机械基础(陈长生高职高专)
高职《机械设计基础》第一章机械设计基础理论教案
高职《机械设计基础》第一章机械设计基础理论教案标题：高职《机械设计基础》第一章机械设计基础理论教案一、教学目标1、让学生掌握机械设计基础的基本概念和理论，了解机械设计的基本内容和要求。
2、培养学生分析问题和解决问题的能力，为后续课程的学习和实践打下坚实的基础。
3、引导学生形成正确的学习态度和价值观，增强学生的创新意识和实践能力。
二、教学内容1、机械设计基础概述2、机械设计的基本要素3、机械设计的基本原理和方法4、机械零件的强度、刚度和稳定性分析5、机械设计中应注意的问题三、教学重点与难点1、教学重点：让学生掌握机械设计基础的基本概念和理论，了解机械设计的基本内容和要求。
2、教学难点：引导学生形成正确的学习态度和价值观，增强学生的创新意识和实践能力。
四、教学方法1、理论教学：通过讲解、演示、案例分析等方式，让学生了解机械设计基础的基本概念和理论，掌握机械设计的基本原理和方法。
2、实践教学：通过实验、课程设计、综合实践等方式，让学生亲身体验机械设计的过程，培养学生的实践能力和创新意识。
3、教学辅助工具：使用多媒体课件、视频、图片等教学辅助工具，增强教学效果。
五、教学过程1、导入新课：通过提问、演示等方式，引导学生思考机械设计基础的相关问题，激发学生的学习兴趣。
2、新课讲解：讲解机械设计基础概述、机械设计的基本要素、机械设计的基本原理和方法、机械零件的强度、刚度和稳定性分析、机械设计中应注意的问题等内容。
3、课堂互动：组织学生进行讨论、案例分析等活动，鼓励学生发表自己的观点和看法，加深学生对知识的理解和掌握。
4、课堂小结：对本节课内容进行总结，让学生明确自己的学习目标和任务。
5、布置作业：布置相关练习题和思考题，让学生巩固所学知识。
6、教学评估：通过考试、作业、课堂表现等方式对学生的学习成果进行评估。
7、教学反思：根据学生的反馈和教学效果，对教学内容和方法进行反思和改进，不断提高教学质量。
机械设计基础第二章机械设计的基础理论标题：机械设计基础第二章：机械设计的基础理论机械设计基础，作为一门探讨机械设计原理、结构、运动与力的学科，是工科学生知识体系中的重要基石。
机械基础(微课视频版)教学课件10
机械基础项目10连接项目10连接任务1认识键连接学习目标知识目标：知识目标：能叙述键的作用。
技能目标：技能目标：能识别普通平键的标记综合职业能力目标：利用学习资料，与小组成员讨论键的分类及作用，并能上台表达课堂讨论我们学过齿轮，思考齿轮和轴如何实现周向固定，即齿轮和轴怎么才能一块转动？从而引出键的作用。
一、键的作用实现轴与轴上零件（如齿轮、带轮等）之间的周向固定，并传递运动和扭矩。
键分为松键和紧键连接。
其中，松键连接又分为：平键连接、半圆键连接、花键连接，紧键又分为：楔键连接、切向键连接二、平键连接靠平键的两侧面传递转矩，键的两侧面是工作面，对中性好；键的上表面与轮毂上的键槽底面留有间隙，以便装配。
平键分为：普通平键、导向平键、滑键。
1.普通平键普通型平键对中性好，定位精度高，折装方便，但无法实现轴上零件的轴向固定，如图10-1所示。
普通平键分为A、B、C三种型号，A型为双圆头键，B型为方头键，C型为单圆头键，如图10-2所示平键是标准件，只需根据用途、轮毂长度等选取键的类型和尺寸。
普通平键的主要尺寸是键宽b、键高h、键长L。
