《机械基础》教案.docx
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1、 机械根底教案 机械设计根底授课教案 电气、机电班课题:绪论 第1章机械概述一、教学目的与要求:1、本课程的性质、内容、特点与学习方法2、驾驭机器的概念、术语与组成3、驾驭摩擦的概念、类型、磨损与磨损规律4、驾驭力的概念、根本性质、物体的受力分析二、教学重点、难点:1、机器的概念和术语2、力的概念、根本性质、物体的受力分析与计算三、教学方式:老师课堂讲解重点内容,教具演示、师生互动。课型:课堂讲解协作多媒体四、教学过程简要说明;激发爱好引入主题,综述本门课学习内容与要求,强调学习方法。1、课程的性质:机械专业的综合根底课2、课程内容:包括工程力学、机械工程材料学、机械零件、机械传动与液压传动等
2、方面的根底学问。适当补充机械识图学问。3、学习方法:老师重点讲解与学生自学相结合;理论和理论相结合;预习和复习相结合4、总教学目的与要求:1理解和驾驭工程力学、机械工程材料学、机械零件、机械传动与液压传动等方面的根底学问。2能看懂机械原理图和构造图3初步具有运用、维护一般机械的实力4初步具备分析一般机械的实力第一部分:入门根本理论学问概述机器的概念与组成一机器的概念1、机械:机器和机构的总称。2、机器:人工物体组合,各部分之间具有确定的相对运动,可以转换或传递能量、物料和信息的机械。3、机构:人工物体组合,各部分之间具有确定的相对运动的机械。构件:互相之间能作互相运动的机件。零件:机械的构成单
3、元。零件与构件的区分:零件是制造单元,构件是运动单元,零件组成构件,构件是组成机构的各个相对运动的实体。机构与机器的区分:机器能完成有用的机械功或转换机械能,机构只是完成传递运动、力或变更运动形式,同时机构是机器的主要组成部分。二机器的组成一台完好的机器,通常由四部分组成原动机部分动力装置:作用是将其它形式的能量转换为机械能,以驱动机器各部分的运动。执行部分工作机构:机器中干脆完成具体工作任务。传动部分传动装置:将原动机的运动和动力传递给工作机构。操纵或限制部分:显示、反映、限制机器的运行和工作。(三)、金属材料的性能 金属材料的性能一般分为工艺性能和运用性能。 工艺性能:金属材料在各种加工条
4、件下所表现出来的性能。运用性能:金属零件在运用条件下材料所表现出来的性能。运用性能包括物理性能、化学性能和力学性能。金属材料的物理性能物理性能:指金属所固有的属性。它包括密度、熔点、导热性、热膨胀和磁性等。1、密度单位体积金属的质量单位:/m3/3和重金属。2、熔点:金属从固态转变为液态时的温度称为熔点。单位:C。根据熔点,可分为低熔点金属小于1000C,中熔点金属10002000C和高熔点金属大于2000C。3、导热性金属材料传导热量的实力。一般用热导率导热系数表示导热性能的优劣。单位为WmK4、热膨胀性金属材料的体积随温度上升而增大,随温度的降低而减小的性能。常用线膨胀系数l表示其膨胀性。
5、导电性金属材料传导电流的性能。磁性金属材料导磁的性能称为磁性。金属材料的化学性能 金属材料在化学作用下所表示出来的性能,主要表如今以下三个方面:耐腐蚀性金属材料在常温下反抗氧、水蒸气与其它化学介质腐蚀作用的实力。2、抗氧化性金属材料反抗氧化作用的实力。化学稳定性金属材料耐腐蚀性和抗氧化性的总称。四金属材料的力学性能指金属材料在外力的作用下所表示出来的反抗性能强度:金属材料在静载荷的作用下,反抗变形和破坏的实力。强度指标一般用抭拉强度或强度极限b表示,b表示材料在拉伸条件下所能承受的最大应力,可以通过拉伸试验确定。塑性:金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不破坏的实力。塑性指标用伸长率和断面收缩
6、率表示,、的值越大,表示材料的塑性越好。硬度:硬度是指金属材料反抗其它物体压入其外表的实力。硬度一般采纳压入法硬度试验,布氏硬度HB洛氏硬度、HRC、HRB、HRA、维氏硬度HV韧性:金属材料反抗冲击载荷作用而不破坏的实力。韧性指标用冲击韧度或冲击值k表示,其单位为J/2。k值越大,冲击韧度超高。疲惫强度:金属材料在无限屡次交变载荷钢107次、有色金属108次作用下而不破坏的最大应力称疲惫强度或疲惫极限。施加的交变应力是对称循环力时,所得的疲惫强度用1表示。金属材料的工艺性能:金属材料的工艺性能是指其在各种加工条件下所表现出来的适应实力。铸造性:金属材料能否用铸造方法制成优良铸件的性能。锻压性
