变曲线。

了解拉伸和压缩时的强度计算。

了解压杆稳定的概念。

了解剪切和挤压的概念。

了解扭转的概念。

了解外力矩的计算和扭转的计算。

熟悉圆轴扭转时横截面上应切力的分布规律和计算。

了解抗扭截面系数的计算。

了解直梁弯曲的概念。

了解弯矩图及纯弯曲时横截面上应力的分布规律和计算。

掌握常用截面的惯性矩和抗弯截面系数的计算。

熟悉梁的强度计算。

了解组合变形的概念。

了解交变应力及疲劳的概念。

5.工程材料掌握铸铁、碳素钢及合金钢的分类、牌号、性能和用途。

任务一认识机器、机构及其组成1. 属于机器的有：电动自行车、普通车床、汽车、洗衣机属于机构的有：普通自行车、机械式手表、台虎钳2. 略任务二认识运动副并能绘制机构运动简图1.所谓运动副，就是两构件直接接触且又能产生一定形式的相对运动的可动连接。

根据运动副中两构件之间接触形式的不同，运动副可分为低副和高副；而低副按两构件间相对运动形式的不同，又可分为转动副、移动副和螺旋副三种。

2. 图1-2-10（a）中有三个活动构件，各构件间通过转动副都相连；图1-2-10（b）中有五个活动构件，各构件间通过转动副或移动副相连。

任务三机械安全防护1.机械危险的主要形式有挤、剪、割或切断、缠绕、刺或扎、擦或磨、流体喷射等。

2.机械危险的一般预防措施有：⑴加强机械设备的安全管理。

⑵机械需装设安全防护装置。

⑶加强个人安全防护。

如戴防护镜防护眼睛，穿坚实的皮靴防护脚部等。

⑷严格按照机械设备的操作安全守则进行操作，不得违章作业。

⑸操作机械的各种人员必须经过专业培训，掌握机械设备性能的基本知识，经考试合格持上岗证上岗。

任务一认识力的概念与基本性质1.力的概念应从以下几个方面去理解：(1)力是物体与物体之间或物体的两个部分之间的相互作用.一个物体受到力的作用,一定有另外的物体施加这种作用,只要有力发生,就一定有受力物体和施力物体.力不能离开物体而单独存在.(2)任何两个物体之间的力的作用是相互的.甲物体受到乙物体作用时,甲物体一定同时对乙物体施加力的作用,因此受力物体与施力物体是相对的,也就是说受力物体同时也是施力物体,施力物体同时也是受力物体.如:马拉车,马是施力物体,车是受力物体;但同时车也拉马,此时车是施力物体,马是受力物体.(3)一个物体对另一个物体施加力的作用有两种方式,一种是由物体直接(接触)作用,如手提水桶,推土机推土等;另一种是物体之间的间接(不接触)作用,如磁铁对铁针的吸引力,空中飞翔的鸟受到的重力等.力的大小、力的方向、力的作用点决定力的作用效果。

《机械基础》说课稿课题：轴向拉伸与压缩时杆件的强度计算一、简析教材（一）说教材本节内容选自栾学刚等主编的，由高等教育出版社出版的《机械基础》教材，本教材是中等职业教育课程改革国家规划新教材，经中等职业教育教材审定委员会审定通过的。

《机械基础》是一门综合性的技术基础课，其内容包括：《机械零件的精度》、《杆件的静力分析》、《直杆的基本变形》、《工程材料》、《连接》、《常用机构》、《机械传动》、《支承零部件》、《机械节能环保与安全防护》、《气液压传动》等十章内容。

研究的重点是机构和零件。

但各种机构和零件，如何决定其尺寸的大小，究竟采用什么材料来制造，又可采取何种办法来改善材料的性能，以满足生产的需要等问题，就需用力学知识和材料热处理知识来解决。

而材料力学研究是关键，其研究对象主要是等截面的直杆。

（二）简述本课内容本次课内容为《机械基础》第三章杆件的基本变形第三节内容。

杆件在外力作用下可能发生各种各样的变形，但归纳起来，有以下四种基本变形，即拉伸或压缩、剪切、扭转和弯曲。

今天所讲的《直杆轴向拉伸与压缩时的强度计算》内容，是对杆件静力学分析的巩固，并且是后续课程内容的基础，因此本节知识将起到承上启下的作用，只有正确而灵活的运用这些知识，才能设计出体积小、重量轻、使用方便、灵活且可靠的机械结构来。