普通平键的尺寸应根据需要从标准中选取，如图10-3所示普通平键的标记：标准号键型键宽×键高×键长，举例说明：GB/T1096键A16×10×100表示键宽为16mm，键高为10mm，键长为100mm的A型普通平键。
2.导向平键特点：轮毂可在轴上沿轴向移动。
应用于轴向零件移动量不大的场合，如图10-4所示。
3.滑键特点：轮毂可在轴上沿轴向移动。
滑键固定在轮毂上，轮毂带动滑键作轴向移动，键长不受滑动距离限制，如图10-5所示。
图10-5滑键三、半圆键连接工作面为键的两侧面，有较好的对中性，可在轴上键槽中摆动以适应轮毂上键槽斜度，适用于锥形轴与轮毂的连接，键槽对轴的强度削弱较大，只适用于轻载连接，如图10-6所示四、花键连接花键连接——由沿轴和轮毂孔周向均布的多个键齿相互啮合而成的连接。
机械基础课程内容
机械基础课程是机械工程专业的基础课程之一，旨在培养学生对机械原理、工程材料、机械设计和机械制造等方面的基本理论和知识。
具体的机械基础课程内容可能会因学校和课程设置的不同而有所差异，但通常包括以下主题：
工程图学：学习工程制图的基本知识，包括平面投影、三视图、剖视图、图纸尺寸和标注等。
材料力学：介绍工程材料的力学性质，包括应力、应变、弹性、塑性、疲劳和断裂等。
静力学：学习刚体平衡、力的合成与分解、力矩和力的平衡条件等。
动力学：包括速度、加速度、质点和刚体的运动学和动力学分析。
流体力学：介绍流体的基本性质和流体力学的基本原理，包括流体静力学、流体动力学和流体的流量、压力和阻力等。
热力学：学习热力学的基本概念，包括热力学过程、热平衡和热力学循环等。
机械设计基础：介绍机械设计的基本原理和方法，包括零件的选材、设计、配合和工程制图等。
机械制造基础：学习机械制造的基本过程和工艺，包括机械加工、焊接、铸造和成型等。
自动控制基础：介绍自动控制的基本原理和方法，包括控制系统的建模、传递函数和闭环控制等。
以上是机械基础课程的一些常见内容，不同学校和课程设置可能会有所不同。
这些课程内容为学生打下机械工程专业的基础，为后续更高级的课程和专业知识奠定基础。
《机械基础》教材(新)
《机械基础》教材(新)
简介
本教材旨在为研究机械基础的学生提供一种简洁而全面的研究资源。
通过系统地介绍机械基础的核心知识和基本原理，帮助学生建立对机械工程的基本理解和技能。
内容概述
本教材分为以下几个主要模块：
第一章：机械基础概述
该模块介绍了机械基础的背景和重要性，以及机械工程师的职责和技能要求。
第二章：力学基础
该模块涵盖了力学基础的相关概念，包括力、力的作用、力的平衡和受力分析等内容。
第三章：材料力学
该模块介绍了材料力学的基本原理和概念，包括材料的强度、刚度和韧性等重要性质。
第四章：运动学基础
该模块涵盖了运动学基础的相关内容，包括速度、加速度、位移和运动参数的计算和分析方法。
第五章：动力学基础
该模块介绍了动力学基础的概念和原理，包括力的作用和加速度与力的关系等内容。
第六章：机械元件与结构
该模块主要讲解了常见的机械元件和结构，包括齿轮、链条、轴承和联轴器等。
第七章：机械加工与制造
该模块介绍了机械加工的基本原理和方法，包括切削加工、焊接和锻造等常用的制造工艺。
第八章：机械设计原理
该模块探讨了机械设计的基本原理和方法，包括设计流程、设计考虑因素和设计标准等。
结语
《机械基础》教材(新)通过系统全面地介绍了机械基础的核心知识和基本原理，帮助学生建立对机械工程的基本理解和技能。
它是一本简洁而全面的教材，适合机械工程专业的学生使用。
