第1講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：任務(wù)活塞連桿組的受力分析1.1.1教學(xué)目的：正確理解力的概念。教學(xué)重點與難點：靜力學(xué)公理。教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：任務(wù)活塞連桿組的受力分析1.1.1一、靜力學(xué)的研究對象：靜力學(xué)是研究物體在力系作用下的平衡規(guī)律的科學(xué)。二、靜力學(xué)主要研究的問題：（1）力系的簡化；（2）成立物體在各類力系下的平衡條件。三、靜力學(xué)的大體概念（一）、靜力學(xué)的大體概念一、剛體的概念剛體是指在力的作用下，其內(nèi)部任意兩點之間的距離始終維持不變的物體。剛體是理想化的力學(xué)模型。靜力學(xué)的研究對象僅限于剛體。又稱為剛體靜力學(xué)。二、力和力的表示方式----力的三要素1）力的概念：力是物體間彼此的機械作用。2）力的作用效果：使物體的運動狀態(tài)（力的外效應(yīng)）或形狀發(fā)生改變（力的內(nèi)效應(yīng)）。3）力的三要素力對物體的作用效果取決于三個要素：力的大小、方向和作用點。力的單位牛(N)或千牛(KN)。力是矢量。力用黑體字或普通字母上加箭頭或用有向線段來表示。（二）靜力學(xué)公理公理1力的平行四邊形法則作用在物體上某一點的兩個力,可以合成一個合力。合力作用在該點,起大小和方向由這兩個力為鄰邊所組成的平行四邊形的對角線來表示。反之,一個力也可以分解成兩個分力,分解也按平行四邊形法則來進行。要取得確切的分力結(jié)果,必需附加一個條件。附加條件可能為：(1)規(guī)定兩個分力的方向；(2)規(guī)定其中一個分力的大小和方向。公理2二力平衡公理即二力平衡條件作用于剛體上的兩個力,使剛體處于平衡的必要和充分條件是這兩個力大小相等、方向相反且作用在同一直線上。公理3加減平衡力系公理在作用著已知力系的剛體上,加上或減去任何平衡力系,并非改變原來力系對剛體的作用效果。推理一力的可傳性原理由于力對于剛體只有運動效應(yīng),所以,作用于物體上的力可沿其作用線移動到剛體內(nèi)任意一點而不改變原力對剛體的作用效應(yīng)。這種作用于剛體上的力可以沿其作用線移動的性質(zhì)稱為力的可傳性。推理二三力平衡匯交定律作用于剛體上三立彼此平衡的力，若其中兩力的作用匯交于一點，則此三力必在同一平面內(nèi)，且第三個力的作用線通過匯交點。公理四作使勁與反作用公理兩物體間彼此作用的力,老是同時存在,這兩個力大小相等、方向相反、沿同一直線、別離作用在兩個物體上。四、力的平衡條件平面匯交力系平衡的解析法:,即：，或技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：一、什么叫力？力的三要素是什么？二、寫出靜力學(xué)公理。課后總結(jié)：

第2講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：1.1.教學(xué)目的：一、正確理解約束與約束反力的概念。二、正確繪制約束與約束反力。教學(xué)重點與難點：一、約束與約束反力的概念。二、約束與約束反力的表達。教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：力、靜力學(xué)公理。教學(xué)新課：1.1.一、約束的概念任何一個沒有受約束的物體,在空間都具有六個自由度,即沿三個彼此垂直坐標(biāo)軸的移動和繞這三個坐標(biāo)軸的轉(zhuǎn)動。工程上碰到的物體通常有兩種：自由體：在空間沿任何方向的運動都不受限制的物體。非自由體：運動受到其他物體的限制的物體。約束：一個物體的運動受到周圍物體的限制時，這種限制稱為約束。物體所受的力的分類：主動力：使物體產(chǎn)生運動或運動趨勢的力。約束力：由主動力引發(fā)的反作使勁。二、約束的種類（1）、滑膩接觸表面的約束：當(dāng)物體與約束的接觸面之間摩擦很小,乃至可以忽略不計時,則以為接觸面是滑膩的。這種滑膩的平面或曲面對物體的約束,稱為滑膩面約束。用FN表示。約束力通過約束點沿接觸面的法線方向指向被約束物體。（2）、柔索約束：柔軟且不可伸長的繩索、帶、鏈等柔索類約束。用FT表示。方向沿繩索中心線。（3）、滑膩圓柱鉸鏈約束：通常常利用通過圓空中心的兩個正交分力Fx、Fy表示。1）固定鉸鏈支座2）中間鉸鏈3）活動鉸鏈支座（4）、固定端約束：其約束力用兩個正交分力Fx、Fy和一個阻止轉(zhuǎn)動的力矩M表示。技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：按照約束類型，舉出常見的約束實例。課后總結(jié)：

第3講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：1.1.3教學(xué)目的：一、正確理解受力圖的繪制步驟。二、正確繪制受力分析圖。教學(xué)重點與難點：一、約束用約束力替代。二、繪制受力分析圖。教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：約束的理解。約束的類型。教學(xué)新課：1.1.3一、畫受力圖的步驟受力圖涉及到大體概念1）物體的受力分析：求靜力學(xué)問題時,分析物體所受哪些力的作用,每一個力的作用線的位置和方向的進程。2）取分離體：進行受力分析時,按照需要,選定某一個或幾個物體作為研究對象,首先將這些物體從周圍聯(lián)系的物體(約束)中分離出來,單獨畫出其簡圖的進程。3）受力分析：在分離體上畫出作用在其上的全數(shù)主動力和約束力,從而形象表達出研究對象受力情況全貌,這種圖形稱為受力圖。進行受力分析、畫受力圖的步驟和要點：1）肯定研究對象；2）畫分離體；3）畫主動力；4）畫約束力；5）沒必要畫出內(nèi)力；注意作使勁和反作使勁不從心；同一約束力，在整體或部份受力圖中指向必需一致；正確判定二力構(gòu)件。二、注意事項3、講解實例例1作圖示軋路機軋輪的受力圖。例2如圖所示結(jié)構(gòu)，畫AD、BC的受力圖。例3如圖所示結(jié)構(gòu)，畫AC、BC及整體的受力圖。例4如圖所示結(jié)構(gòu)，畫橫梁AB的受力圖。技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：繪制受力圖1-一、1-2。課后總結(jié)：

第4講教學(xué)內(nèi)容：活塞連桿組受力分析與繪制受力圖實驗教學(xué)目的：通度日塞連桿組實物研究，討論分析問題，繪制受力圖。教學(xué)重點與難點：繪制受力圖。教學(xué)方式：實習(xí)教學(xué)進程：一、實驗?zāi)康囊?、通度日塞連桿組實物研究，討論分析問題，把理論與實際統(tǒng)一路來。二、通度日塞連桿組實物，感知實物與原理圖樣的區(qū)別。3、繪制受力圖，增加學(xué)生的感性熟悉，培育他們對機械基礎(chǔ)課程學(xué)習(xí)的興趣。二、實驗步驟一、分組，選出組長和小組長。二、采取小組長負(fù)責(zé)制。組長分派任務(wù)，各組討論并回答。3、安排討論。4、討論結(jié)束，以小組為單位，由小組長、小組成員和老師進行評價。小組長匯報，小組成員補充，老師評價。三、實驗設(shè)備機械原理陳列室活塞連桿組實物。四、實驗要求一、帶著問題，觀察實物，討論如下問題：（1）活塞連桿組由哪些構(gòu)件組成？（2）當(dāng)活塞連桿組處于平衡狀態(tài)時，各構(gòu)件看成對剛體進行受力分析嗎？（3）當(dāng)活塞連桿組處于平衡位置時，分析哪些靜力學(xué)公理在活塞連桿組上有表現(xiàn)？（4）活塞連桿組的傳力順序是如何的？（5）指出活塞連桿組中的相關(guān)約束和約束反力的性質(zhì)。二、準(zhǔn)備繪制受力圖工具，繪制受力分析圖，完成實訓(xùn)報告。五、實驗記錄受力分析圖：技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：完成實習(xí)報告課后總結(jié)：

第5講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：任務(wù)汽車構(gòu)件力矩與力偶的計算1.2.1力矩1.2.2力偶教學(xué)目的：正確理解力矩和力偶的概念。教學(xué)重點與難點：力矩和力偶的概念與含義。教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：受力圖與受力分析。教學(xué)新課：任務(wù)汽車構(gòu)件力矩與力偶的計算1.2.1力矩一、力矩的概念二、力矩的性質(zhì)力對點的矩概念：矩心；力臂；力矩(力對點之矩)。力矩是代數(shù)量。Mo(F)=±Fd。單位：Nm或kNm。力Ｆ使物體繞Ｏ點轉(zhuǎn)動的效果，由下列兩個因素決定：（１）Ｆ的大小與力臂的乘積Ｆd；（２）力Ｆ使物體繞Ｏ點轉(zhuǎn)動的方向。力矩在以下兩種情況劣等于零：（１）力等于零；（２）力的作用線通過矩心，即力臂等于零。3、合力矩定理平面力系的合力對平面內(nèi)任一點的矩，等于其所有分力對于同一點的力矩的代數(shù)和。即：Mo(FR)=∑Mo(F)。合力矩定理不僅適用平面力系，也適用空間力系。4、杠桿的平衡條件1.2.2力偶一、力偶的概念（一）力偶的概念：由兩個大小相等、方向相反的平行力組成的力系。記作（F，F(xiàn)′）。力偶的兩力之間的垂直距離d稱為力偶臂。力偶所在的平面稱為力偶的作用面。（二）力偶的三要素二、力偶矩在力學(xué)上,以力F與力偶臂d的乘積冠以適當(dāng)?shù)恼?fù)號作為量度力偶在其作用面內(nèi)對物體轉(zhuǎn)動效應(yīng)的物理量,稱為力偶矩。記作M(F,F’)或M,即M(F,F’)=M=±Fd。一般規(guī)定逆時鐘方向為正,順時鐘方向為負(fù)。單位：Nm或Nmm。3、力偶的三要素力偶對物體的轉(zhuǎn)動效應(yīng)取決于三個要素：(1)力偶矩的大??；(2)力偶的轉(zhuǎn)向；(3)力偶的作用面。凡三要素相同的力偶則彼此等效,它們可以彼此置換。4、同平面內(nèi)力偶的等效定理1）力偶對其作用面內(nèi)任意點的力矩恒等于此此力偶的力偶矩。與矩心的具體位置無關(guān)。2）力偶在任意坐標(biāo)軸上的投影之和為零,故力偶無合力。一個力偶既不能用一個力等效,也不能用一個力偶平衡。5、平面力偶系的合成和平衡條件（一）平面力偶系的合成：M=M1+M2+……+Mn=∑M（二）平面力偶系的平衡條件（充要條件）：∑M=0技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：一、什么叫力矩？寫成合力矩定理。二、什么叫力偶？寫成力偶三要素。3、思考題與習(xí)題：1-3。課后總結(jié)：

