建筑力学行动导向教学案例教案提纲
课程名称 建筑力学 课程性质 必修课（√）、选修课（ ）
项目名称 模块六：静定结构的位移计算及刚度校核
授课方式 理论课（√ ）、实验课（ ）、实训课（ ）
教学时数 12课时 授课时间
教学目的 能用图乘法解静定结构的位移及静定结构由于支座移动和温度变化引起位移计算。
教学内容 （1）拉压杆、扭转轴、简单梁的及刚度校核；
（2）叠加法求梁的挠度；
（3）理解虚功原理,以及用单位荷载法求静定结构的位移；
（4）掌握图乘法；
（5）了解支座沉陷和温度变化引起的位移计算方法；
（6）了解功的互等定理与位移互等定理反力互等定理。
教学重点 1.简单梁梁的位移及刚度校核；2.图乘法；
教学难点 1.理解虚功原理,以及用单位荷载法求静定结构的位移；
2.了解功的互等定理与位移互等定理反力互等定理。
消耗材料 A4纸张3张
操作工具 直尺、铅笔、橡皮；计算器
成果要求 进行梁或桁架的刚度校核（学生任选其一）
教学过程 一、信息获取（教师主讲）
1.掌握单位荷载法2.掌握图乘法；
二、制定计划（分组讨论）
1. 结构选型，确定本组所采用的结构形式2.进行内力计算；3.求解结构位移4.刚度校核
三、做出决定（教师主持全班讨论）
1. 分组介绍结构方案
2. 提问、讨论、教师点评：介绍结构力学原理，结构内力计算；结构位移计算（单位荷载法、图乘法）；刚度校核。
四、实施操作（分组计算）
1. 根据讨论结果修改方案
2.计算内力（可采用上节计算结果）
3. 求解位移；4.刚度校核
五、检验校正（教师主持分组发言）
1. 列举知识和能力缺陷、列出理论与实际差别。
2. 写出改进措施。
3. 写出小组协作体会与个人心得。
六、总结评价
1.小组自评（本组学生自我模糊评定）
2. 结构功能评定（全班学生讨论后议定）
3. 小组间互评并写出对方优缺点（全班学生讨论后议定）
材料力学课程设计
班级：
作者：
题目：曲柄轴的强度设计、疲劳强度校核及刚度计算
指导老师
2015.6.6
1 一、 课程设计的目的
材料力学课程设计的目的是在于系统学习材料力学后，能结合工程中的实际问题，运用材料力学的基本理论和计算方法，独立地计算工程中的典型零部件，以达到综合运用材料力学的知识解决工程实际问题之目的。同时，可以使我们将材料力学的理论和现代计算方法及手段融为一体。既从整体上掌握了基本理论和现代的计算方法，又提高了分析问题，解决问题的能力；既把以前所学的知识综合应用，又为后继课程打下基础，并初步掌握工程中的设计思想和设计方法，对实际工作能力有所提高。
1）使所学的材料力学知识系统化，完整化。让我们在系统全面复习的基础上，运用材料力学知识解决工程实际问题。
2）综合运用以前所学的各门课程的知识（高等数学、工程图学、理论力学、算法语言、计算机等），使相关学科的知识有机地联系起来。
3）使我们初步了解和掌握工程实践中的设计思想和设计方法，为后续课程的学习打下基础。
二、 课程设计的任务和要求
要系统复习材料力学课程的全部基本理论和方法，独立分析、判断设计题目的已知所求问题，画出受力分析计算简图和内力图，列出理论依据并导出计算公式，独立编制计算程序，通过计算机给出计算结果，并完成设计计算说明书。
三、 设计题目
某柴油机曲轴材料为球墨铸铁（QT400-10），[σ]=120MPa，曲柄臂抽象为矩形（如图），h=1.2D，b/h=2/3（左、右臂尺寸相同），l=1.5e，l4=0.5l，已知数据如下表：
F/kN W/kN l1/mm l2/mm l3/mm e/mm α(◦)
20 5.4 380 230 120 120 12
1. 画出曲轴的内力图。
2. 按照强度条件设计主轴颈D和曲轴颈的直径d。
3. 校核曲柄臂的强度。
2 4. 安装飞轮处为键槽，校核主轴颈的疲劳强度，取疲劳安全系数n=2。
第 次课
摘要
授课题目 （章、节）：13-5轴的强度校核计算
13-6轴的刚度校核
教学主要内容及重点难点：
重点：轴的强度验算轴的刚度校核
难点：轴的强度验算轴的刚度校核
内容
复习：
１ 轴的结构设计
2 轴的强度计算
新课：
13-5轴的强度校核计算
设计如图所示一带式输送机中的单级斜齿轮减速器的低速轴。
已知电动机的功率为P=25kW，转速n1=970r/min，传动零件（齿轮）的主要参数及尺寸为：法面模数为mn=4mm，齿数比u=3.95,小齿轮齿数z1＝20，大齿轮齿数为z2＝79，分度圆上的螺旋角为"'3468，小齿轮分度圆直径为d1＝80.81mm，大齿轮分度圆直径为d2＝319.19mm，中心距为a=200mm，齿宽为B1=85mm，B2=80mm。
一、选择轴的材料
该轴没有特殊的要求，因而选用调质处理的45号钢，可以
图12－28 查的其强度极限B＝650MPa。
二、初步估算轴径
按扭转强度估算输出端联轴器处的最小直径，根据表按45号钢，取A＝110；
