机电技术应用专业机械基础课程第二章--构件的静力分析教案

第2章构件内力分析基础学习目标理解各种基本变形的受力和变形特点；掌握各种基本变形的内力特点、计算方法；掌握各种基本变形的内力图、力矩图的画法。

2．1构件的变形2．1．1构件的基本要求机械工作时，组成机械的各个构件都要受到外力的作用。

例如，吊起重物的钢丝绳要承受重物的重力、轧钢机轧辊要受到钢坯阻力的作用等。

构件在载荷作用下都会发生一定的变形，随着载荷的继续增加，有些构件可能会突然断裂，有些构件则发生过大变形直至破坏。

为了保证构件正常工作，每一个构件都要有承受足够载荷的能力。

具有一定承载能力的构件，要满足下面3个方面的要求：1．强度要求强度是构件抵抗破坏的能力，满足强度要求是指正常受力的构件不能被破坏。

这是对构件的最基本的要求。

例如，吊起重物的钢丝绳不允许断裂，齿轮在传动过程中不允许破损，机器主轴不允许折断或扭坏等。

2．刚度要求刚度是构件抵抗变形的能力，满足刚度要求是指正常受力的构件的变形量不能超过允许的限度。

有时构件在载荷的作用下虽然不会发生破坏，但如果变形过大，会导致构件不能正常工作。

例如，齿轮轴变形过大会影响齿轮的啮合状况，如图2—l(a)所示；车床主轴变形过大会影响工件的加工精度，如图2—l(b)所示。

因此，对于自身变形会影响机械工作性能的构件，必须满足一定的刚度要求。

图2—1受载荷作用的构件变形3．稳定性要求稳定性是构件保持原有平衡状态的能力。

对于中心受压的细长直杆，例如，图2—2(a)所示的内燃机的挺杆、图2—2(b)所示的千斤顶的顶杆等，当压力较小时，受压杆件均能保持直线的平衡状态，但随着压力的增加，压杆会突然变弯而丧失工作能力，这种现象称为丧失稳定，简称失稳。

因此，要求压杆必须在工作中始终保持原有的直线状态，即具有足够的稳定性。

为了满足构件在强度、刚度、稳定性3个方面的要求，达到安全可靠的目的，必须为构件选择适当的材料、合理的截面形状和尺寸，同时还必须尽可能降低材料的消耗量，以符合经济的原则。

第二章 机械静力分析基本原理与方法导言静力分析研究物体在力系作用下的平衡规律；或者说，是 研究物体平衡时作用于物体上所有的力（简称力系）所应 满足的条件，即力系的平衡条件。

介绍的内容1、力、力矩、力偶、力系等基本概念 2、约束反力与受力图 3、力系平衡方程及其应用研究对象 及基本术语介绍刚体、刚体系统 平衡、惯性参考系、刚体：力的作用下不变形的物体。

物体受力作用产生 的变形对问题研究居次要因素，变形可略去不计的物 体（工程定义） 。

平衡：指的是机械运动的一种特殊运动状态，指物体相 对于惯性参考系保持静止或作匀速直线运动. 如：静止 的建筑物，匀速直线行驶的汽车。

惯性参考系：天文上采用的日心坐标系。

若我们所建立 的参考系中，应用牛顿定律及其推论所得到的结果能在 所要求的精确度范围内，符合客观实践，就可以认为这 参考系是惯性参考系。

§2.1 力的基本性质力的定义力是物体间的相互机械作用，这种作用使物体的形态或 者运动状态发生变化。

力的效应外效应：力使物体运动状态发生改变的效应---理论力学课程中研究。

内效应：力使物体形状发生改变的效应----材料力学等课程中研究。

例 如：力可以使汽车运动（外效应）； 也可以 使球、梁发生变形（内效应）。

力的三要素：大小、方向 、作用点用矢量 F 表示力，或者用数学分析式表示力相关术语：力系、等效力系、平衡力系、合力公理及推论两力平衡公理： 刚体上二力等值、 反向、共线是刚 体平衡的充要条件F1F刚体公理及推论力系简化的理论基础 • 加减平衡力系公理 ： 可以在作用于刚体的力系中添加或去掉平衡 力系，而不改变力系对刚体的作用效果。

推论：力的可传性：作用在刚体上的力可以沿其作用 线移动而不改变它对刚体的效应公理及推论二力合成公理 复杂力系简化基础 ： 作用于物体上同一点A 的两个力 F 和 F’ 的合力FR也作用在A点,其大小与方向用 F 和 F’为邻边所作 的平行四边形对角线表示， FFR=F+F’?1.合力是否一定大于分力?A 物体 F’FR?2.力的分力与力的投影是否相等？公理及推论作用与反作用公理：物体系统受力的理论基础当甲物体对乙物体有作用力的同时，甲物体也受到来 自乙物体的反作用力，作用力与反作用力大小相等, 方向相反,沿同一直线。