《机械基础》完整课件十(模块九轴系零部件)完结共126页
ቤተ መጻሕፍቲ ባይዱ
6、最大的骄傲于最大的自卑都表示心灵的最软弱无力。——斯宾诺莎 7、自知之明是最难得的知识。——西班牙 8、勇气通往天堂，怯懦通往地狱。——塞内加 9、有时候读书是一种巧妙地避开思考的方法。——赫尔普斯 10、阅读一切好书如同和过去最杰出的人谈话。——笛卡儿
《机械基础》完整课件十(模块九轴系零 部件)完结
56、死去何所道，托体同山阿。 57、春秋多佳日，登高赋新诗。 58、种豆南山下，草盛豆苗稀。晨兴 理荒秽 ，带月 荷锄归 。道狭 草木长 ，夕露 沾我衣 。衣沾 不足惜 ，但使 愿无违 。 59、相见无杂言，但道桑麻长。 60、迢迢新秋夕，亭亭月将圆。
机械基础说课PPT课件
一、 教材分析
2.教学内容
第五章 平面连杆机构
一、 教材分析 3.地位与作用
《机械基础》这门课是机电专业学生的一门必修课，它为本专 业学生学习专业课程提供了基础理论，所以在授课中要准确地把 握它在各学科中承上启下的纽带作用，以及对生产实践的指导作 用。
整个第五章讲的是平面连杆机构，它作为常用机构中应用最 广的一类为学习其他机构提供了分析方法，也是学生今后使用、 改造各类机械的理论基础
教学难点
急回和死点产生原因，产生原因的推导相对学生
的基础而言有一定难度，在教学过程中主要以问题诱 导方式分步进行化解。
五、教学策略
1.教学模式
启发式教学 化整为零
五、教学策略
2.教学方法
主要采用启发诱导，探索发现的教学方 法，配合以模型感受、多媒体演示等教学 手段，增强了师生间的互动性，使教学更 直观、形象。
第三步：通过分别分析摇杆的工作行程和空回行程，师生共 同填表，采集相关数据。
第四步：根据表格数据和图例，推导出急回产生的原因。
六 教学过程设计
四.总结提炼（2分钟）
对本次课的重、难点做归纳性总结。 以条款的形式列出，对比鲜明加深了学 生的印象。
六 教学过程设计
五.布置作业（1分钟）
意图：通过课后习题的方式进一步强化重点
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机械基础
盐城机电高职机电工程系
说课提纲
1 教材分析 2 学情分析 3 教学目标 4 教学重点及难点 55 教学策略 6 教学过程设计
一、 教材分析
1.使用教材
《机械基础》
高等教育出版社
主编：李世维
教材特色：针对中职学生，是中等职业
二类项目
《机械基础》教材(新)
《机械基础》教材(新)简介《机械基础》教材(新)是一本全面介绍机械工程基础知识的教材。
本教材涵盖了机械工程的基本原理、材料和加工技术等重要内容，旨在为研究机械工程的学生提供全面的指导和研究材料。
内容概述本教材主要分为以下几个部分：1. 机械工程基本原理本部分介绍机械工程的基本原理和基本概念，包括力学、热力学、流体力学等内容。
通过研究这些基本原理，学生可以深入了解机械工程的基本理论基础。
2. 机械材料与加工技术本部分介绍了常见的机械材料以及不同的加工技术，包括铸造、锻造、机加工等。
学生可以通过研究这些内容，了解材料的性能特点和加工方法，为日后的机械设计和制造提供指导。
3. 机械设计与计算本部分主要介绍机械设计的基本原则和计算方法，包括零件设计、装配设计、力学计算等。
通过研究这些内容，学生可以培养机械设计的能力和计算能力，为实际工程应用提供支持。
