《机械基础》授课教案 第1讲机械概述、力的基本性质 授课日期:25/2 课题:绪论、机械概述、力的基本性质 课型:课堂讲解 目的要求:1、本课程的性质、内容、特点及学习方法 2、掌握机器的概念、术语及组成 3、掌握摩擦的概念、类型、磨损及磨损规律 4、掌握力的概念、基本性质、物体的受力分析 重点难点:1、机器的概念和术语 2、力的概念、基本性质、物体的受力分析及计算 教具 教学方式及时间分配:课时总计2课时,教师课堂讲解重点内容,学生自学第2 节、3节。 复习与课外作业:安排学生复习、预习;作业
《机械基础》授课教案 第 1 讲 机械概述、力的基本性质 授课日期： 25/2 课 题： 绪论、机械概述、力的基本性质 课 型： 课堂讲解 目的要求： 1、本课程的性质、内容、特点及学习方法 2、掌握机器的概念、术语及组成 3、掌握摩擦的概念、类型、磨损及磨损规律 4、掌握力的概念、基本性质、物体的受力分析 重点难点： 1、机器的概念和术语 2、力的概念、基本性质、物体的受力分析及计算 教 具： 教学方式及时间分配：课时总计 2 课时，教师课堂讲解重点内容，学生自学第 2 节、3 节。 复习与课外作业： 安排学生复习、预习；作业 （1－1）
第1章机械概述 1、课程的性质:机械专业的综合基础课(我们为非机械专业) 2、课程内容:包括工程力学、机槭工程材料学、机械零件、机械传动与液压传动等方面的基础知识 适当补充机械识图知识。 3、学习方法:教师重点讲解与学生自学相结合;理论和实践相结合;预习和复习相结合 4、目的要求:1)了解和掌握工程力学、机槭工程材料学(自学)、机械零件、机械传动与液压传动等 方面的基础知识。 2)能看懂机械原理图和结构图 3)初步具有使用、维护一般机械的能力 4)初步具备分析一般机械的能力、 二、机器的概念及组成 (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,能够转换或传递能量、物料和信息的机械。 3、机构 人工物体组合,各部分之间具有一定的相对运动的机械 4、构件: 相互之间能作相互运动的机件。 5、零件:机械的构成单 零件与构件的区别 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。 机构与机器的区别 机器能完成有用的机槭功或转换机械能,机构只是完成传递运动、力或改变运动形式,冋时 机构是机器的主要组成部分。 (二)机器的组成 台完整的机器,通常由四部分组成 1、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 2、执行部分(工作机构): 机器中直接完成具体工作任务。 3、传动部分(传动装置) 原动机的运动和动力传递给工作机构 4、操纵或控制部分: 显示、反映、控制机器的运行和工作。 (1-2)
第 1 章 机械概述 一、 绪论 1、课程的性质：机械专业的综合基础课（我们为非机械专业） 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方面的基础知识。 适当补充机械识图知识。 3、学习方法：教师重点讲解与学生自学相结合；理论和实践相结合；预习和复习相结合 4、目的要求：1）了解和掌握工程力学、机械工程材料学（自学）、机械零件、机械传动与液压传动等 方面的基础知识。 2）能看懂机械原理图和结构图 3）初步具有使用、维护一般机械的能力 4）初步具备分析一般机械的能力、 二、 机器的概念及组成 （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，能够转换或传递能量、物料和信息的机械。 3、机构： 人工物体组合，各部分之间具有一定的相对运动的机械。 4、 构件： 相互之间能作相互运动的机件。 5、 零件：机械的构成单元。 零件与构件的区别： 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。 机构与机器的区别： 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、力或改变运动形式，同时 机构是机器的主要组成部分。 （二）机器的组成 一台完整的机器，通常由四部分组成 1、 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。 2、 执行部分（工作机构）： 机器中直接完成具体工作任务。 3、 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。 4、 操纵或控制部分： 显示、反映、控制机器的运行和工作。 （1－2）
金属村料的性能 金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能。 工艺性能: 金属材料在各种加工条件下所表现出来的性能 使用性能 金属零件在使用条件下材料所表现出来的性能。使用性能包括物理性能、化学性能和力学性能 (一)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:kg/m3)。根据密度,可分为轻金属(4.5g/cm3)和重金属 熔点 金属从固态转变为液态时的温度称为熔点。单位:吣C。根据熔点,可分为低熔点金属(小于1000 ℃),中熔点金属(1000~2000°C)和高熔点金属(大于2000℃)。 3、导热性 金属材料传导热量的能力。一般用热导率(导热系数)λ表示导热性能的优劣。单位为W(m·K) 4、热膨胀性 金属材料的体积随温度升高而增大,随温度的降低而减小的性能。常用线膨胀系数α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。 (二)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,主要表现在以下三个方面 1、耐腐蚀性 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其它化学介质腐蚀作用的能力。 2、抗氧化性 金属材料抵抗氧化作用的能力 化学稳定性 金属材料耐腐蚀性和抗氧化性的总称
