【正文】 專業(yè)資料分享 天津城市學(xué)院附屬渤海職專 機械基礎(chǔ)——教案 學(xué) 校 城市學(xué)院附屬渤海職專 課程名稱 機械基礎(chǔ) 授課班級 電氣、機電班 任課教師 ： 殷旺《機械設(shè)計基礎(chǔ)》授課教案 電氣、機電班課　　題：　緒論　 第1章　機械概述　一、教學(xué)目標(biāo)及要求：　本課程的性質(zhì)、內(nèi)容、特點及學(xué)習(xí)方法掌握機器的概念、術(shù)語及組成掌握摩擦的概念、類型、磨損及磨損規(guī)律掌握力的概念、基本性質(zhì)、物體的受力分析二、教學(xué)重點、難點：　機器的概念和術(shù)語力的概念、基本性質(zhì)、物體的受力分析及計算三、教學(xué)方式：教師課堂講解重點內(nèi)容，教具演示、師生互動。課型：課堂講解配合多媒體四、教學(xué)過程簡要說明。激發(fā)興趣引入主題，綜述本門課學(xué)習(xí)內(nèi)容及要求，強調(diào)學(xué)習(xí)方法。課程的性質(zhì)：機械專業(yè)的綜合基礎(chǔ)課課程內(nèi)容：包括工程力學(xué)、機械工程材料學(xué)、機械零件、機械傳動與液壓傳動等方面的基礎(chǔ)知識。適當(dāng)補充機械識圖知識。學(xué)習(xí)方法：教師重點講解與學(xué)生自學(xué)相結(jié)合；理論和實踐相結(jié)合；預(yù)習(xí)和復(fù)習(xí)相結(jié)合總教學(xué)目的及要求：1）了解和掌握工程力學(xué)、機械工程材料學(xué)、機械零件、機械傳動與液壓傳動等方面的基礎(chǔ)知識。2）能看懂機械原理圖和結(jié)構(gòu)圖3）初步具有使用、維護一般機械的能力4）初步具備分析一般機械的能力　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　第一部分：入門基本理論知識概述機器的概念及組成（一）機器的概念機械：機器和機構(gòu)的總稱。機器：人工物體組合，各部分之間具有確定的相對運動，能夠轉(zhuǎn)換或傳遞能量、物料和信息的機械。機構(gòu)：人工物體組合，各部分之間具有一定的相對運動的機械。構(gòu)件：相互之間能作相互運動的機件。零件：機械的構(gòu)成單元。零件與構(gòu)件的區(qū)別：零件是制造單元，構(gòu)件是運動單元，零件組成構(gòu)件，構(gòu)件是組成機構(gòu)的各個相對運動的實體。機構(gòu)與機器的區(qū)別：機器能完成有用的機械功或轉(zhuǎn)換機械能，機構(gòu)只是完成傳遞運動、力或改變運動形式，同時機構(gòu)是機器的主要組成部分。（二）機器的組成一臺完整的機器，通常由四部分組成原動機部分（動力裝置）：作用是將其它形式的能量轉(zhuǎn)換為機械能，以驅(qū)動機器各部分的運動。執(zhí)行部分（工作機構(gòu)）：　　　　機器中直接完成具體工作任務(wù)。傳動部分（傳動裝置）：將原動機的運動和動力傳遞給工作機構(gòu)。操縱或控制部分：顯示、反映、控制機器的運行和工作。(三)、金屬材料的性能 金屬材料的性能一般分為工藝性能和使用性能。 工藝性能：金屬材料在各種加工條件下所表現(xiàn)出來的性能。使用性能：金屬零件在使用條件下材料所表現(xiàn)出來的性能。使用性能包括物理性能、化學(xué)性能和力學(xué)性能。金屬材料的物理性能物理性能：指金屬所固有的屬性。它包括密度、熔點、導(dǎo)熱性、熱膨脹和磁性等。密度單位體積金屬的質(zhì)量（單位：㎏/m3）。根據(jù)密度，可分為輕金屬（㎝3）和重金屬。熔點：金屬從固態(tài)轉(zhuǎn)變?yōu)橐簯B(tài)時的溫度稱為熔點。單位：186。C。根據(jù)熔點，可分為低熔點金屬（小于1000186。C），中熔點金屬（1000～2000186。C）和高熔點金屬（大于2000186。C）。導(dǎo)熱性金屬材料傳導(dǎo)熱量的能力。一般用熱導(dǎo)率（導(dǎo)熱系數(shù)）λ表示導(dǎo)熱性能的優(yōu)劣。單位為W（mK）熱膨脹性金屬材料的體積隨溫度升高而增大，隨溫度的降低而減小的性能。常用線膨脹系數(shù)αl表示其膨脹性。導(dǎo)電性金屬材料傳導(dǎo)電流的性能。磁性金屬材料導(dǎo)磁的性能稱為磁性。金屬材料的化學(xué)性能 金屬材料在化學(xué)作用下所表示出來的性能，主要表現(xiàn)在以下三個方面：耐腐蝕性　　　　金屬材料在常溫下抵抗氧、水蒸氣及其它化學(xué)介質(zhì)腐蝕作用的能力。抗氧化性　　　　金屬材料抵抗氧化作用的能力。