汽车机械基础课程教师教案
主要教学内容及步骤
模块一构件静力分析
课题一静力学的基本概念
Ⅰ新课导入
生活中，任何物体都在受力的作用，而且不只一个力。
Ⅱ新课学习
一、力的概念
1、力的定义: 力是物体间的相互作用。
2、力的三要素：力的大小、力的方向、力的作用点。
3、力的单位：N/KN。
二、力系的概念
所谓力系是指作用于物体上的一群力。
根据力系中各力各力作用线的分布情况，将力系分为平面力系和空间力系两大类。
三、刚体的概念
刚体是指在力的作用下不产生变形的物体，这是一个理想化的静力学模型。
四、平衡的概念
平衡是指物体相对于地面保持静止或作匀速直线运动的状态，是物体运动的一种特殊形式。
3、静态平衡
4、动态平衡
课题二静力学公理
一、二力平衡条件
两个力大小相等，方向相反，并作用在同一直线上。
二、加减平衡力系公理
在作用于刚体上的已知力系上，加上或减去任一平衡力系，并不改变原力系对刚体的作用效果。
主要教学内容及步骤
推论：力的可传性：
作用于刚体上的力，可以沿其作用线移至刚体内任意一点，而不改变该力对物体的作用效果。力对刚体的效应与力的作用点在其作用线上的位置无关。
三、作用与反作用定律
作用力和反作用力总是大小相等，方向相反，作用线相同，但同时分别作用在两个相互作用的物体上。这个公理表明，力总是成对出现的，只要有作用力就必有反作用力，而且同时存在，又同时消失。
四、力的平行四边形法则
作用在物体上同一点的两个力，可以合成一个合力。合力的作用点仍在该点，合力的大小和方向由这两个力为邻边所构成的平行四边形的对角线确定。
推论：三力平衡汇交定理
若刚体受到同平面内三个互不平行的力的作用而平衡时，则该三个力的作用线必汇交于一点。
主要教学内容及步骤
模块一构件静力分析
课题三力矩与力偶
Ⅰ新课导入
了解力矩、力偶的概念及力向一点平移的结果。在汽车各部件中，很多零件属于旋转部件，或是采用了杠杆原理，为了研究这些零件的受力情况，我们就需要学习力矩以及力偶的知识。
Ⅱ新课学习
一、力矩
1、力矩的定义
力对构件作用的运动效应体现在构件的移动和转动，力的移动效应取决于力的大小和方向，力的转动效应则是用力矩来度量的。
力F使物体绕O点转动的效应，取决于下列两个因素：
①力的大小与力臂的乘积Fd；
②力使物体绕O点转动的方向。
通常规定：力使物体绕矩心逆时针方向转动的力矩为正，反之为负。以上两个因素可用一个代数量±Fd来表示，用公式记为：
2、力矩的方向
力使物体绕矩心逆时针转动时的力矩为正，反之为负。
二、力偶和力偶矩
大小相等、方向相反、作用线平行但不共线的两个力称为力偶，用符号（F，F’）表示。
1、力偶的三要素：
力偶的大小、转向及作用面。三要素中的任何一个发生改变，力偶对物体的转动效应就会改变。
在国际单位制中，力偶矩的单位是N·m或kN·m。
2、力偶方向的规定：逆时针为正，反之为负。
主要教学内容及步骤
Ⅰ复习提问、新课导入
在汽车发动机曲轴、凸轮轴中采用了皮带传动，为了分析其受力情况，本节讲授课题四约束、约束反力与受力图的应用
Ⅱ新课学习
模块一构件静力分析
课题四约束、约束反力与受力图的应用
二、约束和约束反力
1. 约束和约束反力的概念
通常把这种对物体运动起限制作用的周围物体称为约束，受到约束作用的物体称为被约束物体。当物体沿某一方向的运动受到约束限制时，约束必然对该物体有力的作用，这种力称为约束反作用力，简称约束反力。
2. 柔性约束
由柔软的绳索、传动带、链条等柔性物体所构成的约束称为柔性约束。
柔性约束反力作用于连接点，方向沿着柔性件中心线背离被约束物体，通常用符号T表示。
3. 光滑面约束