第6講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：1.2.3教學(xué)目的：正確理解力的平移定理。教學(xué)重點與難點：力的平移定理的應(yīng)用。教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：力矩、力偶。教學(xué)新課：1.2.3力的平移定理欲將作用于剛體上A點的力F平移到平面上任一點B，則可在B點施加一對平衡力F’、F"。F′與F平行、等值且同向，F(xiàn)′稱為平移力,余下F與F"為一對等值反向不共線的平行力,組成一個力偶,稱為附加力偶,其力偶矩等于原力F對B點的力矩,即M=MB(F)=±Fd。1）力的平移定理：作用在剛體上的力,都可平移到同一剛體內(nèi)任意一點,但同時附加一個力偶,其力偶矩等于原力對該點之矩。力的平移定理表明了力對繞力作用線外的中心轉(zhuǎn)動的物體有兩種作用,一是平移力的作用,二是附加力偶對物體產(chǎn)生的轉(zhuǎn)動作用。力的平移定理的逆定理一樣成立,即在剛提體上同一平面的力F和力偶M,可以合成為一個合力FR,只是合力FR與F的作用位置不同算了。2）應(yīng)用技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：課后總結(jié)：

第7講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：任務(wù)汽車構(gòu)件平面力系的分析1.3.1平面匯交力系1.3.2平面力偶系教學(xué)目的：一、力在平面直角坐標(biāo)系軸上的投影。二、平面匯交力系的合成與分解。教學(xué)重點與難點：一、力在平面直角坐標(biāo)系軸上的投影。二、平面匯交力系的平衡條件。教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：力的平移定理。教學(xué)新課：任務(wù)汽車構(gòu)件平面力系的分析1.3.1平面匯交力系一、平面力系平面力系------作用在剛體上的力系中,當(dāng)各力的作用線都在同一平面內(nèi)時,這種力系稱為平面力系。平面匯交力系----各力的作用線相交于一點的力系。平面平行力系----各力的作用線彼此平行的力系。平面任意力系----各力的作用線既不全數(shù)相交,又不全數(shù)平行的力系。二、平面匯交力系Ｆ1、Ｆ2、……、Ｆn平面匯交力系Ｆ1、Ｆ2、……、Ｆn可以簡化為一個作用于O點的合矢量ＦR。它等于力系中各力的矢量和。1.3.2平面力偶系一、平面力偶系M一、M二、……、Mn二、平面力偶系M一、M二、……、Mn的平衡條件：∑Mo(Ｆ)=0Ｆ′R-------原力系的主矢，其值與方向與簡化中心的位置無關(guān)；Mo--------原力系對簡化中心的主矩，其值與簡化中心的位置有關(guān)。講解例1-7。技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：思考題與習(xí)題1-4。課后總結(jié)：

第8講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：1.3.3平面任意教學(xué)目的：一、掌握平面任意力系的概念。二、掌握平面任意力系的合成與分解。教學(xué)重點與難點：一、平面任意力系向一點的簡化。二、平面任意力系的平衡。教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：平面匯交力系。教學(xué)新課：1.3.3平面任意一、平面任意力系向一點的簡化力Ｆ作用在物體上的點Ａ。再在物體上任取一點Ｂ，并在Ｂ點加一對等值反向的力Ｆ′、Ｆ"，使它們與Ｆ平行且大小相等。顯然，力系（Ｆ、Ｆ′、Ｆ"）與原力Ｆ對物體的作用效果相同。其中Ｆ"與Ｆ組成一對力偶（Ｆ"，Ｆ）。這樣，原來作用在Ａ點的力，此刻被一個作用在Ｂ點的力Ｆ′和一個力偶（Ｆ"，Ｆ）等效替換。也就是說，可以把作用與Ａ點的力Ｆ平行移動到Ｂ點，并同時加上一個相應(yīng)的力偶，這個力偶稱為附加力偶,其大小為M＝Fd。D為附加力偶臂。3）力的平移定理：可以把作用在物體上點Ａ的力平行移動到物體上任意一點Ｂ，同時附加一個力偶，這個附加力偶Ｍ等于原來的力Ｆ對Ｂ點的矩。同理，平面內(nèi)的一個力和一個力偶，可以用一個等效勞來替換。二、平面任意力系的簡化結(jié)果1）設(shè)剛體受到平面任意力系Ｆ1、Ｆ2、……、Ｆn作用，在平面上任意選一點O為簡化中心。按照力的平移定理，將各力都向O點平移,取得一個交于O點的平面匯交力系Ｆ′1、Ｆ′2、……、Ｆ′n,和平面力偶系M一、M二、……、Mn。(1)平面匯交力系Ｆ′1、Ｆ′2、……、Ｆ′n平面匯交力系Ｆ′1、Ｆ′2、……、Ｆ′n可以簡化為一個作用于O點的合矢量Ｆ′R。它等于力系中各力的矢量和。稱之為力系的主矢。(2)附加平面力偶系M一、M二、……、Mn附加平面力偶系M一、M二、……、Mn也可以合成一個合力偶Mo。主矩的值為：Mo=M1+M2+……+Mn=∑Mo(Ｆ)Ｆ′R-------原力系的主矢，其值與方向與簡化中心的位置無關(guān)；Mo--------原力系對簡化中心的主矩，其值與簡化中心的位置有關(guān)。2）結(jié)論：（1）平面力任意力系向作用面內(nèi)任一點簡化可以取得一個力和一個力偶。這個力等于原力系中各力的矢量和，稱為平面任意力系的主矢。（2）這個力偶的力偶矩等于原力系中各力對于簡化中心的力矩的代數(shù)和，稱為平面任意力系的主矩。3）簡化結(jié)果的討論有四種情況：（1）Ｆ′R≠0,Mo=0因為Mo=0,主矢Ｆ′R與原力系等效,即Ｆ′R為原力系的合力。其作用線通過簡化中心。（2）Ｆ′R=0,Mo≠0原力系簡化為一個合力偶M=Mo(F),此時,主矩M與簡化中心的選擇無關(guān)。（3）Ｆ′R≠0,Mo≠0按照力的平移定理的逆進程,可以把Ｆ′R和Mo合成為一個合力ＦR。合力的作用線到簡化中心Ｏ的距離為：d=Mo/ＦR=Mo/Ｆ′R。（4）Ｆ′R=0,Mo=0物體在此力作用下處于平衡狀態(tài)。講解例1-8。技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：思考題與習(xí)題1-5。課后總結(jié)：

第9講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：1.3.4平面平行力系教學(xué)目的：一、掌握平面平行力系的概念。二、掌握平面平行力系的特征及平衡方程。教學(xué)重點與難點：掌握平面平行力系的特征及平衡方程。教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：平面任意力系。教學(xué)新課：1.3.4平面平行力系各力作用線在同一平面內(nèi)，且彼此平行的力系成為平面平行力系。它是平面一般力系的特殊情況。如圖(a)所示，設(shè)在oxy坐標(biāo)下，有一組力的作用線均與y軸平行的力系、、…、，不論力系是不是平衡，總有:平面平行力系平衡的必要與充分條件是：力系中所有力在與其不垂直的軸上投影的代數(shù)和等于零，各力對該平面內(nèi)任意一點力矩的代數(shù)和等于零。式1稱為平面平行力系的平衡方程。一樣，平面平行力系平行方程的二力矩式為：其中AB兩點的連線不能與各力的作用平行。圖（a）因此平面平行力系的平衡方程共有兩種形式，每種形式只能列兩個方程，共解兩個未知力。例1行走式起重機如下圖所示，設(shè)機身的重量為，其作用線距右軌的距離為，起吊的最大重量為，其作用線距右軌的最遠距離為，兩個輪距為，試求使起重機滿載和空載不至于翻倒時，起重機平衡重的值，平衡重的作用線距左軌的距離為。解：（1）選起重機為研究對象，作用在它上的主動力有：起重機機身的重力和起吊重物的重力，平衡重；約束力為A端，B端，如圖4-12b所示。（2）成立坐標(biāo)系，列平衡方程。當(dāng)滿載時：，（a）使起重機滿載不至于翻倒的條件為：從而由式（a）有：解得平衡重：（b）當(dāng)空載時：（c）使起重機空載不至于翻倒的條件為：從而由式（c）有：解得平衡重：（d）因此由式（b）和式（d）得起重機平衡重的值為：技術(shù)考核項目及要求：思考平面匯交力系的平衡方程中，可否取兩個力矩方程，或一個力矩方程和一個投影方程？這時，其矩心和投影軸的選擇有什么限制？課后總結(jié)：各力作用線在同一平面內(nèi)，且彼此平行的力系成為平面平行力系。它是平面一般力系的特殊情況。面平行力系的平衡方程共有兩種形式，每種形式只能列兩個方程，共解兩個未知力。

第10講教學(xué)內(nèi)容：汽車起重機受力分析與繪制受力圖實驗教學(xué)目的：通過度析汽車起重機，討論分析問題，繪制受力圖。教學(xué)重點與難點：繪制受力圖。教學(xué)方式：實習(xí)教學(xué)進程：一、實驗?zāi)康囊?、通過汽車起重機研究，討論分析問題，把理論與實際統(tǒng)一路來。二、通過汽車起重機分析，理解工程實際問題的解答技能。3、繪制受力圖，增加學(xué)生的感性熟悉，培育他們理論聯(lián)系實際的興趣與能力。二、實驗步驟一、分組，選出組長和小組長。二、采取小組長負(fù)責(zé)制。組長分派任務(wù)，各組討論并回答。3、安排討論。4、討論結(jié)束，以小組為單位，由小組長、小組成員和老師進行評價。小組長匯報，小組成員補充，老師評價。三、實驗設(shè)備汽車起重機。四、實驗要求一、汽車起重機車重G=40KN，輪間距4米，汽車中心與前輪的距離1.5米，起鉤與前輪的距離4米，配重塊與后輪的距離2米。要使起重機滿載、空載都不傾倒，計算平衡配重塊Q的值。帶著問題，觀察實物，討論如下問題：（1）該問題，去什么為研究對象？受力圖怎么畫？（2）該研究對象受到什么力的作用？該力系為何力系？（3）怎么求解該問題？求解時，用到什么平衡方程？二、準(zhǔn)備繪制受力圖工具，繪制受力分析圖，列出平衡方程，進行計算。完成實訓(xùn)報告。五、實驗記錄受力分析圖：計算：技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：完成實習(xí)報告課后總結(jié)：