（三）教学内容的处理本次课是《机械基础》教材的第三章（直杆的基本变形）第三节内容，继前一章静力学之后，为材料热处理知识打基础。

材料基本变形这一章主要研究四种基本变形，而本次课要讲的轴向拉伸或压缩变形是最主要的变形。

结合教材和学生所具备的知识点与理解能力，决定把本章节内容按变形方式的不同分别讲解。

为了便于学生的理解和掌握。

本次课主要讲清轴向拉伸与压缩的强度计算为以后讲解其余三种变形和材料力学性能打好基础。

二、教学目标【知识目标】：（1）了解什么是材料的许用应力以及塑性材料和脆性材料许用应力的确定。

(2)通过本节课的学习使学生了解轴向拉伸与压缩变形时的强度计算公式。

汽车运用与维修专业《机械基础》课程标准【课程名称】机械基础【适用专业】中等职业学校汽车运用与维修专业1.课程性质《机械基础》是中等职业学校汽车运用与维修专业的一门专业基础课程,目标是让学生了解汽车机械的基础知识，熟悉汽车机械的力学性能与结构特点，掌握汽车机械相关的组织形式或连接方式，为后面学习汽车专业技术课程打下夯实的基础。

2.课程的设计思路该课程着眼于学生的终身学习与可持续性发展，关注学生素质.关注学生职业岗位能力的培养。

该课程是依据教育部2009年颁发的《中等职业学校机械基础教学大纲》进行课程设置的。

其总体设计思路是，打破以知识传授为主要特征的传统学科课程模式，转变为以工作任务为中心组织课程内容,并让学生在完成具体项目的过程中学会完成相应工作任务，并构建相关理论知识，发展职业能力。

课程内容突出对学生职业能力的训练，理论知识的选取紧紧围绕工作任务的需要来进行，同时又充分考虑了中等职业教育对理论知识学习的需要，并融合了相关职业资格等级标准对知识、技能和态度的要求。

3.课程目标通过任务驱动型的项目教学活动，激发学生对本课程的学习兴趣。

正确认识汽车机械基础知识，了解机械的受力与变形，熟悉汽车工程材料的性质、特征、应用等，熟悉汽车机械的各种连接方式、传动方式和支承形式，掌握机械的安全防护措施等。

职业能力目标:1）了解汽车机械的相关基础知识。

2）了解汽车机械的受力分析和变形状况。

3）能计算和测量机械零件的公差、配合、极限、弯曲、扭曲等。

4）熟悉汽车制造工程材料的类型、特征、作用、应用等。

5）掌握机械各种连接方式，能进行连接的相关实验。

6）掌握汽车机械的传动形式和支承形式。

7）能制作机械传动或支承、连接的模型。

8）熟悉机械节能环保的相关法律、法规、规章、制度等。

9）能正确进行机械的安全防护。

10）熟悉气压传动与液压传动的特性、规律和应用。

11）能独立完成汽车手动变速器传动机构的拆装和检测。

4.课程内容和要求5.实施建议⑴教材编写1）以“工作任务”为主线设计教材，将本专业知识分解成若干任务和知识板块进行学习。

XX工程职业学院机电技术应用专业专业综合课考试科目和技能考核项目及要点一、专业综合课考试科目及各科考试纲要（一）考试科目科目1：电工技术基础科目2：电气控制技术课程考核科目3：机械基础（二）考试形式1.考试方式：闭卷，笔试，试卷满分为300分，考试时间为150分钟；2.试题类型范围：选择题、填空题、判断题、名词解释、问答题、综合题。

（三）各科考试纲要《电工技术基础》考试纲要1. 电路的基本概念。

电路的组成及其作用；电路的基本物理量的概念及其单位；电动势、电流、电压的参考方向和数值正负的意义及其在电路计算时的应用；电功和电功率的概念，焦耳定律和电功、电功率的计算。

2. 简单直流电路。

常用电路基本定律的应用；电路的几种工作状态，每一种状态下电路中电流、电压和功率的计算；电源等效变换；电阻串、并联的特点和作用，简单混联电路的分析和计算；电路中各点电位及两点间电压的分析和计算。