7、:金属材料能否用锻压方法制成优良锻压件的性能。焊接性:金属材料在确定焊接条件下,是否易于获得优良焊接接头的实力。五、机械零件的强度在外力作用下的零件,要求可以正常的工作,一般应满意以下三个方面的要求:足够的强度;必要的刚度;足够的稳定性。一机械零件的强度机械零件的强度是指零件受载后反抗断裂、塑性变形和外表失效的实力。内力,即是构件内部之间或各质点之间的互相作用力。构件在未受外力作用时,其中即有内力存在;当受到外力作用时,这些构件内力就要发生相应的变更,可以认为,在外力作用下出现了附加内力,材料力学中,只探讨外力与附加内力的关系,故将附加内力简称为内力。应力:根据“平面假设可知,内力在横截面上是
8、匀称分布的,假设杆轴力为N,横截面面积为A,那么单位面积上的内力为:N/A式中称为正应力,它反映了内力中横截面上分布的密度,国际单位为帕斯卡Pa。 P P P N许用应力强度条件1在外力作用下材料不被破坏的条件下,应力可以到达的最大限度,称为该材料的极限应力jx2将测定的极限应力jx作适当降低,规定出杆件能平安工作的应力最大值,这就是许用应力。为保证零件有足够的强度,必需使零件在受载后的工作应力不超过许用应力。即:(六)、摩擦和磨损1、摩擦摩擦是指两物体的接触外表阻碍它们相对运动的机械阻力。摩擦的根本概念、分类、摩擦状态与物理值见教材P9面表11。2、磨损1、磨损的过程机件的磨损过程大致分为三
9、个阶段走合磨损阶段、稳定磨损阶段、猛烈磨损阶段2、磨损的类型根据磨损的机理分可分为以下五种1粘着磨损:摩擦外表不平峰尖在互相作用的各点发生“冷焊粘附后,材料从一个面转移到另一个面形成的磨损。异类材料比同类材料抗粘性好;脆性材料比塑性材料抗粘性好;外表粗糙度愈小,抗粘实力愈强。2磨料磨损:由外部进入摩擦外表间的游离颗粒或硬的不平峰尖在较软材料外表划刨出很多沟纹而形成的磨损。材料的硬度超高,耐磨性越好;磨料的平均尺寸越大、硬度越大,磨损越大。3疲惫磨损当作滚动或滚滑运动的高副受到反复的接触应力,假如接触应力超过材料的接触疲惫强度,就会在其外表或外表下形成疲惫裂纹,随着裂纹的扩展和互相连接,就会造成
10、很多颗粒从零件工作外表脱落下来,而形成的磨损。钢的心部硬度越高,产生疲惫裂纹的危急性越小;进步外表质量,在确定范围内能进步抗疲惫磨损实力;高压光滑,能进步抗疲惫磨损实力。4冲蚀磨损:含有硬质微粒的流体冲击到固体外表所造成的磨损。其影响因素有:磨粒与固体外表的摩擦因数、磨粒的冲击角度、冲击速度等。5腐蚀磨损由空气中的酸性物质水分,或润油料中的无机酸的化学作用在摩擦外表所造成的磨损。影响腐蚀磨损的主要因素是:零件外表的氧化膜性质和环境温度。第二部分:构件的静力分析构件的静力分析是选择构件的材料、确定构件具体外形尺寸的根底。一、工程力学的几个根本概念1、 刚体:指受力时不变形的物体。实际中刚体并不存
11、在,但假如物体的尺寸和运动范围都远大于其变形量,那么可不考虑变形的影响,将其视为刚体,因此,刚体只是一个志向的力学模型。2、 平衡:平衡是指物体相对于地面保持静止或作均速直线运动。3、平衡条件作用在刚体上的力应当满意的必要和充分的条件称为平衡条件。二、力的根本性质一力和力系1、力的定义力是物体间的互相作用,这种作用使物体的运动状态和形态发生变更。力使物体的运动状态发生变更的效应,称为力的外效应;使物体的形态发生变更的效应,称为力的内效应2、力的三要素力的大小、方向和作用点称为力的三要素。力的任一要素的变更,都将变更其作用效果,因此,力是矢量,用黑体字母如F表示,对应的白体字母表示其大小,力的大
12、小以牛顿N为单位。3、力的图示法力在图中用有向线段AB表示:线段的长度代表其大小;线段所在的直线为力的作用线,箭头代表力的方向;线段的起点表示力的作用点。4、力系力系的概念作用在物体上的一群力称为力系力系的等效力系的等效是指两个力系对同一刚体的作用效果一样。等效的两个力系可以互相代替。合力与分力假设一力与一力系等效,那么此力称为该力系的合力,力系中各力称为此力的分力。二力的根本性质性质一二力平衡原理作用在刚体上的两个力,使刚体保持平衡的必要和充分条件是:这两个力大小相等,方向相反,作用在同始终线上即两力等值、反向、共线。只受二个力的作用而保持平衡的刚体称为二力体。F2F1性质二力的平衡四边形法