第11講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：任務(wù)物系的平衡分析1.4.1大體概念1.4.2研究對象的選擇教學(xué)目的：一、掌握物系、靜定、靜不定的大體概念。二、掌握物系平衡問題的研究方式。教學(xué)重點與難點：掌握物系平衡問題的研究方式。教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：平面平行力系。教學(xué)新課：任務(wù)物系的平衡分析1.4.1大體概念一、靜定與超靜定問題的概念物體平衡問題計算中未知量的個數(shù)未超過獨立平衡方程的個數(shù)，這種問題為靜定問題。

若是未知量的個數(shù)多于獨立平衡方程的數(shù)量，平衡方程就不能完全求解，這樣的問題稱為超靜定問題。

二、物系的平衡一、物系的概念：多個物體通過約束方式組合在一路叫物體系統(tǒng)，簡稱為物系。二、物系平衡的計算方式：（１）畫出物體系統(tǒng)整體、局部及每一個物體的受力圖（２）分析各受力圖上未知力的個數(shù)及屬于什么力系（３）肯定求解順序（４）列出平衡方程，求解未知量物系平衡問題的計算沒有肯定的計算方式，只要對選擇的研究對象畫出正確的受力圖，列出正確的平衡方程，都是沒有錯誤的選擇。只不過有的受力圖未知量過量，要通過列聯(lián)立方程才能完全求解。所以，最初選擇的受力圖最好只有三個未知量（任意力系），三個方程可以求解三個未知量,這樣其他的未知量也就容易求解了。1.4.2研究對象的選擇例1一靜定多跨梁由梁AB和梁BC用中間鉸B連接而成，支承和載荷情況如圖a所示。已知F=20kN,q＝5kN/m，α＝45°。求支座A,C和中間鉸B處的約束力。解（1）、別離選取橫梁AB、BC和物系整體為研究對象。（2）、別離畫出橫梁AB、BC和物系整體的受力圖（b,c,d）（3）、成立直角坐標(biāo)系Bxy、Axy等。（4）、別離考慮梁BC和AB的平衡，列出平衡方程并求出相應(yīng)的未知力

1）、考慮梁BC的平衡條件（圖b）

∑Fx=0FBX－FNCsinα＝0

∑Fy=0

FBy－F+FNCcosα＝0

∑MB(F)=0－F×1m+FNCcosα×2m＝0

解得FNC=F/(2×cosα)＝20kN/(2×cos45°）＝

FBx＝FNCsinα=×sin45°＝10kN

FBy＝F－FNCcosα＝20kN－×cos45°＝10kN

2）、考慮梁AB的平衡條件（c）

∑Fx=0

FAx－F’Bx＝0

∑Fy=0

FAy－q×2m－F’By＝0

∑MA(F)=0

MA－q×2m×1m－F’By×2m＝0

將F’Bx＝FBx＝10kN，F(xiàn)’By＝FBy＝10kN代入方程，解得

FAx＝10kN，F(xiàn)Ay＝20kN，MA=30kN?m例2：等邊三角支架由桿AB和BC鉸接而成，如下圖a所示。在支架上擱置一圓筒重G＝2kN,不計桿重。求鉸鏈A、B、C處的約束反力。解：別離取支架整體、圓筒、桿AB為研究對象，并畫出各自的受力圖如圖b、c、d所示。在依次按圓筒、支架整體和桿AB的順序，列出平衡方程，并求出相應(yīng)的未知力。一、考慮圓筒的平衡條件（圖b）∑Fx=0

FND－Gcos45°＝0解得FND＝Gcos45°＝2kN×cos45°＝由對稱關(guān)系得FNE＝FND＝二、考慮支架整體的平衡條件（圖c）∑MA(F)=0－2=0解得FCy＝G/2=1kN由對稱關(guān)系得FAy＝FCy＝1kN3、考慮AB桿的平衡條件∑Fx=0

FAx－F’NDcos45°＋FBx＝0∑Fy=0

FAy－F’NDsin45°－FBy＝0∑MB(F)=0

－°－°+F’=0將F’ND＝FND＝代入方程，解得FAx＝－，F(xiàn)Bx＝，F(xiàn)By＝04kN∑Fx=0

FAx＝FCx得

FAx＝FCx＝－例3：曲柄滑快機構(gòu)如圖2.15a所示。設(shè)曲柄OB在水平位置機會構(gòu)平衡，滑快所受工作阻力為F。已知AB＝L，OB＝r，不計滑快和桿件自重。試求作用于曲柄上的力偶矩M和支座O處的約束力。解依次選取滑快A和曲柄OB為研究對象，別離畫出受力圖。一、考慮滑快A的平衡條件，由∑Fy=0

F－FABcosα＝0

解得

FAB＝F/cosα二、考慮曲柄OB的平衡條件∑Fx=0

FOx－F’ABsinα＝0∑Fy=0

FOy＋F’ABcosα＝0∑MO(F)=0

M－F’AB.cosα.0B＝0考慮彼此關(guān)系，最后解得：FOy=-F’ABcosα=-FM=F’AB.cosα.0B=技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：思考題與習(xí)題1-六、1-7、1-8。課后總結(jié)：