化學(xué)穩(wěn)定性　　　　金屬材料耐腐蝕性和抗氧化性的總稱。（四）金屬材料的力學(xué)性能指金屬材料在外力的作用下所表示出來的抵抗性能強度：金屬材料在靜載荷的作用下，抵抗變形和破壞的能力。強度指標(biāo)一般用抭拉強度或強度極限σb表示，σb表示材料在拉伸條件下所能承受的最大應(yīng)力，可以通過拉伸實驗確定。塑性：金屬材料在靜載荷作用下產(chǎn)生永久變形而不破壞的能力。塑性指標(biāo)用伸長率δ和斷面收縮率ψ表示，δ、ψ的值越大，表示材料的塑性越好。硬度：硬度是指金屬材料抵抗其它物體壓入其表面的能力。硬度一般采用壓入法硬度試驗，布氏硬度（HB）洛氏硬度、（HRC、HRB、HRA）、維氏硬度（HV）韌性：金屬材料抵抗沖擊載荷作用而不破壞的能力。韌性指標(biāo)用沖擊韌度或沖擊值αk表示，其單位為J/㎝2。αk值越大，沖擊韌度超高?！∑趶姸龋航饘俨牧显跓o限多次交變載荷（鋼107次、有色金屬108次）作用下而不破壞的最大應(yīng)力稱疲勞強度或疲勞極限。施加的交變應(yīng)力是對稱循環(huán)力時，所得的疲勞強度用σ－1表示。金屬材料的工藝性能：金屬材料的工藝性能是指其在各種加工條件下所表現(xiàn)出來的適應(yīng)能力。鑄造性：金屬材料能否用鑄造方法制成優(yōu)良鑄件的性能。鍛壓性：金屬材料能否用鍛壓方法制成優(yōu)良鍛壓件的性能。焊接性：金屬材料在一定焊接條件下，是否易于獲得優(yōu)良焊接接頭的能力。（五）、機械零件的強度在外力作用下的零件，要求能夠正常的工作，一般應(yīng)滿足以下三個方面的要求：足夠的強度；必要的剛度；足夠的穩(wěn)定性。（一）機械零件的強度機械零件的強度是指零件受載后抵抗斷裂、塑性變形和表面失效的能力。內(nèi)力，即是構(gòu)件內(nèi)部之間或各質(zhì)點之間的相互作用力。構(gòu)件在未受外力作用時，其中即有內(nèi)力存在；當(dāng)受到外力作用時，這些構(gòu)件內(nèi)力就要發(fā)生相應(yīng)的變化，可以認(rèn)為，在外力作用下出現(xiàn)了附加內(nèi)力，材料力學(xué)中，只研究外力與附加內(nèi)力的關(guān)系，故將附加內(nèi)力簡稱為內(nèi)力。應(yīng)力：根據(jù)“平面假設(shè)”可知，內(nèi)力在橫截面上是均勻分布的，若桿軸力為N，橫截面面積為A，則單位面積上的內(nèi)力為：　　　　　　　　　　　　　　σ＝N/A　　　　　式中σ稱為正應(yīng)力，它反映了內(nèi)力中橫截面上分布的密度，國際單位為帕斯卡（Pa）?！? P P P N許用應(yīng)力強度條件1）在外力作用下材料不被破壞的條件下，應(yīng)力能夠達到的最大限度，稱為該材料的極限應(yīng)力σjx2）將測定的極限應(yīng)力σjx作適當(dāng)降低，規(guī)定出桿件能安全工作的應(yīng)力最大值，這就是許用應(yīng)力〔σ〕。為保證零件有足夠的強度，必須使零件在受載后的工作應(yīng)力不超過許用應(yīng)力。即：σ≤〔σ〕(六)、摩擦和磨損摩擦　摩擦是指兩物體的接觸表面阻礙它們相對運動的機械阻力。摩擦的基本概念、分類、摩擦狀態(tài)及物理值見教材P9面表1－1。磨損磨損的過程　機件的磨損過程大致分為三個階段走合磨損階段、穩(wěn)定磨損階段、劇烈磨損階段磨損的類型　　　根據(jù)磨損的機理分可分為以下五種1）粘著磨損：摩擦表面不平峰尖在相互作用的各點發(fā)生“冷焊”（粘附）后，材料從一個面轉(zhuǎn)移到另一個面形成的磨損。異類材料比同類材料抗粘性好；脆性材料比塑性材料抗粘性好；表面粗糙度愈小，抗粘能力愈強。2）磨料磨損：由外部進入摩擦表面間的游離顆?；蛴驳牟黄椒寮庠谳^軟材料表面劃刨出許多溝紋而形成的磨損。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，磨損越大。3）疲勞磨損當(dāng)作滾動或滾滑運動的高副受到反復(fù)的接觸應(yīng)力，如果接觸應(yīng)力超過材料的接觸疲勞強度，就會在其表面或表面下形成疲勞裂紋，隨著裂紋的擴展和相互連接，就會造成許多顆粒從零件工作表面脫落下來，而形成的磨損。鋼的心部硬度越高，產(chǎn)生疲勞裂紋的危險性越??；提高表面質(zhì)量，在一定范圍內(nèi)能提高抗疲勞磨損能力；高壓潤滑，能提高抗疲勞磨損能力。4）沖蝕磨損：含有硬質(zhì)微粒的流體沖擊到固體表面所造成的磨損。其影響因素有：磨粒與固體表面的摩擦因數(shù)、磨粒的沖擊角度、沖擊速度等。