4. 机械自动控制技术本部分介绍了机械的自动控制技术，包括传感器、执行机构、控制系统等内容。
学生可以通过研究这些内容，了解机械自动控制的基本原理和应用场景，为实际工程控制提供支持。
适用对象本教材适用于机械工程专业的学生和相关领域的从业人员，特别适合作为大学本科机械工程专业的基础教材。
同时，也可以作为机械工程相关科研人员的参考书籍。
结语《机械基础》教材(新)是一本全面介绍机械工程基础知识的教材，涵盖了机械工程的基本原理、材料和加工技术等重要内容。
学生和相关从业人员可以通过学习本教材，全面了解和掌握机械基础知识。
该教材对于学习机械工程和相关领域人员的学习和研究具有重要意义。
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二、圆轴扭转时横截面上的内力——扭矩 如图a所示，一圆轴AB在一对大小相等、转向相反的 外力偶矩Me作用下产生扭转变形，并处于平衡状态。取左 段为研究对象，如图b所示。由平衡关系可知，扭转时横 截面上内力合成的结果必定是一个力偶，其内力偶矩称为
扭矩或转矩，用符号T表示。由平衡条件 T-Me=0
实际经验为基础的实用计算法来确定。即假设切应力是均
匀地分布在剪切面上的，切应力的计算公式为
式中，FQ是剪切面上的剪力；A是剪切面的面积。 为了保证零件安全可靠地工作，其强度条件为 式中， 为材料的许用切应力实验表明，许用切应力与许用
拉应力之间有如下关系： 塑性材料 [τ] =（0.6~0.8） [σ] 脆性材料 [τ] =（0.8~1.0） [σ]
（3）绘制轴力图 轴力图不仅显示了轴力随截面位
置的变化情况和最大轴力所在截
面的位置，而且还明显地表示了
杆件各段是受拉还是受压。
三、拉伸和压缩时的应力
杆件是否破坏，不取决于整个截面上的内力大小，而取决
于单位面积上所分布的内力大小。单位面积上的内力称为 应力，它所反映的是内力在截面上的分布集度。其单位为
们的受力是相同的，在横截面上各点的内力是均匀分布 的，横截面上各点的应力也是相等的。若以FN表示内力
（N），A表示横截面积（mm2），则应力σ(MPa)的大小
为
这就是拉（压）杆横截面上的应力计算公式。 的方向 与FN一致，即垂直于横截面。垂直于横截面的应力，称为
正应力，都用 表示。和轴力的符号规定一样，规定拉应力 为正；压应力为负。
=320Mpa，铆钉直径d=16mm，主板厚度t1=20mm，盖板厚 度t2=12mm，宽度b=140mm。在P=240kN作用下，试校核 该铆接件的强度。
第四节
一、扭转的概念
圆轴的扭转
如图所示的汽车转向轴和传动系统的传动轴AB，工 作时，轴的两端都受到转向相反的一对力偶作用而产生扭
转变形，轴上任意两截面皆绕轴线产生相对转动。扭转零 件的受力特点是(图c)：零件两端受到一对大小相等、转向
上式表明，横截面上各点剪应力的大小与该点到圆心 的距离成正比，圆心处的剪应力为零，轴周边的剪应力最
大，在半径为 的同一圆周上剪应力相等。圆轴横截面上剪
应力沿半径的分布规律如图所示。
（二）扭转剪应力的计算 横截面上距圆心为 的剪应力 的计算公式为
（包括外力和内力）；
列式求解。即列研究对象的静力平衡方程，并求解内 力。
2．轴力
与杆轴线重合的内力又称为轴力。轴力的符号规定如 下：轴力的方向与所在截面的外法线方向一致时，轴力为
正；反之为负。由此可知，拉杆的轴力为正，压杆的轴力
为负。 为了直观地反映出轴力随截面位置的变化，常用轴力