第12講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：1.4.3機械中的摩擦和自鎖教學(xué)目的：一、掌握摩擦、自鎖的大體概念。二、能夠解決實際問題。教學(xué)重點與難點：理論在實踐中的應(yīng)用。教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：物系、靜定與靜不定。教學(xué)新課：1.4.3機械中的摩擦和自鎖一、機械中的摩擦一、摩擦的概念和分類摩擦：兩個接觸表面作相對運動或有相對運動趨勢時，在表面間會產(chǎn)生抵抗相對運動的阻力的自然現(xiàn)象。按照摩擦副的表面潤滑狀態(tài)，摩擦可分為干摩擦、邊界摩擦、流體摩擦和混合摩擦。干摩擦：表面間無任何潤滑劑或保護膜的純金屬接觸時的摩擦；a)干摩擦b)邊界摩擦c)液體摩擦d)混合摩擦圖摩擦狀態(tài)邊界摩擦：表面間被極薄的潤滑膜所隔開，且摩擦性質(zhì)與潤滑劑的粘度無關(guān)而取決于兩表面的特性和潤滑油油性的摩擦；流體摩擦：表面間的潤滑膜把摩擦副完全隔開，摩擦力的大小取決于流體分子內(nèi)部摩擦力的摩擦；混合摩擦：摩擦副處于干摩擦、邊界摩擦和流體摩擦混合狀態(tài)時的摩擦。摩擦是一種常見的現(xiàn)象，人們不時刻刻都跟摩擦打交道。汽車剎車后，因為地面對車輪有摩擦，使汽車慢慢地停下來，可以想象在冰面上行走的人是何等艱難，那么，什么是摩擦呢？摩擦與哪些因素有關(guān)呢？如何利用有利摩擦和避免有害摩擦呢？二、摩擦力摩擦是咱們生活中的常見現(xiàn)象，兩個彼此接觸的物體，當(dāng)它們要發(fā)生或已經(jīng)發(fā)生相對運動時，就會在接觸面上產(chǎn)生一種阻礙相對運動的力，這種力就叫摩擦力。要發(fā)生相對運動，指有發(fā)生相對運動的趨勢，可是尚未發(fā)生，這種摩擦力叫靜摩擦力。(1)各類摩擦①滑動摩擦：一個物體在另一個物體表面上滑動時產(chǎn)生的摩擦叫滑動摩擦，這時物體受到一個阻礙它在另一個物體表面上滑動的阻力，叫滑動摩擦力.滑動摩擦力老是與物體滑動的方向相反.物體在一個水平拉力作用下，在另一水平物體的表面上做勻速直線運動，那么它受到的滑動摩擦力與物體受到的拉力大小相等。②轉(zhuǎn)動摩擦：一個物體在另一個物體上轉(zhuǎn)動時產(chǎn)生的摩擦叫轉(zhuǎn)動摩擦.轉(zhuǎn)動摩擦比滑動摩擦要小得多.(2)摩擦力產(chǎn)生的條件：①兩物體直接接觸且彼此擠壓。②接觸面不滑膩。③有相對運動或相對運動趨勢：有相對運動時產(chǎn)生滑動摩擦力；有相對運動趨勢時產(chǎn)生靜摩擦力。3、摩擦力的大小和方向摩擦力的大小跟壓力大小有關(guān)。壓力越大，摩擦力越大。摩擦力的大小還跟接觸面的粗糙程度有關(guān)，接觸面越粗糙，摩擦力越大。摩擦力對物體的相對運動起阻礙作用，所以摩擦力的方向老是阻礙物體間的相對運動。4、機械設(shè)計中摩擦約束的實質(zhì)摩擦具有二重性：一方面，摩擦是有利的；此時摩擦約束條件是：摩擦必需足夠大，即摩擦系數(shù)或摩擦力矩或摩擦力應(yīng)大于規(guī)定的許用值，以保證機械工作的靠得住性；另一方面，摩擦是有害的，會帶來能量損耗、工作溫度上升，還會產(chǎn)生振動和噪聲；此時摩擦約束條件是：摩擦系數(shù)、溫升不超過許用值，效率不低于許用值或摩擦的能耗不超過許用值等。5、影響摩擦的主要因素(1)表面膜的影響：用自然或人工的方式在金屬表面上形成一層很薄的膜，可以降低摩擦；(2)摩擦副材料性質(zhì)的影響：互溶性較大的金屬摩擦副，摩擦系數(shù)較大；反之，摩擦系數(shù)較小。材料的硬度對摩擦系數(shù)也有必然的影響，一般而言，硬度越高，摩擦系數(shù)越小。(3)摩擦副表面粗糙度的影響：表面粗糙度數(shù)值減小，摩擦系數(shù)越低。(4)摩擦表面間潤滑的影響：干摩擦的摩擦系數(shù)一般大于；邊界摩擦、混合摩擦次之，通常約在～之間；液體摩擦的摩擦系數(shù)最小，油潤滑時最小可達～。Ｆ1ＦＦ1Ｆ4圖１Ｆ2Ｆ3一、什么是自鎖現(xiàn)象ＦＦＦＦxＦyfＦNＦ′αθ圖2二、幾種簡單的自鎖現(xiàn)象（１）水平面上的自鎖現(xiàn)象如圖1，重力為G的物體，放置在粗糙的水平面上，當(dāng)用適當(dāng)大小的水平外力（如F1）推它時，總可使它動起來。但當(dāng)用豎直向下的力去推（如F2），顯然它不會動。即便F2的方向旋轉(zhuǎn)一個小角度（如F3），就算用再大的力它也不必然會運動。只有當(dāng)力的方向與豎直方向的夾角超過某一角度值時（如F4），才可能用適當(dāng)?shù)牧⑺苿?，而小于這一角度，無論用多大的力都不可能推動它。這一現(xiàn)象稱為靜力學(xué)中的“自鎖現(xiàn)象”。這是因為所施力的水平分力在增大的同時，正向下的壓力也同比例的增大。前者引發(fā)物體有運動趨勢，后者提供最大靜摩擦的條件保障。知足什么條件才會發(fā)生自鎖現(xiàn)象呢？這里先了解“摩擦角”概念。當(dāng)物體與支持面之間粗糙，一旦存在相對運動趨勢，就會受靜摩擦力作用，設(shè)最大靜摩擦因數(shù)為μ（中學(xué)不要求最大靜摩擦因數(shù)跟動摩擦因數(shù)的區(qū)別），則最大靜摩擦力為fM＝μFN。如圖2中，水平面對物體的作使勁F′（支持力與靜摩擦力的矢量和）與豎直方向的夾角α，知足。α稱為摩擦角，無論支持力FN如何變，α維持不變，其大小僅由摩擦因數(shù)決定。F1ααF2圖3現(xiàn)討論發(fā)生自鎖條件。設(shè)用斜向下的推力F作用于物體，方向與豎直方向成θ時，若是知足，無論用多大的力也推不動物體。此時重力mg的影響已無關(guān)緊要，有，即，這是物體發(fā)生自鎖的條件。若是這一條件不知足，即θF1ααF2圖3（２）豎直面和斜面內(nèi)的自鎖現(xiàn)象baABMN圖4如圖3緊靠在豎直墻壁上的物體，在適當(dāng)大的外力作用下，可以維持靜止。當(dāng)外力大到重力可以忽略，無論用斜向上的力，仍是用斜向下的力，發(fā)生自鎖的條件與水平面的情況是相同的。如改用與豎直墻壁的夾角來表示，臨界角αbaABMN圖4與水平面不同的，只是保證物體靜止的最小力條件有所不同。當(dāng)用斜向上的力維持物體平衡時，不必然知足自鎖條件，而若用斜向下的力使物體平衡，必然首先知足自鎖條件才可能發(fā)生。而生產(chǎn)、生活中更多是發(fā)生在豎直方向的自鎖現(xiàn)象。對于粗糙斜面上的物體，沿適當(dāng)?shù)慕嵌仁┝σ矔霈F(xiàn)自鎖現(xiàn)象。這種情況介于水平面和豎直面兩種類型之間。３、自鎖機械及其原理應(yīng)用兩例例1．如圖4所示，一臺軋鋼機的兩個輪子，直徑均為d=50cm。以相反的方向旋轉(zhuǎn)，滾輪之間距離為a=0.5cm。若是滾輪和熱鋼板間的動摩擦因數(shù)μ=。試求鋼板進入滾輪前的厚度b。依題意，可理解為待軋熱鋼板應(yīng)在滾輪摩擦力的作用下向右運動，穿過滾輪，使厚鋼板經(jīng)壓軋后變成薄板材。baAＦＦNbaAＦＦNfα0α圖5fxFNx解：設(shè)向右為x方向，其余各量如圖5，必需知足，即，……①（α越小，即b越小越容易知足）由數(shù)學(xué)關(guān)系圖6GFF1F2F圖6GFF1F2FNFf(c)θθ(a)(b)從自鎖原理的角度來熟悉此題，可以以為滾輪與鋼板之間不打滑就是一種自鎖現(xiàn)象。圖中Ｆ是輪對板作用的合力，對應(yīng)的摩擦角為α0，符合，因此由①式得，這可以理解為只有知足F豎直向下偏右，即，板可以被擠軋向右運動，不然，板不會被吃進。F豎直向下是臨界條件。例2．如圖6（a）所示，由兩根短桿組成的一個自鎖起重吊鉤，將它放入被吊的空罐內(nèi)，使其張開必然的夾角壓緊在罐壁上，其內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖（b）所示。當(dāng)鋼繩勻速向上提起時，兩桿對罐壁越壓越緊，若摩擦力足夠大，就可以將重物提升起來，罐越重，短桿提供的壓力足夠大，稱為“自鎖定機構(gòu)”。若罐重力為G，短桿與豎直方向夾角為θ=60o，求吊起該重物時，短桿對罐壁的壓力（短桿的質(zhì)量不計）本題的求解進程是依據(jù)受力平衡得出的。如圖（c）所示，豎直向上吊繩的拉力F=G，由于θ=60°，沿兩斜短桿方向的分力短桿對罐壁的作使勁又可以分解為對壁的壓力FN和豎直向上的靜摩擦力Ff，。圖7本例中的“自鎖定機構(gòu)”是一種實用機械工具。由分析可見，當(dāng)?shù)蹉^提升重物時，若是不發(fā)生相對滑動，θ有增大的趨勢，θ越大，F(xiàn)N就越大，即所謂越擠越緊，因此可提供的最大靜摩擦力就越大，重物更不容易滑脫。在理論上只要頂桿與豎直方向的夾角θ與短桿與接觸面間的摩擦角關(guān)系知足，就會出現(xiàn)自鎖定，吊鉤不會滑脫。圖74、找準(zhǔn)聯(lián)系生活實際切入點，培育和提高學(xué)生創(chuàng)造性思維意識。圖8（a）(b)新的課程標(biāo)準(zhǔn)加倍強調(diào)對學(xué)生創(chuàng)造思維的培育，去質(zhì)疑或解答一些自然現(xiàn)象，還可以將所學(xué)知識，運用到生活中去，嘗試進行一些小的發(fā)明研究。自鎖定原理在生活生產(chǎn)中有著極為普遍的應(yīng)用，這無疑是一個很好的開發(fā)平臺。在進行上面例2教學(xué)時，可以適時設(shè)計開放性問題，對這種機構(gòu)的特點做進一步討論。如利用這種機構(gòu)，要求頂桿（題中短桿）長度必需與筒形的重物內(nèi)徑匹配，因此只適用于固定形狀的重物的吊升，這是這種機械的不足。還可以給學(xué)生提出一種創(chuàng)意設(shè)計：如何設(shè)計一種機械能夠?qū)⒅w形狀（實心體）的物體吊升起來。即外鉗（抓）式機械是以抓吊方式提升重物，討論如圖圖8（a）(b)二、自鎖定原理在生活、生產(chǎn)中的應(yīng)用自鎖定原理在工程力學(xué)中應(yīng)用極為普遍，在生活、生產(chǎn)中也處處可見。以下是常見的機械、工具或生活常識。圖8是電業(yè)工人在電線桿（水泥制品或舊式木質(zhì)）的登高操作用的腳扣(a)和登高板(b)。圖9ＦN圖9ＦNffG圖10圖10固定柄槽活動桿圖10是管鉗，水工作業(yè)的常常利用工具，鉗口部份里外的寬度稍有不同，外部稍寬，固定柄架與活動桿橫向（垂直鉗口調(diào)整方向）保留必然間隙。當(dāng)鉗口卡住管子時，使勁扳手柄（單方向）會使鉗口和管之間的擠壓更緊，使鉗口與管形成自鎖。若是能親自操作一下實物，會有更深切體感。若是說以上工具都是專用工具，并非一般人都能容易接觸，下面生活中例子則更普遍。向左運動被鎖定，向右可方便運動，（a）圖是滑槽式鎖定機構(gòu)，（b向左運動被鎖定，向右可方便運動，（a）圖是滑槽式鎖定機構(gòu)，（b）圖是頂桿式鎖定機構(gòu)。槽（a）（b）滾軸截面，周圈是防滑齒。圖11大多數(shù)背包、挎包的背帶用的“曰”字型縮放扣；家具多用榫鉚結(jié)構(gòu)，尤其是傳統(tǒng)的純木質(zhì)家具，框架做成后，在榫鉚處都加入楔子可以達到加固效果。而楔子不能自行退出，也是利用了自鎖原理。再有咱們生活頂用繩索打的各類結(jié)，也都是利用的自鎖原理。總之，教學(xué)要注重培育學(xué)生的能力，要切近生活、引導(dǎo)科學(xué)，更好的為生產(chǎn)服務(wù)。要多注意挖掘身旁與教學(xué)相關(guān)的例子，這樣能更生動、更有力激發(fā)學(xué)生的學(xué)習(xí)興趣，改善物理學(xué)習(xí)環(huán)境。技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：課后總結(jié)：

第13講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：1.4.4教學(xué)目的：理解功、功率和效率的概念。教學(xué)重點與難點：功、功率和效率的運用。教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：摩擦與自鎖。教學(xué)新課：1.4.4一、功若是一個力作用在物體上，物體在這個力的方向上移動了一段距離，力學(xué)里就說這個力做了功。功，也叫機械功，是中表示對的積累的物理量。與相似的是，功也是，單位為?！肮Α币辉~最初是法國數(shù)學(xué)家賈斯帕-古斯塔夫·科里奧利創(chuàng)造的。與位移的夾角小于直角，則機械功為正，亦稱為力作正功。若力與位移的夾角大于直角，則機械功為負(fù)，或力作負(fù)功，或物體克服力作功。若力的方向與位移方向垂直，則此力不做功：W=0。力與物體在力的方向上通過的距離的乘積稱為機械功，簡稱功。功概念為力與位移的內(nèi)積。其中，W表示功，F(xiàn)表示力，而dx表示與外力同方向的微小位移；上式應(yīng)表示成，a是積分路徑的起始點，b是積分路徑的終點。為了了解物體受力作用，通過一段距離后所產(chǎn)生的效應(yīng)，而概念出功的概念。功是標(biāo)量，所以功的正、負(fù)不表示方向。功的正負(fù)也不表示功的大小。它僅僅表示是動力對物體做功仍是阻力對物體做功，或說是表示力對物體做了功仍是物體克服這個力做了功。若要比較做功的多少，則要比較功的絕對值，絕對值大的做功多，絕對值小的做功少。功是能量轉(zhuǎn)變的量度，做功的多少反映了能量轉(zhuǎn)變的多少，功的正負(fù)則反映了能量轉(zhuǎn)化的方向。國際單位制中功的單位為焦耳（J）。焦耳被概念為用1牛頓的力對一物體使其發(fā)生1米的位移所做的機械功的大小。相同的單位?！っ子袝r也利用，可是一般?！っ子糜?，使其跟功和能區(qū)別開。功的計算：W=FxSxcosα其中，W表示功，F(xiàn)表示力,α為力與位移之間的夾角。二、功率單位時間做功多少的物理量叫功率。P表示功率，單位是“”，簡稱“瓦”，符號是“W”。W表示功，單位是“”，簡稱“焦”，符號是“J”?！皌”表示時間，單位是“秒”，符號是“s”。功率計算公式：P=W/t（平均功率）；P=Fvcosa（瞬時功率）3、效率效率是指有效功率對驅(qū)動功率的比值。技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：課后總結(jié)：

