《汽车机械基础》教案.doc

课 程名 称汽车机械基础课题约束与约束反力授 课班 级汽修中技1302班授课日期2014.2.26授课时数4学时教 学类 型理论授新教学方法讲授、提问、演示教材及参考资料汽车机械基础武汉大学出版社教 学目 标1、 掌握约束与约束反力。2、掌握工程中几种常见的约束。教学重难点及其突出方法、化解方法 教学重点和突出方法：约束与约束反力，通过设疑、解答的方法来突出重点。教学难点和化解方法：工程中几种常见的约束，通过联系实际举例进行讲解。教 学准 备素材、教案教 学对 象分 析汽修中技1302班，全班58人。该班已有一定的汽车方面知识，学过汽车的相关知识，因此在讲解时学生比较容易接受这两节的内容。教学总结1、约束与约束反力。2、工程中几种常见的约束。对上述的内容进行归纳、总结，以提问的形式加强学生对本节知识点的认识。布置作业教材P14第3、4题教 学反 思该4节课上得比较成功，体现在课堂气氛较好，同学们能掌握学习的目标内容，通过联系实际举例进行讲解，让学生能学习到约束与约束反力和工程中几种常见的约束。教 学 活 动教学流程内 容教学手段教师活动和学生活动评价方法与评价材料时间分配组织教学1. 检查学生课前准备情况。2. 上课起立，师生互致问候。3. 点名、检查学生出勤并记录，完成教学准备工作。组织号召清点人数并将出勤情况记录在学生考勤表上，整顿课堂纪律。学生举手应答考勤表3分钟复习旧课复习上节课所学的知识：我们的日常生活中静力学无处不在，那么什么叫静力学？提问教师提出问题，根据花名册上的名单随机点名让学生回答问题。记录平时成绩。根据学生回答的内容进行评价3分钟课程导入我们的日常生活中有哪些事物是产生约束和约束反力？讲授教师根据前述内容导入本节的内容知识约束与约束反力；同学们对本节课程的内容有一个大概的了解，明白本节课程的主要就是约束与约束反力。观察同学们对本节课知识的需求程度4分钟理论授新约束：凡是限制某物体位移的其它物体称该物体的约束。约束反力（约束力、简称反力）：约束作用在物体上的力称为约束反力。板书、讲授教师板书过后，讲述约束和约束反力。学生在听课过程中，认识约束和约束反力。跟读约束和约束反力的定义30分钟工程中几种常见的约束柔索（柔性约束）；光滑接触面的约束；光滑铰链约束；板书、讲解、展示、提示教师通过板书讲解工程中几种常见的约束；提示学生书本上重点段落划线。学生在听课过程中，认识工程中几种常见的约束。教师提示，学生能讲出工程中几种常见的约束40分钟板 书 设 计1、柔性约束 图1 图2绳索、链条、皮带等属于柔索约束。理想化条件：柔索绝对柔软、无重量、无粗细、不可伸长或缩短。由于柔索只能承受拉力，所以柔索的约束反力作用于接触点，方向沿柔索的中心线而背离物体，为拉力。如图1和图2所示。2、光滑接触面约束图3 当物体接触面上的摩擦力可以忽略时，即可看作光滑接触面，这时两个物体移受到限制。项目一 静力学基础课题二 约束与约束反力工程上所遇到的物体通常分两种：可以在空间作任意运动的物体称为自由体，如飞机、火箭等；受到其它物体的限制，沿着某些方向不能运动的物体称为非自由体。如悬挂的重物，因为受到绳索的限制，使其在某些方向不能运动而成为非自由体，这种阻碍物体运动的限制称为约束。约束通常是通过物体间的直接接触形成的。既然约束阻碍物体沿某些方向运动，那么当物体沿着约束所阻碍的运动方向运动或有运动趋势时，约束对其必然有力的作用，以限制其运动，这种力称为约束反力，简称反力。约束反力的方向总是与约束所能阻碍的物体的运动或运动趋势的方向相反，它的作用点就在约束与被约束的物体的接触点，大小可以通过计算求得。工程上通常把能使物体主动产生运动或运动趋势的力称为主动力。如重力、风力、水压力等。通常主动力是已知的，约束反力是未知的，它不仅与主动力的情况有关，同时也与约束类型有关。下面介绍工程实际中常见的几种约束类型及其约束反力的特性。