3. 磁场和磁路。

磁场主要物理量的物理意义、单位和它们之间的相互关系，常用磁性材料的磁性能及其在工程技术中的应用。

4. 电磁感应。

电磁感应现象、自感现象和互感现象，自感系数；互感线圈的同名端及其串联。

5. 正弦交流电的基本概念。

正弦交流电的产生，正弦交流电基本物理量的概念，正弦交流电的解析式表示法。

6. 正弦交流电路。

电阻、电感和电容在直流电路与交流电路中的作用，纯电阻电路、纯电感电路及纯电容电路中电流和电压的关系、功率，正弦交流电路中感抗、容抗、有功功率、无功功率、视在功率、功率因数、阻抗、电压三角形、功率三角形等概念，RLC串联正弦交流电路中电流和电压的关系及功率的计算，提高功率因数的意义及方法；串、并联谐振的条件、特点及其应用。

7. 三相正弦交流电路。

三相电压的产生及其表示方法，三相对称负载星形连接和三角形连接中线电压与相电压、线电流与相电流之间的关系及计算，三相对称电路功率的计算。

8. 变压器。

变压器的构造和作用，变压器变换电压、变换电流的基本关系及其计算。

《机械基础》教学指南一、课程的性质与任务本课程是中等职业学校机械类及工程技术类相关专业的一门基础课程。

其任务是：使学生掌握必备的机械基本知识和基本技能，懂得机械工作原理，了解机械工程材料性能，准确表达机械技术要求，正确操作和维护机械设备；培养学生分析问题和解决问题的能力，使其形成良好的学习习惯，具备继续学习专业技术的能力；对学生进行职业意识培养和职业道德教育，使其形成严谨、敬业的工作作风，为今后解决生产实际问题和职业生涯的发展奠定基础。

二、教学提要、课程内容、教学要求绪论教学内容1．课程的内容、性质、任务和基本要求。

2．一般机械的组成及基本要求。

教学要求1．学习目标（1）了解机械的概念与组成。

（2）了解机械零件的材料、结构、承载能力，摩擦、磨损和润滑的基本要求。

（3）了解本课程的任务和学习要求。

2．能力目标初步认识机械。

3．教学重点机械的概念及组成。

4．教学难点机械与机构、构件与零件的区别。

第1章杆件的静力分析教学内容1．力的概念与基本性质；2．力矩、力偶、力的平移；3．约束、约束力、力系和受力图的应用；4．*平面力系的平衡方程及应用。

教学要求1．学习目标（1）理解力的概念与基本性质。

（2）了解力矩、力偶、力向一点平移的结果。

（3）了解约束、约束力和力系，能作杆件的受力图。

（4.）会分析平面力系，会建立平衡方程并计算未知力。

2．能力目标（1）分析物体受力的能力（2）解决平面力系问题的基本计算能力3．教学重点受力分析4．教学难点建立平衡方程并计算未知力第2章直杆的基本变形教学内容1．直杆轴向拉伸与压缩；2．直杆轴向拉伸与压缩时的应力分析；3．材料的力学性能；4．*直杆轴向拉伸和压缩时的强度计算。