第14講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：項目二承載能力分析任務(wù)汽車構(gòu)件軸向拉伸與緊縮的分析2.1.1大體概念教學(xué)目的：一、了解承載能力的大體概念。二、正確理解零件的強度、剛度和穩(wěn)定性等大體概念。教學(xué)重點與難點：零件的強度、剛度和穩(wěn)定性教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：功、功率和效率的含義。教學(xué)新課：項目二承載能力分析任務(wù)汽車構(gòu)件軸向拉伸與緊縮的分析2.1.1大體概念一、材料力學(xué)是研究構(gòu)件承載能力的一門學(xué)科。二、當(dāng)構(gòu)件工作時,為了確保其正常工作,必需知足以下要求：(1)有足夠的強度；(2)有足夠的剛讀；(3)有足夠的穩(wěn)定性。3、變形固體及其大體假設(shè)材料力學(xué)研究的物體都是變形固體,分兩類：其一是卸載后能消失的變形,稱為彈性變形；其二是卸載后不能完全消失的變形,稱為塑性變形。材料力學(xué)研究的主如果彈性變形。對變形固體的幾點假設(shè)：(1)均勻持續(xù)性假設(shè)；(2)各向同性假設(shè)；(3)小變形假設(shè)。4、材料力學(xué)的研究對象按三維尺寸的比例,大致可以歸納為桿、板、殼、塊四類。五、從工程力學(xué)的角度上講：強度是指某種材料抵抗破壞的能力，即材料破壞時所需要的應(yīng)力。一般只是針對材料而言的。它的大小與材料本身的性質(zhì)及受力形式有關(guān)。如某種材料的抗拉強度、抗剪強度是指這種材料在單位面積上能經(jīng)受的最大拉力、剪力，與材料的形狀無關(guān)。剛度指某種構(gòu)件或結(jié)構(gòu)抵抗變形的能力，即引發(fā)單位變形時所需要的應(yīng)力。一般是針對構(gòu)件或結(jié)構(gòu)而言的。它的大小不僅與材料本身的性質(zhì)有關(guān)，而且與構(gòu)件或結(jié)構(gòu)的截面和形狀有關(guān)。不同類型的剛度其表達式也是不同的，如截面剛度是指截面抵抗變形的能力，表達式為材料彈性模量或剪切模量和相應(yīng)的截面慣性矩或截面面積的乘積。其中截面拉伸（緊縮）剛度的表達式為材料彈性模量和截面面積的乘積；截面彎曲剛度為材料彈性模量和截面慣性矩的乘積等等。構(gòu)件剛度是指構(gòu)件抵抗變形的能力，其表達式為施加于構(gòu)件上的作用所引發(fā)的內(nèi)力與其相應(yīng)的構(gòu)件變形的比值。其中構(gòu)件抗彎剛度其表達式為施加在受彎構(gòu)件上的彎矩與其引發(fā)變形的曲率轉(zhuǎn)變量的比值；構(gòu)件抗剪剛度為施加在受剪構(gòu)件上的剪力與其引發(fā)變形的正交夾角轉(zhuǎn)變量的比值。而結(jié)構(gòu)側(cè)移剛度則指結(jié)構(gòu)抵抗側(cè)向變形的能力，為施加于結(jié)構(gòu)上的水平力與其引發(fā)的水平位移的比值等等。固然，也可以將材料的彈性模量或變形模量理解為材料的剛度。穩(wěn)定性是指系統(tǒng)受到擾動后其運動能維持在有限邊界的區(qū)域內(nèi)或回答到原平衡狀態(tài)的性能。穩(wěn)定性問題是自動控制理論研究的大體問題之一。穩(wěn)定性分為狀態(tài)穩(wěn)定性和有界輸入-有界輸出穩(wěn)定性。六、桿件變形的大體形式作用于桿件上的外力有各類情況，桿件受力所產(chǎn)生的變形也各不相同．但由對桿件的變形進行分析歸納可知，桿件的變形不外乎四種大體變形中的一種，或某幾種大體變形的組合。這四種大體形式是：（1）軸向拉伸與緊縮

例如懸臂吊車的拉桿和汽門挺桿，其變形表現(xiàn)為桿件伸長或縮短．這種變形是由大小相等、方向相反、作用線與軸線重合的對力所引發(fā)的。（2）扭轉(zhuǎn)

例如汽車轉(zhuǎn)向軸，其變形表現(xiàn)為桿件的任意兩個橫截面繞軸線作相對轉(zhuǎn)動．這種變形是由大小相等、方向相反、作用面都垂直于桿軸的兩個力偶所引發(fā)的。（3）彎曲

如懸臂吊車的懸臂，其變形表現(xiàn)為桿件的軸線由直線變成曲線。這種變形是由垂直于桿件軸線的橫向力，或作用于包括桿軸的縱向平面內(nèi)的一對大小相等、方向相反的力偶所引發(fā)的。（4）剪切如剪板機裁剪鋼板。技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：查閱有關(guān)資料，理解強度和剛度的含義；理解大體變形。課后總結(jié)：

第15講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：2.1.2軸向拉伸與緊縮的概念2.1.3內(nèi)力分析與應(yīng)力分析教學(xué)目的：了解軸向拉伸與緊縮、內(nèi)力與應(yīng)力的概念。教學(xué)重點與難點：內(nèi)力、軸力圖教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：材料力學(xué)的大體概念。教學(xué)新課：2.1.2軸向拉伸與緊縮的概念工程實例：力學(xué)模型：受力特點：直桿，所受外力或其合力與桿軸線重合。變形特點：沿軸線方向?qū)l(fā)生伸長或縮短變形。桿件的這種變形形式稱為桿件的軸向拉伸與緊縮。發(fā)生軸向拉伸與緊縮的桿件一般簡稱為拉(壓)桿。2.1.3內(nèi)力分析與應(yīng)力分析一、內(nèi)力的概念：外力——桿件之外物體對桿件的作使勁。（前面研究的力，主動力和約束反力）內(nèi)力——外力引發(fā)的物體內(nèi)部的作使勁。（物體本來存在內(nèi)部作使勁，外力引發(fā)了內(nèi)部作使勁的改變），也稱為附加內(nèi)力。拉(壓)桿在外力作用下產(chǎn)生變形，內(nèi)部材料微粒之間的相對位置發(fā)生了改變，其彼此作使勁也發(fā)生了改變。這種由外力引發(fā)的桿件內(nèi)部彼此作使勁的改變量，稱為內(nèi)力。內(nèi)力的特點：1）完全由外力引發(fā)，并隨著外力改變而改變；2）這個力若超過了材料所能經(jīng)受的極限值，桿件就要斷裂；3）內(nèi)力反映了材料對外力有抗力，并傳遞外力。內(nèi)力的大小和散布形式與桿件的承載能力密切相關(guān)。為了保證桿件在外力作用下安全靠得住地工作，必需弄清楚桿件的內(nèi)力。截面法——用截面假想地把構(gòu)件分成兩部份，以顯示并肯定內(nèi)力的方式。拉(壓)桿的內(nèi)力——軸力以軸向拉伸桿為例，用截面法求得任一橫截面m-m上的內(nèi)力F'N與FN是一對作使勁與反作使勁。因此，無論研究截面左段求出的內(nèi)力FN，仍是研究截面右段求出的內(nèi)力F'N，都是m－m截面的內(nèi)力。為了使取左段或取右段求得的同一截面上的軸力相一致，規(guī)定其正負(fù)號為：軸力FN的符號由變形決定——拉伸時，為正；緊縮時，為負(fù)。截面法:（1）截——沿欲求內(nèi)力的截面上假想地用一截面把桿件分為兩段；

（2）棄——拋棄一段(左段或右段)，保留另一段為研究對象；

（3）代——將拋棄段對保留段截面的作使勁，用內(nèi)力FN代替；

（4）平——列平衡方程式求出該截面內(nèi)力的大小。截面法是求內(nèi)力最大體的方式。注意:1）外力不能沿作用線移動——力的可傳性不成立；變形體，不是剛體。2）截面不能切在外力作用點處——要離開作用點。軸力圖——用平行于桿軸線的x坐標(biāo)表示橫截面位置，用垂直于x的坐標(biāo)FN表示橫截面軸力的大小，按選定的比例，把軸力表示在x-FN坐標(biāo)系中，描出的軸力隨截面位置轉(zhuǎn)變的曲線。例圖a所示的等截面直桿，受軸向力F1=15KN，F(xiàn)2=10KN的作用，求出桿件1-一、2-2截面的軸力，并畫出軸力圖。解(1)外力分析先解除約束，畫桿件的受力圖。(2)內(nèi)力分析外力FR，F(xiàn)1，F(xiàn)2將桿件分為AB段和BC段，在AB段，用1-1截面將桿件截分為兩段，取左段為研究對象，右段對截面的作使勁用FN1來代替。假定內(nèi)力FN1為正，列平衡方程(3)畫軸力圖2、橫截面的應(yīng)力應(yīng)力的概念：在相同的F力作用下，桿2首先破壞，而二桿各橫截面上的內(nèi)力是相同的，只是內(nèi)力在二桿橫截面上的聚集程度不一樣，這說明桿件的破壞是由內(nèi)力在截面上的聚集程度決定的。內(nèi)力在截面上散布的密集程度。把內(nèi)力在截面上的集度稱為應(yīng)力，其中垂直于桿橫截面的應(yīng)力稱為正應(yīng)力，平行于橫截面的應(yīng)力稱為切應(yīng)力。應(yīng)力：內(nèi)力所在截面單位面積上的內(nèi)力。在力學(xué)中，一般要將p分解：一個分量垂直于截面，一個分量平行于截面。——正應(yīng)力

——切應(yīng)力應(yīng)力的單位：力的單位/面積的單位

1N/m2=1Pa（帕）常常利用1N/mm2=1MPa（兆帕）=106N/m2=106Pa（帕）常采用N、mm、MPa的計量單位。拉(壓)桿橫截面上的應(yīng)力。技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：思考題與習(xí)題2-一、2-二、2-八、2-9。課后總結(jié)：

第16講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：2.1.4軸向拉伸與緊縮的教學(xué)目的：了解軸向拉伸與緊縮的變形計算。教學(xué)重點與難點：軸向拉伸與緊縮的變形計算教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：拉伸與緊縮的內(nèi)力與應(yīng)力。教學(xué)新課：2.1.4軸向拉伸與緊縮的變形計算拉(壓)桿的變形一、絕對變形軸向變形——拉(壓)桿的縱向伸長(或縮短)量，用△L表示；△L=L1-L

