2016机械工程基础（机械工业版）授课教案：力矩与力偶.docVIP

机械工程基础（机械工业版）授课教案 一、课前引入（5′） 复习1、力的基本定理？（六个基本定理） 2、各种约束类型以及各种约束反力的画法 二、讲授新课（80′） 一、力矩与力偶 1、在力学上以乘积Fd作为度量力F使物体绕O点转动的效果的物理量，称为力F对O点之矩，简称力矩，表示为：MO(F)=±Fd。其中，O点称为力矩中心，简称矩心；O点到力F作用线的垂直距离称为力臂。正负号说明力矩的转向，规定力使物体绕矩心作逆时针方向转动时，力矩取正号，反之取负号，力矩的单位常取N·m或kN·m . 例:扳手拧紧物体 2、一个力系的合力对某点的矩等于该力系中各分力对该点的矩作用效果之和，此为合力矩定理。 例: 一对齿轮啮合受力分析:（在上图） 3、在力学中，用力偶中的任一力的大小F与力偶臂d的乘积再冠以相应的正负号，作为力偶使物体产生转动效应的度量，称为力偶矩。记作：M(F，F′)=M=±Fd。 例:转动方向盘 4、力偶的等效处理 5、力可以平行移动到刚体内任意点O，但是，平移后必须附加一个力偶，其力偶矩的大小等于原力对O点的力矩值。 二、物体的受力分析和受力图 画受力图的步骤一般如下。 A、确定研究对象，取分离体。 B、在分离体上画出全部主动力。 C、在分离体上画出全部约束反力。 1、例:画出凸轮机构中的推杆的受力图 2、例：重量为G的球用绳挂在光滑的铅直墙上，画出此球的受力图。 三、课堂总结（4′） 重点分析了力矩和力偶的定义，以及大小的表达方式，和正负号的规定，分析了力偶的等效，力的平移要附加力偶的原理，同时要掌握物体的受力分析和受力图。 四、作业布置（1′） P41 3，4 五、课堂后记 一、课前引入（5′） 复习：1、力矩和力偶的特点及应用 2、公式Mo(F)=±Fd应用及正负号的确认 3、画受力图的一般步骤 二、讲授新课（80′） 一、材料力学概论 在静力学部分，研究物体所受外力时，把物体当做不变形的刚体，而实际上真正的刚体并不从在，一般物体在外力的作用下，其几何形状和尺寸均要发生变法。 构件正常工作的基本要求： A、足够强度；b、足够刚度；c、足够的稳定性 2、变形固体及基本假设 均匀性假设 连续性假设 二、拉伸与压缩 1、受力特点：外力的作用线与杆轴线重合，杆件的轴向长度发生伸长或缩短。 例：思考悬臂吊车中拉杆的受力情况及其变形特点。 2、内力 由于变形引起的物体内部的附加力。物体受外力作用后，由于变形，其内部各点均会发生相对位移，因而产生相互作用力。 3、求解内力的基本方法 内力的确定——截面法（基本方法） A、截开—欲求哪个截面的内力,就假想的将杆从此截面截开,杆分为两部分。 B、代替—取其中一部分为研究对象,移去另一部分,把移去部分对留下部分的相互作用力用内力代替。 C、平衡—利用平衡条件，列出平衡方程，求出内力的大小。 举例：轴向拉压杆的内力 1.外力——F 2.内力——FN (轴力) （1）轴力的大小：（截面法确定） ①截开。 ②代替，用内力“FN”代替。 ③平衡， ∑X=0, FN-F=0, FN=F。 （2）轴力的符号规定：原则—根据变形 拉伸—拉力，其轴力为正值。方向背离所在截面。 压缩—压力，其轴力为负值。方向指向所在截面 （3）轴力图：轴力沿轴线变化的图形 ①取坐标系 ②选比例尺 ③正值的轴力画在X轴的上侧, 负值的轴力画在X轴的下侧。 （4）轴力图的意义 ①反映出轴力与截面位置变化关系，较直观； ②确定出最大轴力的数值及其所在横截面的位置，即确定危险截面位置，为强度计算提供依据。 (5)注意的问题 A、在截开面上设正的内力方向。 B、采用截面法之前，不能将外力简化、平移。 例:如图所示,已知F1=20kN，F2=8kN，F3=10kN，试用截面法求图示杆件指定截面1-1、2-2、3-3的轴力，并画出轴力图。 解: 外力FR、F1、F2、F3将杆件分为AB、BC和CD段，取每段左边为研究对象，使用截面法依次求得各段轴力为 2. FN1=F2=8kN FN2=F2-F1=-12kN FN3=F2+F3-F1=-2kN 3. 最后画出轴力图，如图2-37所示。其中，求解出来的负号代表力的方向与所设方向相反。 三、应力 1、杆件受力的强弱程度，不仅与内力大小有关，还与杆件的截面积大小有关，因此工程上常用单位面积上内力的大小来衡量构件受力的强弱程度 . 2、许用应力:为了保证拉（压）构件使用安全，必须使其最大应力不超过材料在拉伸（压缩）时的许用应力，即 例:有一根钢丝绳，其横截面面积为