图来表示。
例2-1 试计算如图a所示等直杆的 轴力，并画出轴力图。 解： （1）求压缩时的变形 1．变形与应变 杆件在受轴向拉伸时，轴向尺寸伸长，横向尺寸缩小。受 轴向压缩时，轴向尺寸缩短，横向尺寸增大。设等直杆的 原长为l，横向尺寸为b。变形后，长为l1，横向尺寸为b1， 如图所示。
杆件的轴向变形量为 横向变形量为 Δl称为轴向绝对变形，Δb称为横向绝对变形。拉伸时，
FN FP 0
1．截面法
截面法是用以确定零件内力的常用方法。 取左段来研究。由平衡方程 0 ，可得：
F
x
即该横截面上的内力是一个与杆轴线重合、大小等于FP
的轴向力。
综上所述，用截面法求内力的步骤为：
一截为二。即在欲求内力处，假想用一截面将零件一 截为二；
弃一留一。即选其中一部分为研究对象并画受力图
强度储备，为此用极限应力除以一个大于1的系数（安全 系数）所得商作为材料的许用应力[σ]。
对于塑性材料，当应力达到屈服点时，零件将发生显
著的塑性变形而失效。考虑到其拉压时的屈服点相同，故
拉、压许用应力同为 式中，nS是塑性材料的屈服安全系数。 对于脆性材料，在无明显塑性变形下即出现断裂而失 效（如铸铁）。考虑到其拉伸与压缩时的强度极限值一般 不同，故有
帕斯卡（Pa），工程上常用兆帕（MPa）。1Pa=1N/m2， 1Mpa=106Pa。
通过观察拉杆的变形情况来推测内力的分布情况 取一等直杆，在其侧面上划两条垂直于轴线的直线ab、 cd，如图a所示。并在杆的两端加一对轴向拉力FP，使其产 生拉伸变形。
如将杆件设想为由无数纵向纤维所组成，由此推想它
强度校核
设计截面 确定许可载荷
例2-2某车间自制一台简易吊车（图a）。已知在铰接点B 处吊起重物最大为FP=20kN，杆AB与BC均用圆钢制作，且
dBC=20mm，材料的许用应力[σ]=58Mpa。试校核BC杆的
强度，并确定AB杆的直径dAB（不计杆自重）。
第二节 零件的剪切和挤压
一、剪切和挤压的概念 如图b所示，在外力FP的作用下，截面发生相对错动 的变形称为剪切变形。产生相对错动的截面m—m称为剪切
Δl为正，Δb为负；压缩时，Δl为负，Δb为正。 绝对变形与杆件的原有尺寸有关，为消除原长度的影响，
通常用单位长度的变形来表示杆件变形的程度，即
ε，ε’分别称为轴向线应变和横向线应变。显然，二者的
符号总是相反的，它们是无量纲量。
2．虎克定律 实验表明，轴向拉伸或压缩的杆件，当应力不超过某 一限度时，轴线变形Δl与轴向载荷FN及杆长l成正比，与杆
面，剪切变形是零件的一种基本变形。剪切变形的受力特 点是作用在零件两侧面的外力大小相等、方向相反、作用
线相距很近。
螺栓除受剪切作用外，还在螺栓圆柱形表面和钢板圆 孔表面相互压紧（图d），这种局部受压的现象称为挤 压。作用在挤压面上的压力叫挤压力，承受挤压作用的表 面叫挤压面，在接触处产生的变形称为挤压变形。如果挤 压变形过大，会使联接松动，影响机器正常工作，甚至造
T=Me
为使从左右两段所求得的扭矩
正负号相同，通常采用右手螺旋法
则来规定扭矩的正负号。如图a所 示，如果以右手四指表示扭矩的转 向，则拇指的指向离开截面时的扭 矩为正；反之为负（图b）。
为了形象地表示各截面扭矩的
大小和正负，常需画出扭矩随截面
位置变化的图像，这种图像称为扭
矩图（前图d）。