拉伸時為“正”；緊縮時為“負(fù)”。橫向變形——橫向縮短(或伸長)量，用△d表示?！鱠=d1-d

拉伸時為“負(fù)”；緊縮時為“正”。絕對變形——△L、△d。二、相對變形絕對變形與桿件的原長有關(guān)，不能準(zhǔn)確反映桿件變形的程度，消除桿長的影響，取得單位長度的變形量。相對變形——單位長度的變形量

和都是無量綱量，又稱為線應(yīng)變?！S向線應(yīng)變，—橫向線應(yīng)變。3、橫向變形系數(shù)實驗表明，當(dāng)應(yīng)力不超過某一限度時，其橫向線應(yīng)變與軸向線應(yīng)變的比值為一常數(shù)，記作，稱為橫向變形系數(shù)或泊松比幾種常常利用工程材料的值見表虎克定律——對拉(壓)桿，當(dāng)應(yīng)力不超過某一限度（在彈性范圍內(nèi)）時，桿的軸向變形△L與軸力FN成正比，與桿長L成正比，與橫截面面積A成反比。(反映了力與變形之間的物理關(guān)系)引入比例常數(shù)E，其公式為E——材料的拉(壓)彈性模量，由于軸力、桿長、截面面積相同的等直桿，E值越大，△L就越小，所以E值代表了材料抵抗拉(壓)變形的能力，是衡量材料剛度的指標(biāo)。量綱為[力]/[長度]2，其單位是GPa，1MPa＝106Pa，1GPa＝109Pa各類材料的彈性模量E是由實驗測定的。幾種常常利用材料的E值見表。EA——由于拉(壓)桿的橫截面積A和材料彈性模量E的乘積與桿件的變形成反比，EA值越大，△L就越小，拉(壓)桿抵抗變形的能力就越強，所以，EA值表征桿件抵抗軸向拉壓變形的能力，稱為桿件的抗拉(壓)剛度。公式兩邊同除以△L：

上式表明，當(dāng)應(yīng)力不超過某一極限值時，應(yīng)力與應(yīng)變成正比。注意適用條件：應(yīng)力不超過某一極限值，這一極限值是指材料的比例極限，各類材料的比例極限可由實驗測定。在式中長度L內(nèi)，F(xiàn)N、E、A均為常量，不然，應(yīng)分段計算。例題一構(gòu)件如圖所示，已知：F1=30kN,F2=10kN,AAB=ABC=500mm2,ACD=200mm2,E=200GPa。試求：(1)各段桿橫截面上的內(nèi)力和應(yīng)力；(2)桿的總伸長。雖然桿AD不知足虎克定律的適用條件，但AB段、BC段和CD卻能別離知足虎克定律，因此，咱們可按胡克定律別離求AB、BC、CD三段桿的伸長量，然后相加取得桿AD的總伸長量。技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：思考題與習(xí)題2-10。課后總結(jié)：

第17講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：2.1.5教學(xué)目的：正確理解材料在拉壓時的力學(xué)性能。教學(xué)重點與難點：材料在拉壓時的力學(xué)性能。教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：軸向拉壓變形教學(xué)新課：2.1.5材料在拉伸或緊縮時的力學(xué)性能材料的力學(xué)性能—材料在外力作用下，其強度和變形方面所表現(xiàn)出來的性能（也稱機械性能）。通過實驗揭露材料在受力進程中所表現(xiàn)出的與試件幾何尺寸無關(guān)的材料本身特性。如變形特性，破壞特性等。研究材料的力學(xué)性能的目的是肯定在變形和破壞情況下的一些重要性能指標(biāo)，以作為選用材料，計算構(gòu)件強度、剛度的依據(jù)。塑性材料:低碳鋼等脆性材料:鑄鐵等本節(jié)介紹低碳鋼和鑄鐵在常溫(指室溫)、靜載(指加載速度緩慢平穩(wěn))下的力學(xué)性能。一、試件和設(shè)備標(biāo)準(zhǔn)試件:圓截面試件，標(biāo)距L與直徑d的比例分為，L=10d，L=5d；實驗設(shè)備:二、低碳鋼拉伸時的力學(xué)性能低碳鋼是指含碳量在%以下的碳素鋼，如A3鋼、16Mn鋼。拉伸實驗（TheTensileTest）：繪出F-△L曲線（載荷——變形）由于F-△L曲線與試樣的尺寸有關(guān)，為了消除試件尺寸的影響，常采用應(yīng)力應(yīng)變曲線，即曲線來代替F-△L曲線。曲線：低碳鋼試件拉伸時的曲線彈性階段比例極限σpoa段：在拉伸的初始階段應(yīng)力與應(yīng)變?yōu)橹本€關(guān)系直至a點，此時a點所對應(yīng)的應(yīng)力值稱為比例極限，用p表示。

虎克定律

當(dāng)<p，有它表示應(yīng)力與應(yīng)變成正比，即有：E為彈性模量aa′段，已再也不是直線，說明材料已不符合虎克定律。但在aa′段內(nèi)卸載，變形也隨之消失，說明aa′段也發(fā)生彈性變形，oa′段稱為彈性階段。a′點所對應(yīng)的應(yīng)力值記作——彈性極限彈性極限與比例極限超級接近，近似地用比例極限代替彈性極限。屈服階段屈服點s(屈服極限)bc段：屈服——應(yīng)力超過彈性極限后繼續(xù)加載，會出現(xiàn)一種現(xiàn)象，即應(yīng)力增加很少或不增加，應(yīng)變會很快增加，這種現(xiàn)象稱之。屈服極限——開始發(fā)生屈服的點所對應(yīng)的應(yīng)力，又稱屈服強度在屈服階段應(yīng)力不變而應(yīng)變不斷增加，材料似乎失去了抵抗變形的能力，因此產(chǎn)生了顯著的塑性變形?！藭r若卸載，應(yīng)變不會完全消失，而存在殘余變形，也稱塑性變形。所以s是衡量材料強度的重要指標(biāo)。強化階段

抗拉強度cd段：越過屈服階段后，如要讓試件繼續(xù)變形，必需繼續(xù)加載，材料似乎強化了，cd段即強化階段。強度極限——應(yīng)變強化階段的最高點（d點）所對應(yīng)的應(yīng)力。它表示材料所能經(jīng)受的最大應(yīng)力。頸縮階段

過d點后，即應(yīng)力達到強度極限后，試件局部發(fā)生猛烈收縮的現(xiàn)象，稱為頸縮，進而試件內(nèi)部出現(xiàn)裂紋，名義應(yīng)力下跌，至e點試件斷裂變形進程：彈性階段、屈服階段、強化階段、重要指標(biāo)：比例極限、彈性極限、屈服極限、強度極限4、塑性指標(biāo)試件拉斷后，彈性變形消失，但塑性變形仍保留下來。工程上用試件拉斷后遺留下來的變形表示材料的塑性指標(biāo)。(1)伸長率(2)斷面收縮率式中，L1為試件拉斷后的標(biāo)距，L是原標(biāo)距；A1為試件斷口處的最小橫截面面積，A為原橫截面面積。顯然、值越大，其塑性越好。

≥5％的材料稱為塑性材料，如鋼材、銅、鋁等；<5％的材料稱為脆性材料，如鑄鐵、混凝土、石料等。時的力學(xué)性能以為低碳鋼的抗拉性能與抗壓性能是相同的。屈服階段以后，試件會越壓越扁，先是壓成鼓形，最后變成餅狀，故得不到緊縮時的抗壓強度。其他塑性材料拉伸時的力學(xué)性能對于沒有明顯屈服階段的塑性材料，常常利用其產(chǎn)生%塑性應(yīng)變所對應(yīng)的應(yīng)力值作為名義屈服點，稱為屈服強度，用表示。鑄鐵拉(壓)時的力學(xué)性能鑄鐵拉伸抗拉強度曲線沒有明顯的直線部份和屈服階段，無縮頸現(xiàn)象而發(fā)生斷裂破壞，塑性變形很小。把斷裂時曲線最高點所對應(yīng)的應(yīng)力值記作b，稱為抗拉強度。鑄鐵的抗拉強度較低。由于鑄鐵老是在較小的應(yīng)力下工作，且變形很小，故可近似地以為符合虎克定律。通常在曲線上用割線oa近似地代替曲線oa，并以割線oa的斜率作為彈性模量E?？箟簭姸萣y

曲線沒有明顯的直線部份，在應(yīng)力較小時，可以近似地以為符合虎克定律。曲線沒有屈服階段，變形很小時沿與軸線大約成45°的斜截面發(fā)生破裂破壞。把曲線最高點的應(yīng)力值稱為抗壓強度，用by表示。與拉伸時的曲線(虛線)比較可見，鑄鐵材料的抗壓強度約是抗拉強度的4～5倍。其抗壓性能遠好于抗拉性能，反映了脆性材料共有的屬性。因此，工程中鑄鐵等脆性材料常常利用作受壓構(gòu)件，而不用作受拉構(gòu)件。技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：思考題與習(xí)題2-六、2-7。課后總結(jié)：

第18講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：2.1.6軸向拉伸或緊縮時的教學(xué)目的：一、正確理解許用應(yīng)力、安全系數(shù)。二、軸向拉伸或緊縮時的強度計算。教學(xué)重點與難點：軸向拉伸或緊縮時的強度計算。教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：軸向拉壓力學(xué)性能教學(xué)新課：2.1.6軸向拉伸或緊縮時的強度計算許用應(yīng)力和安全系數(shù)任何工程材料能經(jīng)受的應(yīng)力都是有限度的。極限應(yīng)力——材料喪失正常工作能力時的應(yīng)力。塑性材料：當(dāng)應(yīng)力達到屈服點后，將發(fā)生明顯的塑性變形，從而影響構(gòu)件安全正常地工作，所以塑性變形是塑性材料破壞的標(biāo)志。極限應(yīng)力:屈服強度s(或屈服強度)脆性材料:沒有明顯的塑性變形，斷裂是脆性材料破壞的標(biāo)志。極限應(yīng)力:抗拉強度b和抗壓強度by

構(gòu)件的工作應(yīng)力必需小于材料的極限應(yīng)力。許用應(yīng)力[]——構(gòu)件安全工作時，材料允許經(jīng)受的最大應(yīng)力。許用應(yīng)力等于極限應(yīng)力除以大于l的系數(shù)n

塑性材料的安全系數(shù)取～，脆性材料的安全系數(shù)取～。強度計算強度條件——最大工作應(yīng)力不超過材料的許用應(yīng)力。強度計算——應(yīng)用強度條件式計算(1)校核強度