5）腐蝕磨損由空氣中的酸性物質(zhì)水分，或潤油料中的無機酸的化學(xué)作用在摩擦表面所造成的磨損。影響腐蝕磨損的主要因素是：零件表面的氧化膜性質(zhì)和環(huán)境溫度。第二部分：構(gòu)件的靜力分析構(gòu)件的靜力分析是選擇構(gòu)件的材料、確定構(gòu)件具體外形尺寸的基礎(chǔ)。一、工程力學(xué)的幾個基本概念 剛體：指受力時不變形的物體?！　　嶋H中剛體并不存在，但如果物體的尺寸和運動范圍都遠(yuǎn)大于其變形量，則可不考慮變形的影響，將其視為剛體，因此，剛體只是一個理想的力學(xué)模型。 平衡：平衡是指物體相對于地面保持靜止或作均速直線運動。平衡條件　　　　作用在剛體上的力應(yīng)當(dāng)滿足的必要和充分的條件稱為平衡條件。二、力的基本性質(zhì)（一）　力和力系力的定義　力是物體間的相互作用，這種作用使物體的運動狀態(tài)和形狀發(fā)生改變?！×κ刮矬w的運動狀態(tài)發(fā)生改變的效應(yīng)，稱為力的外效應(yīng)；使物體的形狀發(fā)生改變的效應(yīng)，稱為力的內(nèi)效應(yīng)力的三要素　　　力的大小、方向和作用點稱為力的三要素。　　　力的任一要素的改變，都將改變其作用效果，因此，力是矢量，用黑體字母（如F）表示，對應(yīng)的白體字母表示其大小，力的大小以牛頓（N）為單位。力的圖示法　　　力在圖中用有向線段AB表示：線段的長度代表其大小；線段所在的直線為力的作用線，箭頭代表力的方向；線段的起點表示力的作用點。力系力系的概念作用在物體上的一群力稱為力系力系的等效　　　　力系的等效是指兩個力系對同一剛體的作用效果相同。等效的兩個力系可以互相代替?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　『狭εc分力　　　　若一力與一力系等效，則此力稱為該力系的合力，力系中各力稱為此力的分力?！　　　　　　　　　　　　　　。ǘ┝Φ幕拘再|(zhì)性質(zhì)一（二力平衡原理）　　　　作用在剛體上的兩個力，使剛體保持平衡的必要和充分條件是：這兩個力大小相等，方向相反，作用在同一直線上（即兩力等值、反向、共線）。只受二個力的作用而保持平衡的剛體稱為二力體?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　2　　　　　　　　　　　　F1性質(zhì)二（力的平衡四邊形法則）　　　　　　作用在物體上同一點的兩個力，可以按平行四邊形法則合成一個合力。此合力也作用在該點，其大小和方向由這兩力為邊構(gòu)成的平行四邊形的主對角線確定。　　　R＝F1＋F2　　?。?－1） F2　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　FF　　　　　　　　　R　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　F1　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　性質(zhì)三（作用和反作用定律）　　　任意兩個相互作用物體之間的作用力和反作用力同時存在。這兩個力大小相等，作用線相同而指向相反，分別作用在這兩個物體上。（注意和二力平衡的區(qū)別）　　4）性質(zhì)四（力的可傳性）　　作用在剛體的力，可沿其作用線任意移動其作用點而保持它原來對剛體的作用效果。 F F 三、約束和約束力　　　在分析物體的受力情況時，常將力分為給定力（已知力，如重力、磁力、流體壓力、彈簧彈力和某些作用在物體上的已知力）和約束力。（一）約束和約束力約束　對物體運動起限制作用的其他物體稱為約束物，簡稱約束。約束力　　　　　約束對被約束物的力稱為約束力?！　　　　〖s束力的方向與該約束所能限制的運動方向相反。約束力的大小需由平衡條件求出。（二）常見的約束類型1）光滑接觸表面約束兩物體的接觸表面非常光滑，摩擦可忽略不計時，即屬于光滑表面約束。約束力作用在接觸點，方向沿接觸表面的公法線并指向受力物體。 N N A B A2）柔性約束由柔軟的繩索、鏈條等構(gòu)成的約束（假設(shè)其不可伸長）稱為柔性約束。其約束力為拉力，作用在接觸點，方向沿繩索背離物體?！　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　S1　　　S1　　　　　　G　　　　G3）光滑柱鉸約束物與被約束物以光滑圓柱面相聯(lián)接。其中一個為約束物，另一個為被約束物，約束物不動時，稱為固定鉸鏈支座，簡稱固定支座。約束力為過接觸點K沿徑向的壓力，由于接觸點在圓周上的位置不能預(yù)先確定，因此，通常