三、金属材料的性能 金属材料的性能一般分为工艺性能和使用性能。 工艺性能： 金属材料在各种加工条件下所表现出来的性能。 使用性能： 金属零件在使用条件下材料所表现出来的性能。使用性能包括物理性能、化学性能和力学性能。 （一）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）。根据密度，可分为轻金属（4.5g/㎝ 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：ºC。根据熔点，可分为低熔点金属（小于 1000 ºC），中熔点金属（1000～2000ºC）和高熔点金属（大于 2000ºC）。 3、导热性 金属材料传导热量的能力。一般用热导率（导热系数）λ表示导热性能的优劣。单位为 W（m·K） 4、热膨胀性 金属材料的体积随温度升高而增大，随温度的降低而减小的性能。常用线膨胀系数αl 表示其 膨胀性。 5、 导电性 金属材料传导电流的性能。 6、 磁性 金属材料导磁的性能称为磁性。 （二）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，主要表现在以下三个方面： 1、 耐腐蚀性 金属材料在常温下抵抗氧、水蒸气及其它化学介质腐蚀作用的能力。 2、抗氧化性 金属材料抵抗氧化作用的能力。 2、 化学稳定性 金属材料耐腐蚀性和抗氧化性的总称。 （1－3）
(三)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抵抗性能 1、强度 金属材料在静载荷的作用下,抵抗变形和破坏的能力。 强度指标一般用抗拉强度或强度极限o表示,表示材料在拉伸条件下所能承受的最大应力 可以通过拉伸实验确定 2、塑性 金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力。 塑性指标用伸长率δ和断面收缩率ψ表示,δ、ψ的值越大,表示材料的塑性越好。 3、硬度 硬度是指金属材料抵抗其它物体压入其表面的能力 硬度一般采用压入法硬度试验,即布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度 1)布氏硬度(HB) 2)洛氏硬度(HRC、HRB、HRA) 3)维氏硬度(HV) 4、韧性 金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力 韧性指标用冲击韧度或冲击值α表示,其单位为J/cm2。αk值越大,冲击韧度超高。 疲劳强度 金属材料在无限多次交变载荷(钢10次、有色金属10次)作用下而不破坏的最大应力称疲 劳强度或疲劳极限 当施加的交变应力是对称循环力时,所得的疲劳强度用-1表示。 (三)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能力。 1、铸造性 金属材料能否用铸造方法制成优良铸件的性能。 2、锻压性 金属材料能否用锻压方法制成优良锻压件的性能
（三）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抵抗性能 1、 强度 金属材料在静载荷的作用下，抵抗变形和破坏的能力。 强度指标一般用抭拉强度或强度极限σb 表示，σb 表示材料在拉伸条件下所能承受的最大应力， 可以通过拉伸实验确定。 2、 塑性 金属材料在静载荷作用下产生永久变形而不破坏的能力。 塑性指标用伸长率δ和断面收缩率ψ表示，δ、ψ的值越大，表示材料的塑性越好。 3、 硬度 硬度是指金属材料抵抗其它物体压入其表面的能力。 硬度一般采用压入法硬度试验，即布氏硬度、洛氏硬度和维氏硬度 1） 布氏硬度（HB） 2） 洛氏硬度（HRC、HRB、HRA） 3）维氏硬度（HV） 4、 韧性 金属材料抵抗冲击载荷作用而不破坏的能力。 韧性指标用冲击韧度或冲击值αk表示，其单位为 J/㎝ 2。αk值越大，冲击韧度超高。 5、 疲劳强度 金属材料在无限多次交变载荷（钢 107 次、有色金属 108 次）作用下而不破坏的最大应力称疲 劳强度或疲劳极限。 当施加的交变应力是对称循环力时，所得的疲劳强度用σ－1表示。 （三）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能力。 1、 铸造性 金属材料能否用铸造方法制成优良铸件的性能。 2、 锻压性 金属材料能否用锻压方法制成优良锻压件的性能。 （1－4）
焊接性 金属材料在一定焊接条件下,是否易于获得优良焊接接头的能力。 四、机械零件的强度 在外力作用下的零件,要求能够正常的工作,一般应满足以下三个方面的要求 1.足够的强度 2.必要的刚度 3.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抵抗断裂、塑性变形和表面失效的能力 内力 内力,即是构件内部之间或各质点之间的相互作用力 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 的变化,可以认为,在外力作用下出现了附加内力,材料力学中,只研究外力与附加内力的关系, 故将附加内力简称为内力。 2、应力 根据“平面假设”可知,内力在横截面上是均匀分布的,若杆轴力为N,横截面面积为A,则 单位面积上的内力为 式中σ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)。 3、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,应力能够达到的最大限度,称为该材料的极限应力G 2)将测定的极限应力作适当降低,规定出杆件能安全工作的应力最大值,这就是许用应力〔o 为保证零件有足够的强度,必须使零件在受载后的工作应力不超过许用应力
3、 焊接性 金属材料在一定焊接条件下，是否易于获得优良焊接接头的能力。 四、机械零件的强度 在外力作用下的零件，要求能够正常的工作，一般应满足以下三个方面的要求： 1． 足够的强度； 2． 必要的刚度； 3． 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抵抗断裂、塑性变形和表面失效的能力。 1、 内力 内力，即是构件内部之间或各质点之间的相互作用力。 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 的变化，可以认为，在外力作用下出现了附加内力，材料力学中，只研究外力与附加内力的关系， 故将附加内力简称为内力。 2、 应力 根据“平面假设”可知，内力在横截面上是均匀分布的，若杆轴力为 N，横截面面积为 A，则 单位面积上的内力为： σ＝N/A 式中σ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 3、 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，应力能够达到的最大限度，称为该材料的极限应力σjx 2）将测定的极限应力σjx作适当降低，规定出杆件能安全工作的应力最大值，这就是许用应力〔σ〕。 为保证零件有足够的强度，必须使零件在受载后的工作应力不超过许用应力。 即： σ≤〔σ〕 （1－5）