已知外力F、橫截面積A和許用應(yīng)力[]，計算出最大工作應(yīng)力，查驗是不是知足強度條件，從而判斷構(gòu)件是不是能夠安全靠得住工作。

(2)設(shè)計截面

已知外力F、許用應(yīng)力[]，由A≥FN／[]計算出截面面積A，然后按照工程要求的截面形狀，設(shè)計出構(gòu)件的截面尺寸。

(3)肯定許可載荷

已知構(gòu)件的截面面積A、許用應(yīng)力[]，由FNmax≤A[]計算出構(gòu)件所能經(jīng)受的最大內(nèi)力FNmax，再按照內(nèi)力與外力的關(guān)系，肯定出構(gòu)件允許的許可載荷值[F]。

工程實際中，進行構(gòu)件的強度計算時，按照有關(guān)設(shè)計規(guī)范，最大工作應(yīng)力若大于許用應(yīng)力，但只要不超過許用應(yīng)力的5%也是允許的。例某銑床工作臺進給油缸如圖所示，缸內(nèi)工作油壓p＝2MPa，油缸內(nèi)徑D＝75mm，活塞桿直徑d＝18mm，已知活塞桿材料的許用應(yīng)力[]＝50MPa，試校核活塞桿的強度。解（1）求活塞桿的軸力（2）按強度條件校核

<[]技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：思考題與習(xí)題2-11。課后總結(jié)：

第19講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：2.1.7教學(xué)目的：正確理解壓桿的穩(wěn)定性。教學(xué)重點與難點：材料在拉壓時的力學(xué)性能。教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：軸向拉壓強度計算教學(xué)新課：2.1.7壓桿的穩(wěn)定性概念一、壓桿穩(wěn)定的概念穩(wěn)定性是指構(gòu)件維持原有平衡狀態(tài)的能力。為了說明有關(guān)穩(wěn)定性的概念，現(xiàn)研究一軸向受壓桿的例子．取一根兩頭球形鉸支的細(xì)長桿，沿桿的軸線方向作用一壓力P，如圖1所示．圖1穩(wěn)定性的概念當(dāng)壓力P小于某一極限值時，它一直維持直線形狀的平衡．若對桿施加一微小的橫向干擾力，桿將發(fā)生微小的彎曲變形(圖1a)，當(dāng)撤去橫向力后，它將恢復(fù)其直線形狀(圖1b)．可見，此時壓桿直線形狀的平衡是穩(wěn)定的．若逐漸增大壓力P，當(dāng)P達到某一極限值時，在微小的干擾力作用之下，壓桿將在微小的彎曲狀態(tài)下維持平衡，當(dāng)撤去橫向力后，它不能恢復(fù)其原來的直線形狀，而將維持曲線形狀的平衡(圖1c)?？梢?，這時壓桿原有的直線形狀的平衡是不穩(wěn)定的。這個壓力的極限值是一個臨界值，稱為臨界壓力或臨界力．因此，臨界壓力概念為；能夠維持壓桿在微彎狀態(tài)下平衡的最小軸向力，用來表示．壓桿喪失其直線形狀的干衡而過渡為曲線平衡的現(xiàn)象，稱為喪失穩(wěn)定，簡稱失穩(wěn)。實際工程中，經(jīng)受壓力的桿件很多，其穩(wěn)定性問題，應(yīng)該引發(fā)重槐．一旦壓桿喪失穩(wěn)定，它就喪失了承載能力，不能正常工作。乃至?xí)l(fā)整個機械或結(jié)構(gòu)的破壞，造成事故。又例如,千斤頂?shù)慕z桿(圖2)，空氣緊縮機的活塞桿(圖3)，內(nèi)燃機的連桿(圖4)和桁架結(jié)構(gòu)中的壓桿等都存在穩(wěn)定性問題。圖2千斤頂?shù)慕z桿圖3空氣緊縮機的活塞桿除壓桿外，其它形狀的薄壁構(gòu)件，只要壁內(nèi)有壓應(yīng)力，也都存在失穩(wěn)的可能性。例如圖5所示的受均勻外壓力作用的薄壁圓筒，壁內(nèi)的應(yīng)力為壓應(yīng)力，當(dāng)外壓力超過臨界值時，它的圓形平衡就變成不穩(wěn)定，而會變成由點劃線所表示的橢圓形狀。也就是說，它喪失了圓筒狀平衡形式的穩(wěn)定性。又如圖6所示具有窄長矩形截面的懸臂梁，當(dāng)<時，xoy面內(nèi)的彎曲干衡形式是穩(wěn)定的，而當(dāng)>時，它會產(chǎn)生側(cè)向失穩(wěn)，如圖6中虛線所示。圖4內(nèi)燃機的連桿圖5薄壁圓筒圖6懸臂梁二、提高壓桿穩(wěn)定性的辦法：由以上各節(jié)的討論可知，壓桿臨界應(yīng)力的大小，反映了壓桿穩(wěn)定性的高低。而壓桿的臨界應(yīng)力與壓桿的截面形狀(I)、長度(l)、約束條件(μ)和材料的力學(xué)性質(zhì)(E)有關(guān)。因此，可按照這些因素，采取適當(dāng)?shù)霓k法提高壓桿的穩(wěn)定性。（1）選擇合理的截面形狀圖7形截面比實心截面合理由臨界應(yīng)力的歐拉公式可以看出，壓桿柔度值越小，其臨界應(yīng)力就越大。而慣性半徑越大，就越小。所以，在不增加面積的情況下，盡可能地提高截面慣性矩I的數(shù)值，以提高壓桿的穩(wěn)定性。例如，對于面積相同的圓環(huán)形截面和實心圓截面，由于環(huán)形截面的I比實心截面的大得多，因此環(huán)形截面比實心截面合理(圖7)。固然，也不能因為要取得較大的I和，就將圓環(huán)截面做得很薄，以致造成薄壁圓管因局部失穩(wěn)而失去承載能力，這樣反而達不到提高穩(wěn)定性的目的。在工程中，對于受壓的支桿和立柱，也應(yīng)盡可能使其截面具有較大的I值。例如，由四根角鋼組成的壓桿，采用圖8a形式放置時，其穩(wěn)定性遠比圖8圖8合理放置對于組合截面的壓桿，還必需保證它的整體穩(wěn)定性。例如，圖9所示的組合面，要用足夠強的綴條或輟板把分開放置的型鋼聯(lián)成一體。不然，各條塑鋼將變成分散單獨的受壓桿件，達不到提高其穩(wěn)定性的目的。圖9組合面穩(wěn)定性如何使截面形狀更為合理，還得考慮壓桿在各縱向平面內(nèi)的約束形式。若是壓桿在各縱向平面內(nèi)的值相同，應(yīng)使截面對任一形心軸有相同的慣性半徑，以使壓桿在各縱向平面內(nèi)具有相等的柔度和穩(wěn)定性，例如圓截面、正方形截面和各類箱形組合截面(圖10)。若壓桿在各縱向平面內(nèi)的值不相同，應(yīng)使截面對任一形心軸的慣性半徑不相等，以使壓桿在各縱向平面內(nèi)有相等或接近相等的柔度。圖10圓截面、正方形截面和各類箱形組合截面（2）減小壓桿支承間的長度壓桿的長度越大，其柔度越大，穩(wěn)定性就越差。因此，在可能的情況下，應(yīng)盡可能減小壓桿的長度，以使壓桿的柔度減小，達到提高其穩(wěn)定性的目的．但一般說來，壓桿的長度是由結(jié)構(gòu)要求決定的，通常不允許改變．可通過增加中間支座來減小壓桿的支承長度，以使柔度減小。例如，圖11a所示的，失穩(wěn)波形如圖所示，為一個半波的長度．若在壓桿長度的中點處增加一個支座，失穩(wěn)波形如圖11b所示。圖11兩頭鉸支軸向受壓細(xì)長桿（3）改變壓桿桿端的約束條件圖12桿端約束條件桿端約束條件不同，壓桿的長度系數(shù)就不同。桿端約束剛性越好，壓桿的長度系數(shù)就越小，其柔度值也就越小，臨界應(yīng)力就越大。因此，可用增強桿端約束的剛性，來達到提高壓桿穩(wěn)定性的目的。例如圖12a所示的一端固定，另一端自由的軸向受壓細(xì)長桿，其長度系數(shù)=2．若是在上端加一鉸鏈約束，如圖12b所示，其長度系數(shù)=．壓桿的臨界力提高了=倍。若是上端再改成固定端，如圖12c所示，其長度系數(shù)，則臨界應(yīng)力提高16倍。(4)合理選擇材料對于大柔度桿，臨界應(yīng)力按歐拉公式計算。除壓桿的柔度影響臨界應(yīng)力的大小外，材料的彈性模量E對它也有必然的影響。但是，對于鋼材而言，其E大致相等，所以選用優(yōu)質(zhì)鋼或低碳鋼，對提高大柔度壓桿的穩(wěn)定性并無多大意義。而對于中柔度桿，其臨界應(yīng)力采用經(jīng)驗公式計算，臨界應(yīng)力與材料的強度有關(guān)，優(yōu)質(zhì)鋼材在必然程度上可提高臨界應(yīng)力數(shù)值。小柔度桿是強度問題，優(yōu)質(zhì)材料的優(yōu)越性是顯而易見的。技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：課后總結(jié)：

第20講教學(xué)內(nèi)容：汽車單缸內(nèi)燃機連桿強度校核實驗教學(xué)目的：通過度析汽車單缸內(nèi)燃機連桿機構(gòu)，討論分析問題，進行強度校核。教學(xué)重點與難點：受力分析與強度校核。教學(xué)方式：實習(xí)教學(xué)進程：一、實驗?zāi)康囊?、通過汽車單缸內(nèi)燃機連桿機構(gòu)研究，討論分析問題，把理論與實際統(tǒng)一路來。二、通過汽車單缸內(nèi)燃機連桿機構(gòu)分析，理解工程實際問題的解答技能。3、繪制受力圖，校核，增加學(xué)生的感性熟悉，培育他們理論聯(lián)系實際的興趣與能力。二、實驗步驟一、分組，選出組長和小組長。二、采取小組長負(fù)責(zé)制。組長分派任務(wù)，各組討論并回答。3、安排討論。4、討論結(jié)束，以小組為單位，由小組長、小組成員和老師進行評價。小組長匯報，小組成員補充，老師評價。三、實驗設(shè)備汽車內(nèi)燃機連桿機構(gòu)。四、實驗要求一、汽車單缸內(nèi)燃機連桿機構(gòu)由曲柄、連桿及活塞組成。在力F、力偶矩M的作用下，處于平衡狀態(tài)。機構(gòu)中各物體的自重不計。F=433N，連桿橫截面面積A=10平方毫米，材料的許用應(yīng)力[ο]=60MPa校核連桿強度。帶著問題，觀察實物，討論如下問題：（1）如何分析連桿的內(nèi)力？（2）如何分析連桿的應(yīng)力：（3）如何校核連桿強度？二、準(zhǔn)備繪制受力圖工具，繪制受力分析圖，列出平衡方程，進行計算。完成實訓(xùn)報告。五、實驗記錄受力分析圖：計算：技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：完成實習(xí)報告課后總結(jié)：

