圆轴的扭转教案-2022-2023学年度高一下学期北京理工大学出版社中职机械基础

中等专业学校2022-2023-2教案 课时总编号： 备课组别 机 械 课程 名称 机械 基础 所在 年级 高一 主备教师 授课教师 授课 系部 授课 班级 授课 日期 课题 2-3-1 圆轴的扭转 教学 目标 1.理解圆轴扭转的概念及变形特点； 2.了解圆轴扭转时横截面上切应力的分布规律 重点 1.圆轴扭转的概念及变形特点；2.圆轴扭转时横截面上切应力的分布规律 难点 圆轴扭转时横截面上切应力的分布规律 教法 启发式、互动式教学 教学设备 多媒体教学设备、激光翻页笔等 教学 环节 教学活动内容及组织过程 个案补充 教 学 内 容 课题导入 在日常生活中，拧毛巾、拧床单都可以看到明显的扭转变形，用旋具旋紧螺钉、钥匙开门时，也可以产生难以察觉的微小的扭转变形。 试一试：观察图2-4-1中各动力构件受力的共同之处，分析钻孔的钻头、汽车转向轴、传动系统的传动轴AＢ等构件是如何传递转矩的？ 图2-4-1 扭转的工程实例 讲授新课 一、圆轴扭转的变形与应力分布 １.扭转变形的概念 当杆件受到大小相等、方回相反、作用面垂直于轴线的力偶作用时，杆件的各横截面绕杆轴线发生相对转动，而杆轴线始终保持直线的变形形式称为扭转变形。 教学 环节 教学活动内容及组织过程 个案补充 教 学 内 容 如图2-4-2所示载重汽车传动轴左端受发动机主动力偶的作用，右端受后桥齿轮的阻力偶作用，传动轴在这两个力偶的作用下，产生扭转变形。 机械装置中的轴类零件大都承受扭转的作用，工程上常将以扭转变形为主的杆件称为轴。机械中的轴，多数是圆截面和环形截面，统称为圆轴。 工程实际中，汽车方向盘下的转向轴、攻丝的丝锥（图2-4-3）、钻孔的钻头、车床卡盘的拧紧扳手、车床的光杠、搅拌机传动轴、机器的传动轴（图2-4-4）等都是受扭构件。它们都可简化为如图 2-4-5所示的计算简图。 图2-4-3 攻丝丝锥 图2-4-4 机器的传动轴 图2-4-5 扭转变形时的受力简化图 教学 环节 教学活动内容及组织过程 个案补充 教 学 内 容 3.圆轴扭转时横截面上切应力的分布规律 圆轴扭转时，横截面上切应力的分布规律如图2-4-7所示，横截面上某点的切应力与该点至圆心的距离成正比，圆心处的应力为零，圆周上的切应力最大，切应力的方向与该点的半径垂直，切应力沿截面半径成直线规律分布。 圆轴扭转时横截面产生一个内力，该内力为一个力偶矩，称为扭矩，用ＭＴ表示，根据静力学关系可导出切应力计算公式： 　　　　　　　　　　　 ＝ 式中：—横截面最外边缘处的切应力，Ｍpa --横截面上的扭矩，Ｎ.m --抗扭截面系数， 对于实心圆轴，＝0. 2，Ｄ为轴的直径，单位mm。 对于空心圆轴，≈0. 2（１－），＝为空心轴的内、外径之比；Ｄ、d分别为空心轴的外径、内径，单位mm。 4.圆轴扭转外力偶矩的计算 M=9550 式中： Ｐ----圆轴传递的功率，kＷ； n----圆轴的转速．r/min; M----作用在圆轴上的外力偶矩，Ｎ.m 二、工程中提高抗扭能力的措施 1.选用合理的截面 2.合理改善受力情况，降低最大扭矩Mmax 如图2-4-8所示，将图a所示的传动方案改变为图b所示的传动方案，可以减低轴的最大扭。 教学 环节 教学活动内容及组织过程 个案补充 教 学 内 容 图2-4-8 合理改善受力情况 做一做： 1.分析图2-4-9中圆轴扭转应力分布图，表示不正确的是＿＿＿＿。 2.分析图2-4-10所示的一级齿轮减速器，如果齿轮2的齿数Z2＝3Z1，则AB轴与的CD轴的转速间有什么关系?所受外力偶矩间有什么关系？ 3． 课程小结 4． 布置作业 板 书 设 计 教后札记 学科网（北京）股份有限公司 $