两个相互接触的物体，若不计摩擦，则它们之间的约束称为光滑面约束。光滑面约束反作用力通过接触点，方向总是沿接触面公法线而指向受力物体，通常用符号FN 或N 表示。
主要教学内容及步骤
任务1 分析梯子的受力并画受力图
1.取梯子AB为研究对象，把梯子从周围环境中分离出来。
2.梯子的受力分析
(1)梯子AB受到本身重力G的作用(作用于梯子中心O点，铅直向下)。
(2)在A 点，地面支撑梯子，属于光滑面约束。
梯子在A点受到地面的约束反力FNA，作用于接触点A，垂直于地面向上。
(3)在D 点，梯子受到绳子的拉力，属于柔性约束。
梯子在D点受到的约束反力即绳索的拉力，作用于D点，沿着绳索方向，用FT 表示。
(4)在C点，墙支撑梯子，同样属于光滑面约束。
梯子在C点受到墙面的约束反力FNC，作用于接触点C，垂直于梯子。
主要教学内容及步骤
3.画出梯子所受的各力，准确标注作用点字母、各力矢符号，即得梯子的受力图，如图2-1-11所示。
Ⅲ小结
能正确画出光滑面约束、柔体约束、光滑活动铰链的约束反力
Ⅳ作业
课
外
作
业
教
学
后
记
主要教学内容及步骤
Ⅰ复习提问、新课导入
在汽车发动机曲轴、凸轮轴中采用了皮带传动，为了解决其受力情况，本节讲授课题五平面汇交力系及平面力偶系
Ⅱ新课学习
模块一构件静力分析
课题五平面汇交力系及平面力偶系
如图2-1-17a所示为卧式车床，图2-1-17b所示为在该车床上用三爪自定心卡盘夹紧工件时的受力图 (重力忽略不计)。试分析工件受到的夹紧力。
分析平面汇交力系
工件受到三个卡爪的作用力，分别为F1、F2和F3，这三个力作用在同一个平面内，且它们的作用线汇交于一点(回转中心)，一般把这样的力系称为平面汇交力系。这样的力系能不能进一步简化成一个力呢？要使构件平衡，这个力系又应该满足什么条件呢？
一、平面汇交力系合成的几何法
平面汇交力系合成的结果是一个合力，其大小和方向由各个分力的大小和方向决定，其作用线通过各力的汇交点。即合力等于各分力的矢量和。
二、平面汇交力系合成的解析法
1.力在坐标轴上的投影，如图所示。
主要教学内容及步骤
如已知F在x轴和y轴上的投影为Fx和Fy，则
2 .合力投影定理
这表明，有限个力的合力在任意轴上的投影等于各个分力在同一轴上投影的代数和，称为合力投影定理。
三、平面汇交力系的平衡条件
1. 平面汇交力系平衡的几何条件
平面汇交力系平衡的几何(充分必要)条件是：该力系的力多边形自行封闭。
2 .平面汇交力系平衡的解析条件及平衡方程
平面汇交力系平衡的条件是合力FR为零，用合成的解析法式表示则有:
即平面汇交力系平衡的解析条件是该力系中所有的力在轴x和轴y上投影的代数和分别等于零。上式称为平面汇交力系的平衡方程。利用平衡方程可以求解未知量。
主要教学内容及步骤
Ⅰ复习提问、新课导入
在工程实际中，有很多构件在工作时会发生拉伸或压缩变形。如图2-2-1a所示的装载车自卸装置，车斗下面的活塞杆在工作时的受力简图如图2-2-1b所示，活塞杆是承受压缩的。假如装载车的额定载质量是12t，活塞杆选用钢件，直径为50mm，F1=235kN，活塞杆的许用应力为120MPa。那么活塞杆的强度是否满足使用要求? 若F1=200kN，活塞杆直径至少应为多大?
要解决上面的问题，必须研究活塞杆的受力情况，特别是活塞杆所受的内力，以及其受力后的变形情况和强度问题，然后由强度条件设计活塞杆的尺寸。所以要学习杆件拉伸与压缩时的内力、应力及强度条件等。
Ⅱ新课学习
模块二构件受力变形
课题一构件受力变形的基本变形
一、拉伸和压缩
受拉伸或压缩的构件大多是等截面直杆(统称为杆件) ，其受力情况简化和受力特点以及变形特点见表2-2-1。