13、那么作用在物体上同一点的两个力,可以按平行四边形法那么合成一个合力。此合力也作用在该点,其大小和方向由这两力为边构成的平行四边形的主对角线确定。RF1F221 F2FFRF1性质三作用和反作用定律随意两个互相作用物体之间的作用力和反作用力同时存在。这两个力大小相等,作用线一样而指向相反,分别作用在这两个物体上。留意和二力平衡的区分4性质四力的可传性作用在刚体的力,可沿其作用线随意挪动其作用点而保持它原来对刚体的作用效果。 F F 三、约束和约束力在分析物体的受力状况时,常将力分为给定力力,如重力、磁力、流体压力、弹簧弹力和某些作用在物体上的力和约束力。一约束和约束力1、约束对物体运动起限制作用
14、的其他物体称为约束物,简称约束。2、约束力约束对被约束物的力称为约束力。约束力的方向与该约束所能限制的运动方向相反。约束力的大小需由平衡条件求出。二常见的约束类型1光滑接触外表约束两物体的接触外表特别光滑,摩擦可忽视不计时,即属于光滑外表约束。约束力作用在接触点,方向沿接触外表的公法线并指向受力物体。 N N A B A2柔性约束由松软的绳索、链条等构成的约束假设其不行伸长称为柔性约束。其约束力为拉力,作用在接触点,方向沿绳索背离物体。SS1S1GG3光滑柱鉸约束物与被约束物以光滑圆柱面相联接。其中一个为约束物,另一个为被约束物,约束物不动时,称为固定铰链支座,简称固定支座。约束力为过接触点K
15、沿径向的压力,由于接触点在圆周上的位置不能预先确定,因此,通常用两个互相垂直的分力代替。NNYNYN1NXNX柱铰支座简化画法K固定支座简化画法4可动支座可动铰链支座的简称它为一种复合约束,约束力的方向与支承面垂直。NYA可动支座的简图和约束为画法5固定端约束P PAAFXFY 固定约束简化画法 6二力体二力体为一种复合约束。工程上常见的二力体是指两端有鉸且自重不计的拉杆或压杆。二力体对被约束物的约束力的作用线与二力体所受两力作用点的連线重合。 C NC D ND四物体受力分析和受力图受力分析就是探讨某个物体受到的力,并分析这些力的三要素。画受力图的一般步骤:1、认定探讨对象,并单独画出。2、
16、画给定力3、分析并画约束力五、本次课小结1、 金属材料的性能包括运用性能和工艺性能,而运用性能中的力学性能与零件关系最大。2、 强度是金属材料在静载荷作用下反抗变形和破坏的实力。强度越高,反抗破坏实力越大。常用强度是抗拉强度和强度极限。3、 常用硬度表示方法有HB布氏和HRC洛氏硬度,后者用于淬火后材料的硬度表示。4、 失效的定义和应力的含义与应力的单位关系。5、 区分静应力和交变应力不同状态下产生的失效形式有何不同。六、 布置作业练习册对应内容教学反思1、 金属材料的物理、化学性能对学生来说比较熟识,初中已多少学过,而力学性能、工艺性 能和强度是新学问,可能比较生疏。2、 强度的种类较多,应
17、多举例以示区分。失效的含义较难,可能一时难以理解,应多做说明。3、采纳多媒体教学。先给出一般特征再用具体例子说明构件、零件、机构、机器与机械的概念。相识学习的重要性和必要性,理解怎样学,有什么要求。4、 熟识各种典型的运动简图的绘制步骤,反复练习,对后续课的机构运动分析很重要。要多用一些时间练习、稳固。真正的让学生驾驭这部分学问,进步运动分析实力。章节名称螺纹连接与螺旋传动授课形式讲授课时3班级电气、机电教学目的理解螺纹的应用和分类、代号教学重点1、理解螺纹与主要参数; 2、机械制造常用螺纹与螺纹联接的根本类型3、进步螺栓联接强度的措施4、螺旋传动的类型、特点与应用教学难点1、螺纹联接的预紧和
18、防松手段2、螺栓联接的强度计算与校核协助手段模型或多媒体协助教学过程与说明; 教具演示并导入新课:讲解相关理论学问螺纹联接: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。通常采纳右旋螺纹,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
19、柱体外外表上形成的螺纹,称为外螺纹,在圆孔的外表上形成的螺纹,称为内螺纹。一般螺纹又有粗牙和细牙两种。公称直径一样时,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与薄壁零件的联接。细牙螺纹比粗牙螺纹的耐磨性差,不宜常常拆卸,故消费理论中广泛运用粗牙螺纹。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
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