5．连接件的剪切与挤压6．圆轴扭转7．直梁弯曲8．*组合变形9．*交变应力与疲劳强度10．*压杆稳定教学要求1．学习目标1．会判断直杆的基本变形。

2．会分析直杆轴向拉伸与压缩时的内力；了解应力、变形、应变的概念。

第二单元直杆的基本变形练习题一、名词解释1．杆件杆件是指纵向（长度方向）尺寸远大于横向（垂直于长度方向）尺寸的构件。

2．内力在外力作用下，材料（或杆件）产生变形，杆件内部产生阻止变形的抗力称为内力。

3．应力杆件在外力作用下，其截面上单位面积上的内力称为应力。

4．应变应变是杆件在外力作用下其内部某一点的变形程度。

5．力学性能力学性能又称为机械性能，是指材料在外力作用下所表现出来的性能。

6．抗拉强度抗拉强度是指拉伸试样拉断前承受的最大标称拉应力。

7．塑性塑性是指金属材料在断裂前发生不可逆永久变形的能力。

8．扭转变形构件受到作用面与轴线垂直的外力偶作用时，各横截面绕轴线发生相对转动的现象，称为扭转变形。

9．弯曲变形杆件受到垂直于轴线的外力或作用面在轴线所在平面内的外力偶作用时，杆件的轴线将由直线变为曲线，这种变形称为弯曲变形。

10．交变应力随时间发生周期性变化的应力称为交变应力。

二、填空题1．杆件有两个主要几何要素，即横截面和轴线。

横截面是指垂直于杆件轴线方向的截面；轴线是指各横截面形心（几何中心）的连线。

2．根据载荷作用性质的不同，载荷分为静载荷、冲击载荷和交变载荷。

3．根据载荷作用形式的不同，载荷又可分为拉伸载荷、压缩载荷、弯曲载荷、剪切载荷和扭转载荷等。

4．杆件的基本变形形式主要有拉伸（或压缩）变形、剪切变形、扭转变形和弯曲变形。

5．通常将产生轴向拉伸变形的杆件称为拉杆，将产生轴向压缩变形的杆件称为压杆。

6．内力是杆件内部产生阻止变形的抗力，外力是作用于杆件上的载荷和约束力。

7．应力分为正应力和切应力。

8．材料的力学性能指标有强度、塑性、硬度、韧性和疲劳强度等。

9．从退火低碳钢的力（F）-伸长（l ）曲线图可以看出，拉伸试样从开始拉伸到断裂要经过弹性变形阶段、屈服阶段、变形强化阶段、缩颈与断裂四个阶段。

10．强度是材料在力的作用下，抵抗永久变形和断裂的能力。

11．材料在静拉伸试验中的强度指标主要有: 屈服强度、规定总延伸强度、抗拉强度等。

2020年山西省中等职业学校毕业生对口升学考试加工制造类专业职业技能考试大纲（试行）根据高等院校人才选拔需要和我省中等职业学校实际，参照教育部颁布的加工制造类相关专业教学标准，制订山西省中等职业学校学生对口升学加工制造类专业职业技能考试大纲。

一、考核目标与要求(一)知识要求1.掌握加工制造类相关专业的基本知识和基本理念、原理。

2.理解和掌握本专业岗位必备的专业知识，专业技巧。

3.会分析本专业的基本案例，初步建立解决问题的思维框架。

(二)能力要求1.有加工制造类相关专业岗位工作的职业技巧，具有良好的职业素养、敬业精神和协调合作能力。

2.掌握和了解加工制造类相关专业基础知识及基本技能、技术，具有规范的操作技能和解决本专业基本问题的能力。

3.正确使用并维护相关工具（设备），具有识别和操作工具以及使用本专业各种工具的能力。

4.严格执行工作作业规范、工艺规程和安全操作规程。

5.着装整洁，职业语态语言得体，保持工作环境整齐、清洁，文明生产。

二、考试范围与要求根据生源专业划分为A、B、C、D、E五个“专业群"分别进行考试，其中加工制造类专业群A为冶金类专业群，共有专业3个:钢铁冶炼、有色金属冶炼、硅酸盐工艺及工业控制；加工制造类专业群B 为机械制造类专业群，共有专业11个：机械制造技术、机械加工技术、数控技术应用、模具制造技术、金属热加工、焊接技术应用、机床切削加工（车工）、数控加工（数控车工）、模具制造、焊接加工、增材制造技术应用；加工制造类专业群C为电气自动化类专业群，共有专11个：电气运行与控制、电气技术应用、电子电器应用与维修、电子材料与元器件制造、电机电器装配与维修、电气自动化设备安装与维修、农村电气技术、化工仪表及自动化、工业自动化仪表及应用、楼宇智能化设备安装与运行、电梯安装与维护保养；加工制造类专业群D为机电产品与设备维修类专业群，共有专业10个：机电技术应用、机电设备安装与维修、制冷和空调设备运行与维修、机械设备维修、机电产品检测技术应用、农业机械使用与维护、工程机械运用与维修、船舶制造与修理、火电厂热力设备运行与检修、燃气热力运行与维护；加工制造类专业群E为汽车交通类专业群，共有专业2个：汽车制造与检修、汽车电子技术应用。

机电一体化技术专业《专业综合课》和《技能考核》考试大纲《专业综合课》考试大纲本考试大纲是以辽宁省中等职业学校机电类专业教学指导方案为依据，主要适用于抚顺职业技术学院机电技术类专业入学考试。