例2－4 图a所示的传动轴，转速 n=200r/min，功率由A轮输入，B、C轮输 出，已知PA=40kW，PB=25kW， PC=15kW。要求：①画出传动轴的扭矩图； ②确定最大扭矩Tmax的值；③设将A轮与B 轮的位置对调，试分析扭矩图是否变化？最 大扭矩Ｔmsx值为多少？两种不同的载荷分
成挤压破坏。
二、剪切和挤压的实用计算 （一）剪切强度实用计算 应用截面法假想地沿剪切面m—m将螺栓分为两段， 任取一段为研究对象，如图c所示。由平衡条件可知，剪 切面上必有一个与该外力FP等值、反向的内力，该内力称 为剪力，常用符号FQ表示。
剪力FQ形成与剪切面相切的工作应力称为切应力，用 符号τ表示。切应力分布规律比较复杂，工程上常采用以
根据上述现象，可以推出这样的假设：圆轴扭转时， 各横截面像刚性平面一样地绕轴线转动。各横截面仍保持 为平面，其形状、大小都不变，各截面间的距离保持不 变。 利用变形的几何关系分析应变的分布规律。
上式说明，横截面上任意点的剪应变 与该点到圆心的 距离 成正比。
根据剪切虎克定律，横截面上距圆心为 的任意点处的 剪应力 ，与该点处的剪应变 成正比，即
学性能有关。力学性能是指材料在外力作用下表现出来的 变形和破坏方面的特性。金属材料在拉伸和压缩时的力学
性能通常由拉伸试验测定。 把一定尺寸和形状的金属试样（图a）装在拉伸试验
机上，然后对试样逐渐施加拉伸载荷，直至把试样拉断为 止（图b）。
根据拉伸过程中试样承受的应力 和产生的应变 之间
的关系，可以绘出该金属的 曲线。
寿命，甚至发生破坏。
第一节 零件的拉伸和压缩
一、拉伸和压缩的概念 工程上经常遇到承受拉伸或压缩的零件。如图a所示
的起重机吊架中的拉杆AB（拉伸），图b所示的建筑物中 的支柱（压缩）。
受力零件的共同特点是：外力的作用线与零件的轴线
重合，零件的变形是沿轴线方向伸长或缩短。若把零件的
形状和受力情况进行简化，都可以简化成图2-1a所示的计 算简图。
式中，nb是脆性材料的断裂安全系数；[σl] 和 [σy]分别是拉
伸许用应力和压缩许用应力；σbl和σby分别是材料的抗拉强 度和抗压强度。
（三）强度条件 为了保证零件有足够的强度，就必须使其最大工作应 力σmax不超过材料的许用应力[σ]。即 上式称为拉（压）强度条件式，是拉（压）零件强度 计算的依据。式中，FN是危险截面上的轴力；A是危险截 面面积。 根据强度条件式，可以解决三类问题：
书名：机械基础 ISBN： 978-7-111-31944-3 作者：陈长生 出版社：机械工业出版社 本书配有电子课件
第二章 零件的变形及强度计算
零件变形的基本形式有四种：a）拉伸或压缩；b）剪
切；c）扭转；d）弯曲。其它复杂的变形都可以看成是这 几种基本变形的组合。
零件变形过大时，会丧失工作精度、引起噪声、降低使用
布形式，哪一种更为合理？
二、圆轴扭转时横截面上的切应力 （一）圆轴扭转时横截面上应力分布规律 如图a所示，在圆轴表面上画出圆周线和纵向线，形成矩 形网格。在扭转小变形的情况下（图b），可以观察到下 列现象： 1）各圆周线均绕轴线相对地旋转了一个角度，但形状、 大小及相邻两圆周线之间的距离均未改变； 2）所有纵向线都倾斜了一微小角度 ，表面上的矩形网格 变成了菱形。
挤压面面积的计算，要根据实际接触的情况而定。若 挤压面为平面，则挤压面面积就是接触面面积，如图a所 示的键联接，其挤压面面积为 ；若接触面为半圆柱面，如
螺栓、铆钉、销等，其挤压面面积为半圆柱面的正投影面 面积，如图c所示， ，d为螺栓或铆钉的直径，t为螺栓或