《机械基础》教案项目二构件的静力分析教案首页况下等于零：①力等于零；②力的作用线通过矩心，即力臂等于零,力矩的值也为零。

2）力沿其作用线滑动时，由于没有改变力、力臂的大小及力矩的转向，故力矩值不变应用举例求如图所示的力对Ａ点之矩。

二、合力矩定理定理：平面汇交力系的合力对于平面内任何一点之矩等于所有各力对于该点之矩的代数和。

数学表达式为M0(FR )=M0(F1)+M0(F2)+…+M0(Fn)三、力偶和力偶矩定义：偶：作用在同一物体上的两个力大小相等、方向相反且作用线平行的一对力。

偶的作用平面：两力作用线所在的平面。

力偶臂：两力作用线间的垂直距离d。

讲解：力偶的作用效果是引起物体的转动，和力矩一样，产生转动效应。

力偶的转动效应用力偶矩M 表示，它等于力偶中任何一个力教师讲解教师讲解教师展示图片，提问学生思考、记忆学生观察课件、认真思考、记忆学生认真思考，积极回答。

用点B的矩。

证明：图2-19a中力作用于刚体的点A。

在刚体上任取一点B，d为点B至力F作用线的垂直距离，在点B加上两个等值反向的力F´和F"，并F = F´= F"，显然三个力F、F´、F"、组成的新力系与原力等效，如图2-19b所示。

此时可将F´看作是力F平移到点B后的力，而 F、F〃构成一力偶。

该力偶就是所需的附加力偶。

如图2-19c所示，附加力偶矩为M = F × d = MB(F)2.应用应用举例：由力的平移定理可知，可以将一个力替换成同平面内的一个力和一个力偶；反之，同一平面内的一个力和一个力偶也可以用一个力来等效替换。

力生物平移定理不仅是力系向一点简化的依据，也可以解释一些实际问题。

【三】归纳总结回顾本次课程所学知识，强调本节课的重点与难点，加深理解与记忆。

【四】布置作业完成讲堂练习和课后作业。

机械工程基础静力学教案一、教学目标1. 了解静力学的基本概念，掌握物体平衡的条件和求解方法。

2. 学习力、力矩、作用力和反作用力的概念，理解力的合成与分解。

3. 掌握二力合成、三力合成时的力的合成与分解方法，能熟练运用平行四边形法则和三角形法则求解。

4. 学习平面汇交力系和平行力系的平衡条件，能熟练运用平衡方程求解物体平衡问题。

5. 了解摩擦力的概念，学习摩擦力的计算方法，掌握静摩擦力和动摩擦力的区别。

二、教学内容1. 静力学基本概念介绍静力学的研究对象、静力学的基本概念，如力、力矩、作用力和反作用力等。

2. 力的合成与分解讲解力的合成与分解的原理，演示二力合成、三力合成时的力的合成与分解方法，引导学生运用平行四边形法则和三角形法则求解实际问题。

3. 平面汇交力系和平行力系的平衡条件讲解平面汇交力系和平行力系的平衡条件，引导学生运用平衡方程求解物体平衡问题，如简单梁的平衡、滑轮组的平衡等。

4. 摩擦力介绍摩擦力的概念，讲解摩擦力的计算方法，区分静摩擦力和动摩擦力，引导学生运用摩擦力原理分析实际问题。

5. 实例分析选取具有代表性的实例，让学生运用所学的静力学知识进行分析，提高学生解决实际问题的能力。

三、教学方法1. 采用讲授法，系统地讲解静力学的基本概念、原理和方法。

2. 利用多媒体演示，生动形象地展示力的合成与分解过程，增强学生的直观感受。

3. 运用案例分析法，引导学生运用所学知识分析实际问题，提高学生的实践能力。

4. 设置课后习题，巩固所学知识，培养学生独立解决问题的能力。

四、教学评价1. 课后习题的完成情况，评估学生对静力学基本知识的掌握程度。

2. 课堂讨论和实例分析，评估学生运用静力学知识解决实际问题的能力。

3. 期末考试，全面评估学生对静力学知识的掌握和运用能力。

五、教学资源1. 教材：《机械工程基础》2. 多媒体课件3. 课后习题及答案4. 实例分析材料5. 教学挂图或模型六、教学安排1. 课时：本章共需4课时，每课时45分钟。

