汽车机械基础 第3版 教案 第3章 构件的承载能力分析.doc

课时计划

序号

专业及班级

授课类型

讲授月日

讲授

（270＇）

课

题

第3章构件的承载能力分析

课

时

教

学

目

的

理解材料力学的基本概念；

掌握构件在外力作用下的受力特点、变形特点及规律；

了解各种基本变形条件下内力和应力的计算方法；

掌握弯矩图的画法；

能用所学知识分析汽车典型零部件的变形及破坏形式。

重点

与

难点

重点：构件在外力作用下的受力特点、变形特点及规律

难点：分析汽车典型零部件的变形及破坏形式

时间

内容及讲授方法

教具

5＇

85＇

120＇

45＇

15＇

组织教学及新课导入

一、材料力学基本概念

二、基本变形

三、汽车常用零件的变形与疲劳破坏

小结及习题

检查

意见

签字

任课教师：

板书设计（I）

第3章构件的承载能力分析

一、材料力学基本概念

1、变形固体

2、外力、内力

3、应力、应变

4、杆件基本变形形式

二、基本变形

1、拉伸和压缩变形

2、剪切变形

3、扭转变形

4、弯曲变形

板书设计（II）

三、汽车常用零件的变形与疲劳破坏

1、汽车常用零件变形

2、汽车零部件的疲劳破坏

课后小结

作业

授课内容教案

（副页）

3.1材料力学的基本概念

一、变形固体及基本假设

*材料力学研究的内容：变形

*材料力学研究的对象：变形固体。

1、变形：任何物体受载荷（外力）作用后都会产生形状和尺寸的变化，称为变形。

2、变形固体：可变形的固体。

3、变形的类型：

弹性变形：载荷去除后能恢复原状的变形。

塑性变形：载荷去除后不能恢复原状的变形。

4、研究中对变形固体的假设：

（1）连续性假设。假设物质毫无空隙地充满了整个固体。

（2）均匀性假设。假设固体内各处的力学性能完全相同。

（3）各向同性假设。假设固体在各个方向的力学性能完全相同。

（4）小变形假设。若固体的变形较其尺寸小得多，这种变形称为小变形。在小变形情况下，研究物体的静力平衡等问题时，均可略去这种小变形，而按原始尺寸计算，从而使计算简化。

二、机械构件正常工作应满足的要求

1.足够的强度

构件抵抗破坏的能力，称为强度。这里的破坏是指构件发生断裂或因产生过度的塑性变形而不能够继续承载。例如传动轴、连杆等不能断裂。

2.足够的刚度

构件抵抗变形的能力，称为刚度。在某些情况下，构件虽有足够的强度，但若受力后变形过大，即刚度不够，也会影响正常工作。

3.足够的稳定性

构件受载后保持原有平衡形态的能力称为稳定性。

*材料力学就是研究构件在外力作用下的变形和破坏的规律，提供有关强度、刚度和稳定性的分析计算的基本方法的学科，其任务是在满足强度、刚度和稳定性的前提下，为构件选择适宜的材料，确定合理的形状和尺寸。

三、外力、内力、应力及应变

1、外力：作用于构件上的载荷和约束反力称为外力。

（1）按外力的作用方式

体积力：连续分布在构件内部并作用在构件的每一个质点上，如重力、磁力以及由于运动加速度在质点上产生的惯性力都是体积力。

分布力：连续作用于构件表面或某一范围的表面力（接触力），如发动机活塞在运动过程中对汽缸壁的侧压力。

集中力：当表面力作用面积远小于构件表面积或沿构件轴线的分布范围远小于构件长度，则可将分布力简化为作用于一点的力，称为集中力。如汽车变速箱中齿轮轴受到齿轮的压力可简化为集中力。

集中力偶：当力偶作用的范围远远小于梁的长度时，可简化为作用于某一截面，称为集中力偶。

组织教学

导入：列举生活中物体变形的实例，引入工程中的物体变形特点，导入新课——材料力学。

说明：分析物体的变形规律时，这种微小的变形不能忽略

举例

No1

授课内容教案

（副页）

（2）按随时间变化情况

静载荷：缓慢地由零增加到某一定值后，不再随时间变化，保持不变或变化很不显著的载荷；

动载荷：随时间显著变化或使构件各质点产生明显的加速度的载荷。

交变载荷：随时间作周期性变化的载荷；

冲击载荷：构件运动在瞬时内发生突然变化所引起的载荷。

2、内力及截面法

（1）内力

构件因外力作用发生变形时，其内部各部分之间的相对位置发生变化，从而引起相邻部分的相互作用力称为内力。它是连续作用于截面上的分布力，并随外力的改变而变化。

（2）截面法

为了求出内力的大小，假想将构件切开，由分离体的平衡条件，应用静力学平衡方程，根据外力确定内力，这种方法称为截面法。

*截面法的步骤：

截开：在求内力的截面处，假想用一平面将截面分成两部分，保留任意一部分，舍去另一部分。

代替：用作用于截面上的内力代替舍去部分对留下部分的作用。

平衡：对留下的部分建立静力学平衡方程，确定内力值。

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