输出轴的功率P2=Pη1η2η3（η1为联轴器的效率，等于0.99；η2为滚动轴承的效率，取为0.99；η3为齿轮传动效率，取为0.98），所以P2=25×0.99×0.99×0.98＝24.5kW；
输出轴转速为n2=970/3.95=245.6r/min，
根据公式有：mmnPAd7.506.245241103322min
由于在联轴器处有一个键槽，轴径应增加5％；为了使所选轴径与联轴器孔径相适应，需要同时选取联轴器。从手册可以查的，选用HL4弹性联轴器J55×84/Y55×112GB5014-85。故取联轴器联接的轴径为55mm。
三、轴的结构设计
根据齿轮减速器的简图确定轴上主要零件的布臵图（如图）和轴的初步估算定出轴径进行轴的结构设计。
1、轴上零件的轴向定位
ValueEngineering
0引言强度要求就是指零件中的应力不得超过允许的限度。对于韧性材料，当其上最大正应力达到材料的屈服强度极限时，便认为其发生失效；对于脆性材料，当其上最大正应力达到材料的抗拉强度极限时，便认为其发生失效[1]。原则上可以采用以下措施提高零件强度：采用强度高的材料；使零件具有足够的截面尺寸；合理地设计零件的截面形状，以增大截面的惯性矩；采用热处理和化学热处理方法，以提高材料的力学性能；提高运动零件的制造精度，以降低工作时的动载荷；合理地配置机器中各零件的相互位置，以降低作用于零件上的载荷等[2]。刚度要求是指零件在工作中所产生的弹性变形不超过允许的限度。原则上说，为了提高零件的整体刚度，可采取增大零件截面尺寸或增大截面的惯性矩；缩短支承跨距或采用多支点结构，以减小挠曲变形等。1举例说明一条截面形状如下的型材（见图1），材料为Q235，长度1000mm，两端固定，在其中间部位加载150kg的载荷，试校核其强度、刚度。1.1采用CAE有限元分析法，利用CreoSimulate软件进行强度刚度校核淤在三维绘图软件Creo中绘制数模。于进入simulate，选择“应用程序—simulate”（见图2）。盂分配材料属性，选择“材料分配—更多—steel.mtl—确定”。榆添加约束（见图3）。虞划分载荷区域，选择“精细模型—曲面区域—草绘—确定”（见图4）。愚添加载荷，选择“力/力矩—选择曲面区域—输入力值（1500N）—确定”。型材使用的强度刚度校核方法StrenghandRigidityCheckingMethodforProfiles隆彩云淤LONGCai-yun曰李伟于LIWei（淤广西智拓科技有限公司研究所，柳州545003；于柳州柳工叉车有限公司研究所，柳州545006）（淤GuangxiZhituoTechnologyCo.，Ltd.，Liuzhou545003，China；于LiuzhouLiugongForkliftCo.，Ltd.，Liuzhou545006，China）摘要院在进行机械设计时，为保证所设计的机械零件能安全、可靠地工作，在进行设计工作时应考虑强度、刚度是否满足要求。强度、刚度的校核方法有计算校核法和CAE有限元分析法。计算校核法结合三维软件获取截面特性参数，适用于简单的受力模型情况。CAE有限元分析法是现在较为普遍使用的方法。文章针对型材利用Creo三维绘图软件采用两种校核方法进行强度刚度校核。Abstract:Inmechanicaldesign,toensurethatthedesignedmechanicalpartscanworksafelyandreliably,strengthandrigidityshouldbeconsideredwhendesigning.Therearetwomethodsforstrengthandrigiditychecking,whicharethecalculationcheckingmethodandtheCAEfiniteelementanalysismethod.Thecalculationcheckingmethodcombinedwith3dsoftwareobtainedthecrosssectioncharacteristicparametersisfitforsimpleforcemodel.TheCAEfiniteelementanalysismethodisnowmorecommonlyusedmethod.ThispaperusestwokindsofcheckingmethodstocheckthestrengthandrigidityofprofilebyCreo3ddrawingsoftware.关键词院型材；强度；刚度；计算；CAE有限元分析；CreoKeywords:profile；strength；rigidity；calculation；CAEfiniteelementanalysis；Creo中图分类号院TH122文献标识码院A文章编号院1006-4311（2020）08-0221-04