绪论一、本课程的研究对象——机械。

是指机器与机构的总称。

二、本课程的主要内容1．工程力学2．机械工程材料及热加工3．常用机构和机械传动4．联接与轴系零部件三、本课程的性质和任务1．性质：是工科有关专业的一门重要技术基础课。

2．任务1）初步掌握分析解决工程实际中简单力学问题的方法；2）初步掌握对杆件进行强度和刚度计算的方法；3）掌握常用机械工程材料的性能、用途及选用原则，初步掌握机械零件毛坯的基本知识；4）掌握常用机构和通用机械零件的基本知识，初步具有分析、选用和设计机械零件及简单机械传动装置的能力。

第一篇工程力学第一章静力学基础§1-1 力的概念及静力学公理一、力的概念1．力的定义：力是物体之间的相互机械作用。

作用效果：使物体的运动状态发生变化（运动效应）或使物体产生变形（变形效应）。

静力学只讨论力的运动效应。

2．力的三要素：大小、方向、作用点。

力是具有大小和方向的量，所以力是矢量。

一般情况下，其大小、方向和作用点不能随意变动，是固定矢量。

不是自由矢量。

3．力的单位：国际单位制：牛顿（N）；千牛顿（kN），1kN=103N。

4．力的图示：力的三要素可以用有向线段来表示。

（P4图1-1）5．刚体：在力的作用下其大小和形状均保持不变的物体。

静力分析的研究对象为刚体或刚体系。

6．力系与等效力系（1）力系：作用于物体上的一群力（有限个或无限个）所组成的集合。

（2）等效力系：对物体作用效应相同的力系互为等效力系。

（3）合力：与一个力系等效（对物体作用效果相同）的一个力。

（4）分力：力系中的各力称为合力的分力。

7．平衡与平衡力系（1）平衡：物体相对于地球保持静止或作匀速直线运动的状态。

（2）平衡力系：作用在平衡物体上的力系。

静力学是研究物体在力系作用下平衡规律的科学。

二、静力学公理 1．二力平衡公理（1）公理：刚体仅在两个力作用下处于平衡状态的充要条件是：此二力大小相等、方向相反、作用线重合。

第二章机械静力分析的基本原理与方法从既安全又经济的原则出发，在设计机械或工程结构时，对有关的机械零件或结构物，一般应首先进行静力分析，然后在此基础上再进行有关强度、刚度等一系列的设计计算。

本章将从力的基本性质人手，简明阐述刚体在力系作用下的平衡规律。

同时还要介绍力、力矩、力偶等基本概念，力系的等效替换及物体的受力分析方法等。

平衡是指运动的一种特殊状态，如果物体相对于惯性参考系保持静止或作匀速直线平动，则称该物体处于平衡状态。

对工程技术中的多数问题来说，可以把固连于地球的参考系当作惯性参考系。

当所研究物体的运动范围远远超过它本身的几何尺度时，它的形状对运动的影响极微小，可以将物体简化为只有质量而没有体积的几何点，即质点。

一般情况下任何物体可以看作是由许多质点组成的系统，称为质点系。

对于那些在运动中变形极小，或虽有变形但不影响其整体运动的物体，可以完全不考虑其变形而认为组成物体的各质点之间保持距离不变，这种不变形的特殊质点系称为刚体。

由此可见，质点和刚体都是实际物体的抽象化模型。

零件一般均由固体材料制成。

在外力作用下，固体将发生变形，因此当研究零件的变形问题时，物体就不能再抽象为刚体而必须视为变形固体。

力系是指作用在物体上的一群力。

如果作用于某一刚体上的力系可以用另一力系代替，而不会改变刚体在原力系作用下的运动状态，则此二力系为等效力系。

与一个力系等效的力称为该力系的合力，力系中的各力称为合力的分力。

如果一个力系作用于刚体能使该刚体保持平衡，则称这个力系为平衡力系。

力系成为平衡力系时应满足的充分必要条件称为该力系的平衡条件。

实践经验表明，在刚体上任意增加或减去平衡力系必不影响刚体的运动状态，称为加减平衡力系原理。

实践经验还表明：在力系作用下处于平衡状态的变形体如刚化成刚体，则平衡不受影响。

此结论通常称为刚化原理。

由此可见，刚体的平衡条件对变形体而言，只是必要（但不充分）条件。

工程结构元件与机械零件在力的作用下或多或少都要发生变形，而且各自都有一定的变形规律，所以都是变形体。

天津城市学院附属渤海职专机械基础——教案学校城市学院附属渤海职专课程名称机械基础授课班级电气、机电班任课教师：殷旺教学过程及说明;★教具演示并导入新课：（讲解相关理论知识）螺纹联接:利用螺纹零件将两个或两个以上的零件相对固定起来的联接。