第21講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：任務(wù)汽車構(gòu)件剪切與擠壓的分析2.2.12.2.2剪切與擠壓變形的應(yīng)力分析教學(xué)目的：一、了解剪切與擠壓變形的概念。二、正確理解剪切與擠壓的應(yīng)力分析。教學(xué)重點與難點：一、剪切與擠壓的概念。二、剪切與擠壓的應(yīng)力分析。教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：壓桿的穩(wěn)定性教學(xué)新課：任務(wù)汽車構(gòu)件剪切與擠壓的分析2.2.1剪切與擠壓變形一、剪切的概念與實例一、剪切的概念（1）受力特點：受一對大小相等、方向相反、作用線相隔很近的外力作用。（2）變形特點：沿兩力作用線之間的面發(fā)生相對錯動。發(fā)生相對錯動的面在兩力之間。（3）剪切面:在剪切變形中發(fā)生相對錯動的面稱為剪切面。它可能平面也可能是曲面。二、剪切的實例：剪切變形是工程實際中常見的一種大體變形。常出現(xiàn)于聯(lián)接件中，如：鉚釘聯(lián)接、螺栓聯(lián)接、銷釘聯(lián)接、鍵聯(lián)接、榫頭聯(lián)接等，都是剪切變形的工程實例。請看下列圖形：二、擠壓的概念與實例一、擠壓的概念:剪切變形中傳遞力的接觸面發(fā)生的局部受壓現(xiàn)象。實際工程中的各類聯(lián)接件中的傳遞力的接觸面都會發(fā)生擠壓現(xiàn)象。二、擠壓實例2.2.2剪切與擠壓變形的應(yīng)力分析一、剪切強度切應(yīng)力計算公式：τ=Q/A二、擠壓強度擠壓應(yīng)力：發(fā)生擠壓的接觸面成為擠壓面。擠壓面上的壓力稱為擠壓力，用Pjy表示。相應(yīng)的應(yīng)力稱為擠壓應(yīng)力，用σjy表示。工程上以為擠壓應(yīng)力在擠壓面上是均勻散布的，故擠壓應(yīng)力為：σjy=Pjy/Ajy。Pjy----擠壓面上的擠壓力；Ajy----擠壓面的計算面積。技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：課后總結(jié)：1、重點掌握：理解剪切與擠壓的強度的概念。2、正確理解：剪切與擠壓的概念。

第22講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：2.2.3剪切與擠壓強度的計算教學(xué)目的：正確理解剪切與擠壓的實用強度計算。教學(xué)重點與難點：剪切與擠壓的實用強度計算。教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：剪切與擠壓、剪切強度與擠壓強度的概念教學(xué)新課：2.3.3一、剪切實用強度計算切應(yīng)力計算公式：τ=Q/A為了保證連接件具有具有足夠的抗剪強度，要求切應(yīng)力不超過材料的許用切應(yīng)力。剪切強度條件為：τ=Q/A≤[τ]。式中[τ]----材料的許用切應(yīng)力。對于塑性材料[τ]=～[σ]；對于脆性材料[τ]=～[σ]。二、擠壓實用強度計算擠壓應(yīng)力：發(fā)生擠壓的接觸面成為擠壓面。擠壓面上的壓力稱為擠壓力，用Pjy表示。相應(yīng)的應(yīng)力稱為擠壓應(yīng)力，用σjy表示。工程上以為擠壓應(yīng)力在擠壓面上是均勻散布的，故擠壓應(yīng)力為：σjy=Pjy/Ajy。Pjy----擠壓面上的擠壓力；Ajy----擠壓面的計算面積。為了保證連接件具有具有足夠的擠壓強度，必需知足工作擠壓應(yīng)力不超過許用擠壓應(yīng)力，即：σjy=Pjy/Ajy≤[σjy]。式中[σjy]----材料的許用擠壓應(yīng)力。對于塑性材料[σjy]=～[σ]；對于脆性材料[σjy]=～[σ]。技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：思考題與習(xí)題2-12。課后總結(jié)：1、重點掌握：理解剪切與擠壓的實用強度計算。2、能夠進行剪切與擠壓實用計算。

第23講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：任務(wù)汽車圓軸構(gòu)件扭轉(zhuǎn)的分析2.3.1扭轉(zhuǎn)變形的受力特點及變形特點2.3.2能力分析與應(yīng)力分析教學(xué)目的：1、理解圓軸扭轉(zhuǎn)的概念。2、正確掌握圓軸扭轉(zhuǎn)時的內(nèi)力性質(zhì)。教學(xué)重點與難點：1、圓軸扭轉(zhuǎn)的概念圓軸扭轉(zhuǎn)時的內(nèi)力性質(zhì)。2、圓軸扭轉(zhuǎn)時的內(nèi)力性質(zhì)圓軸扭轉(zhuǎn)時的應(yīng)力。教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：剪切與擠壓的實用強度計算教學(xué)新課：任務(wù)汽車圓軸構(gòu)件扭轉(zhuǎn)的分析2.3.1扭轉(zhuǎn)變形的受力特點及變形特點圓軸扭轉(zhuǎn)的概念工程背景：力學(xué)模型：的特點：1)受力特點在桿件兩頭垂直于桿軸線的平面內(nèi)作用一對大小相等，方向相反的外力偶。2)變形特點橫截面繞軸線發(fā)生相對轉(zhuǎn)動，出現(xiàn)扭轉(zhuǎn)變形。2.3.2能力分析與應(yīng)力分析首先計算作用于軸上的外力偶矩，再分析圓軸橫截面的內(nèi)力，然后計算軸的應(yīng)力和變形，最后進行軸的強度及剛度計算。1、外力偶矩的計算式中，Me為外力偶矩（N·mm）；

P為功率（kW）；

n為轉(zhuǎn)速（r／min）。主動輪的輸入功率所產(chǎn)生的力偶矩轉(zhuǎn)向與軸的轉(zhuǎn)向相同；從動輪的輸出功率所產(chǎn)生的力偶矩轉(zhuǎn)向與軸的轉(zhuǎn)向相反。2、圓軸扭轉(zhuǎn)時的內(nèi)力——扭矩torque截面法求橫截面的內(nèi)力規(guī)定扭矩的正負(fù)（右手螺旋法則）：以右手手心對著軸，四指沿扭矩的方向屈起，拇指的方向離開截面，扭矩為正，反之為負(fù)。注意：“正”“負(fù)”不是計算出來的。3、扭矩圖例輸入一個不變轉(zhuǎn)矩Me1，不計摩擦，軸輸出的阻力矩為Me2＝2Me1／3，Me3＝Me1／3，外力偶矩Me1、Me2、Me3將軸分為AB和BC兩段，應(yīng)用截面法可求出各段橫截面的扭矩。扭矩圖——用平行于桿軸線的x坐標(biāo)表示橫截面的位置，用垂直于x軸的坐標(biāo)MT表示橫截面扭矩的大小，刻畫出截面扭矩隨截面位置轉(zhuǎn)變的曲線。例轉(zhuǎn)動軸如圖所示，轉(zhuǎn)速n=300rpm，主動輪A輸入功率PA=，從動輪B、C輸出功率別離為PB=，PC=。試求：1）作用在軸上的外力偶矩；2）橫截面上的扭矩。解：1）求作用在軸上的外力偶矩2）計算橫截面上的扭矩,作扭矩圖。4、圓軸扭轉(zhuǎn)時橫截面上的應(yīng)力應(yīng)力與變形有關(guān)，觀察變形：在小變形的情況下：（1)各圓周線的形狀、大小及圓周線之間的距離均無轉(zhuǎn)變；各圓周線繞軸線轉(zhuǎn)動了不同的角度。（2）所有縱向線仍近似地為直線，只是同時傾斜了同一角度g。扭轉(zhuǎn)變形的平面假設(shè)：圓軸扭轉(zhuǎn)時，橫截面維持平面，而且只在原地發(fā)生剛性轉(zhuǎn)動。在平面假設(shè)的基礎(chǔ)上，扭轉(zhuǎn)變形可以看做是各橫截面像剛性平面一樣，繞軸線作相對轉(zhuǎn)動，由此可以得出：（1）扭轉(zhuǎn)變形時，由于圓軸相鄰橫截面間的距離不變，即圓軸沒有縱向變形發(fā)生，所以橫截面上沒有正應(yīng)力。（2）扭轉(zhuǎn)變形時，各縱向線同時傾斜了相同的角度；各橫截面繞軸線轉(zhuǎn)動了不同的角度，相鄰截面產(chǎn)生了相對轉(zhuǎn)動并彼此錯動，發(fā)生了剪切變形，所以橫截面上有切應(yīng)力。按照靜力平衡條件，推導(dǎo)出截面上任一點的切應(yīng)力計算公式按照靜力平衡條件，推導(dǎo)出截面上任一點的切應(yīng)力計算公式：式中，為橫截面上任一點的切應(yīng)力（MPa）；MT為橫截面上的扭矩（Nmm）；為欲求應(yīng)力的點到圓心的距離（mm）；I為截面對圓心的極慣性矩（mm4）。

圓軸扭轉(zhuǎn)時，橫截面邊緣上各點的切應(yīng)力最大(R)，其值為：

式中，Wp為抗扭截面系數(shù)（mm3）極慣性矩與抗扭截面系數(shù)表示了截面的幾何性質(zhì)，其大小與截面的形狀和尺寸有關(guān)。(1)實心軸，設(shè)直徑為D，

(2)空心軸，設(shè)外徑為D，內(nèi)徑為d，d/D技術(shù)考核項目及要求：作業(yè)：課后總結(jié)：

第24講講課章節(jié)及主要內(nèi)容：2.3.32.3.4圓軸扭轉(zhuǎn)變形和剛度計算教學(xué)目的：一、理解圓軸扭轉(zhuǎn)的強度的計算。二、圓軸扭轉(zhuǎn)變形和剛度計算教學(xué)重點與難點：一、圓軸扭轉(zhuǎn)的強度的計算。二、圓軸扭轉(zhuǎn)變形和剛度計算教學(xué)方式：教學(xué)法教學(xué)進程：溫習(xí)回顧：圓軸扭轉(zhuǎn)受力與變形特點、扭矩圖教學(xué)新課：2.3.3圓軸扭轉(zhuǎn)時的強度計算：對于階梯軸，因為抗扭截面系數(shù)Wp不是常量，最大工作應(yīng)力max不必然發(fā)生在最大扭矩MTmax所在的截面上。要綜合考慮扭矩MT和抗扭截面系數(shù)Wp，按這兩個因素來肯定最大切應(yīng)力max。塑性材料：

l脆性材料：

l例某