考试大纲编制的目的在于检测学生获取机电一体化技术的基础知识，检测和考核学生掌握机电一体化技术理论知识和实践技能的水平。

大纲对专业核心课程要求应具备的知识和能力划分为“了解”、“理解”和“掌握”三个层次。

了解即要求具有本专业相关基础知识的广泛认识；理解即要求对本专业相关知识具有深刻的认识；掌握即要求能深刻掌握本专业相关知识并能解决专业实际问题。

一、《电工技术基础》课程考核内容及参考教材（一）考核内容1．电路的基本概念（1）了解电路的组成及其作用；（2）理解电路的基本物理量（电动势、电流、电压、电位）的概念及其单位；（3）掌握电动势、电流、电压的参考方向（正方向）和数值正负的意义及在电路计算时的应用；（4）理解电功和电功率的概念，掌握焦耳定律和电功、电功率的计算；（5）了解电气设备额定值的意义。

2．简单直流电路（1）掌握部分电路欧姆定律和闭合电路欧姆定律；（2）了解电路的几种工作状态（通路、开路、短路），掌握在每一种状态下电路中电流、电压和功率的计算；（3）掌握电阻串、并联的特点和作用，掌握简单混联电路的分析和计算；（4）掌握电路中各点电位及两点间电压的分析和计算，并掌握其测量方法。

3．电容和电容器（1）理解电容的概念，掌握电容器的充放电特性；（2）了解常用电容器的分类和额定值。

4．磁场和磁路（1）理解磁场主要物理量（磁感应强度、磁通、磁场强度和磁导率）的物理意义、单位和它们之间的相互关系；（2）了解常用磁性材料的磁性能及在工程技术上的应用。

5．电磁感应（1）理解电磁感应现象产生的条件；（2）理解自感现象和互感现象，了解自感系数的估算；（3）掌握互感线圈的同名端及其串联。

6．正弦交流电的基本概念（1）了解正弦交流电的产生；（2）理解正弦交流电基本物理量（瞬时值、最大值、有效值、角频率、周期、频率、初相位、相位差）的概念；（3）熟练掌握正弦交流电的解析式表示法。

第一章 结构设计中的静力学平衡1-1 解：力和力偶不能合成；力偶也不可以用力来平衡。

1-2 解：平面汇交力系可以列出两个方程，解出两个未知数。

取坐标系如图，如图知 ()100q x x= 1-3 解：则载荷q(x) 对A 点的矩为1-4 解：1）AB 杆是二力杆，其受力方向如图，且F A ’＝F B ’2）OA 杆在A 点受力F A ，和F A ’是一对作用力和反作用力。

显然OA 杆在O 点受力F O ，F O 和F A 构成一力偶与m 1平衡，所以有代入OA = 400mm ，m 1 = 1N ⋅m ，得 F A =5N所以F A ’＝F A ＝5N ， F B ’＝ F A ’＝5N ， 即 杆AB 所受的力S ＝F A ’＝5N3）同理，O 1B 杆在B 点受力F B ，和F B ’是一对作用力和反作用力，F B ＝F B ’＝5N ；且在O 1点受力F O1，F O1和F B 构成一力偶与m 2平衡，所以有 210B m F O B -⋅=代入O 1B =600mm ，得 m 2=3N.m 。

1-5 解：1）首先取球为受力分析对象，受重力P ，墙壁对球的正压力N 2和杆AB 对球的正压力N 1，处于平衡。

有：1sin N P α⋅= 则 1/s i n N P α=2）取杆AB 进行受力分析，受力如图所示， 杆AB 平衡，则对A 点的合力矩为0：3）根据几何关系有最后解得：2211/cos 1sin cos cos Pa Pa T l l αααα+=⋅=⋅- 2cos cos αα-最大，即α＝60°时，有T min当＝4Pal。

q(x)O 1N 2AF1-6 解：1）取整体结构为行受力分析，在外力（重力P 、 在B 点的正压力F B 和在C 点的正压力F C ）作用下平衡，则对B 点取矩，合力矩为0：解得 (1)2C a F P l =-，2B C aF P F P l=-= 2）AB 杆为三力杆，三力汇交，有受力如图所示。