螺旋传动:利用螺纹零件将回转运动变为直线运动，从而传递运动或动力的装置.一、螺纹的形成二、螺纹的类型1、按线数分在圆柱体上沿一条螺旋线切制的螺纹，称为单线螺纹。

也可沿二条、三条螺旋线分别切制出双线螺纹和三线螺纹。

单线螺纹主要用于联接，多线螺纹主要用于传动。

2、按螺旋线绕行方向按螺旋线绕行方向的不同，又有右旋螺纹和左旋螺纹之分。

通常采用右旋螺纹，左旋螺纹仅用于有特殊要求的场合。

3、位置分螺纹有外螺纹和内螺纹之分。

在圆柱体外表面上形成的螺纹，称为外螺纹，在圆孔的表面上形成的螺纹，称为内螺纹。

普通螺纹又有粗牙和细牙两种。

公称直径相同时，细牙螺纹的螺距小，升角小，自锁性好，螺杆强度较高，适用于受冲击、振动和变载荷的联接以及薄壁零件的联接。

细牙螺纹比粗牙螺纹的耐磨性差，不宜经常拆卸，故生产实践中广泛使用粗牙螺纹。

三、螺纹的主要参数螺纹的主要参数：(1)大径(d、D)——螺纹的最大直径。

对外螺纹是牙顶圆柱直径(d)，对内螺纹是牙底圆柱直径(D)。

标准规定大径为螺纹的公称直径。

(2)小径(d1、D1)——螺纹的最小直径。

对外螺纹是牙底圆柱直径(d1)，对内螺纹是牙顶圆柱直径(D1)。

(3)中径(d2、D2)——处于大径和小径之间的一个假想圆柱直径，该圆柱的母线位于牙型上凸起(牙)和沟槽(牙间)宽度相等处。

此假想圆柱称为中径圆柱。

(4)螺距(P)——在中径线上，相邻两牙在中径线上对应两点间的轴向距离。

(5)导程（S）——同一螺旋线上，相邻两牙在中径线上对应两点之间的轴向距离。

对单线螺纹，S=P；对于线数为n的多线螺纹，S＝np。

(6)牙形角（α）——在轴向截面内螺纹牙形两侧边的夹角。

机械工程基础静力学教案一、教学目标：1. 理解静力学的基本概念，掌握物体处于平衡状态的条件。

2. 学会运用力的合成与分解，求解物体在多个力作用下的平衡问题。

3. 熟悉常见力学原理在工程实际中的应用，提高解决实际问题的能力。

二、教学内容：1. 静力学基本概念2. 力的合成与分解3. 平衡条件的应用4. 工程实例分析三、教学方法：1. 采用讲授法，讲解静力学基本概念、原理和方法。

2. 利用示教模型或动画，展示力的合成与分解过程。

3. 案例分析法，分析工程实际中的平衡问题。

4. 课堂互动，引导学生积极参与讨论。

四、教学准备：1. 教材、教案、PPT2. 示教模型或动画素材3. 习题及答案五、教学过程：1. 引入：讲解静力学在工程中的重要性，激发学生学习兴趣。

2. 讲解静力学基本概念，如力、平衡、合力等。

3. 演示力的合成与分解，让学生理解并掌握原理。

4. 分析工程实例，运用平衡条件解决问题。

5. 课堂练习，让学生巩固所学知识。

6. 总结本节课内容，布置课后作业。

7. 课堂互动，解答学生疑问。

8. 课后辅导，针对学生薄弱环节进行针对性讲解。

9. 定期检查作业，了解学生学习进度。

10. 调整教学方法，提高教学质量。

六、教学评估：1. 课后作业：布置有关静力学基本概念、力的合成与分解以及平衡条件应用的习题，要求学生在规定时间内完成。

2. 课堂练习：设置一些实际案例，让学生在课堂上运用所学的静力学知识进行分析，以检验学生对知识的理解和应用能力。

3. 期中期末考试：设计有关静力学的试题，以全面评估学生对课程内容的掌握程度。

七、教学反馈：1. 课后收集学生的作业和练习，分析其解答过程中的优点和不足，针对性地进行讲解和辅导。

2. 课堂提问：在授课过程中，适时向学生提问，了解他们对知识的掌握情况，及时调整教学进度和教学方法。

3. 学生反馈：鼓励学生提出意见和建议，了解他们对课程的看法，不断改进教学方式，提高教学质量。