约束：凡是限制某物体位移的其它物体称该物体的约束。约束反力（约束力、简称反力）：约束作用在物体上的力称为约束反力。工程中几种常见的约束柔索（柔性约束）；光滑接触面的约束；光滑铰链约束；讲 义项目一 静力学基础课题二 约束与约束反力工程上所遇到的物体通常分两种：可以在空间作任意运动的物体称为自由体，如飞机、火箭等；受到其它物体的限制，沿着某些方向不能运动的物体称为非自由体。如悬挂的重物，因为受到绳索的限制，使其在某些方向不能运动而成为非自由体，这种阻碍物体运动的限制称为约束。约束通常是通过物体间的直接接触形成的。既然约束阻碍物体沿某些方向运动，那么当物体沿着约束所阻碍的运动方向运动或有运动趋势时，约束对其必然有力的作用，以限制其运动，这种力称为约束反力，简称反力。约束反力的方向总是与约束所能阻碍的物体的运动或运动趋势的方向相反，它的作用点就在约束与被约束的物体的接触点，大小可以通过计算求得。工程上通常把能使物体主动产生运动或运动趋势的力称为主动力。如重力、风力、水压力等。通常主动力是已知的，约束反力是未知的，它不仅与主动力的情况有关，同时也与约束类型有关。下面介绍工程实际中常见的几种约束类型及其约束反力的特性。约束：凡是限制某物体位移的其它物体称该物体的约束。约束反力（约束力、简称反力）：约束作用在物体上的力称为约束反力。工程中几种常见的约束柔索（柔性约束）；光滑接触面的约束；光滑铰链约束；1、柔性约束 图1 图2绳索、链条、皮带等属于柔索约束。理想化条件：柔索绝对柔软、无重量、无粗细、不可伸长或缩短。由于柔索只能承受拉力，所以柔索的约束反力作用于接触点，方向沿柔索的中心线而背离物体，为拉力。如图1和图2所示。2、光滑接触面约束图3 图4当物体接触面上的摩擦力可以忽略时，即可看作光滑接触面，这时两个物体可以脱离开，也可以沿光滑面相对滑动，但沿接触面法线且指向接触面的位移受到限制。所以光滑接触面约束反力作用于接触点，沿接触面的公法线且指向物体，为压力。如图3和图4所示。3、光滑铰链约束图5工程上常用销钉来联接构件或零件，这类约束只限制相对移动不限制转动，且忽略销钉与构件间的磨擦。若两个构件用销钉连接起来，这种约束称为铰链约束，简称铰连接或中间铰，图5-a所示。图5-b为计算简图。铰链约束只能限制物体在垂直于销钉轴线的平面内相对移动，但不能限制物体绕销钉轴线相对转动。如图5-c所示，铰链约束的约束反力作用在销钉与物体的接触点D，沿接触面的公法线方向，使被约束物体受压力。但由于销钉与销钉孔壁接触点与被约束物体所受的主动力有关，一般不能预先确定，所以约束反力Fc的方向也不能确定。因此，其约束反力作用在垂直于销钉轴线平面内，通过销钉中心，方向不定。为计算方便，铰链约束的约束反力常用过铰链中心两个大小未知的正交分力Xc，Yc来表示如图5-d所示。两个分力的指向可以假设。4、链杆约束图6两端以铰链与其它物体连接中间不受力且不计自重的刚性直杆称链杆，如图6-a所示。这种约束反力只能限制物体沿链杆轴线方向运动，因此链杆的约束反力沿着链杆,两端中心连线方向，指向或为拉力或为压力。如图6-b和图6-c所示。链杆属于二力杆的一种特殊情形。5、固定铰支座：图7将结构物或构件用销钉与地面或机座连接就构成了固定铰支座，如图7-a所示。固定铰支座的约束与铰链约束完全相同。简化记号和约束反力如图7-b和图7-c。6、可动铰支座（辊轴支座）图8在固定铰支座和支承面间装有辊轴，就构成了辊轴支座，又称活动铰支座，如图8-a所示。这种约束只能限制物体沿支承面法线方向运动，而不能限制物体沿支承面移动和相对于销钉轴线转动。所以其约束反力垂直于支承面，过销钉中心指向可假设。如图8-b和图8-c所示。7、固定端约束图9将构件的一端插入一固定物体（如墙）中，就构成了固定端约束。在连接处具有较大的刚性，被约束的物体在该处被完全固定，即不允许相对移动也不可转动。固定端的约束反力，一般用两个正交分力和一个约束反力偶来代替，如图9所示。