1.1 金属材料受到的载荷（课件）-高一《金属加工基础》同步精品课堂（机工版·第2版）

《金属加工基础》 机械工业出版社 同步精品课程——中职专业课 第一单元 金属材料的力学性能 模块一 金属材料受到的载荷 知识目标 了解载荷的概念和载荷的类型；熟悉金属受力的现象和金属材料的力学性能指标。 能力目标 熟悉生活中常用的机械对应哪种不同的载荷的类型；掌握载荷的计算方法。 情感目标 提供对基础知识的学习和运用，乐于探索机械专业的学习规律，培养学生综合学习的能力。 三维目标 导入情景 01 思考：金属材料受到的载荷的类型有哪些？ 新知学习 02 一、载荷的含义 载荷的含义在不同的学科或领域中是不同的。 1.在机械设计中，载荷通常是指施加于机械或结构上的外力； 巫山桂花大桥进行载荷实验 新知学习 02 2. 在动力机械中，载荷通常是指完成工作所需的功率； 新知学习 02 3.在电动机工程中，载荷则是指电气装置或元件从电源所接受的功率。 新知学习 02 4.有时也把某种能引起机械结构内力的非力学因素称为载荷。 新知学习 02 二、载荷的类型 1)根据载荷的大小、方向和作用点是否随时间变化分类 可以将载荷分为静载荷和动载荷。 静载荷包括：不随时间变化的恒载荷(如自重)和加载变化缓慢以至可以略去惯性力作用的准静载荷(如锅炉压力); 新知学习 02 动载荷包括：短时间快速作用的冲击载荷(如空气锤)、随时间作周期性变化的循环载荷或周期载荷(如空气压缩机的曲轴)和非周期变化的随机载荷(如汽车发动机的曲轴)。 新知学习 02 1. 拉伸载荷 拉伸载荷是最常见的载荷，其特点是两力的方向与构件的轴线一致，且相互背离(图1-1),如起重机钢丝绳在起吊重物时所受到的载荷就是拉伸载荷。 新知学习 02 2.压缩载荷 压缩载荷的方向与构件的轴线一致，且两力的方向是相对的(图1-2),如机床底座承受的自身重量的压力、液压机械中活塞受到的压力等都是压缩载荷。 新知学习 02 3.弯曲载荷 当物体受到垂直于其轴线的外力的作用时，物体将发生弯曲变形，物体受到的这种载荷就是弯曲载荷。例如，机床在进行切削加工时，工件或机床主轴、刀具会受到弯曲载荷的作用；此外，齿轮传动轴(图1-3)、汽车减振弹簧、飞机的机翼、建筑物大梁等在工作时也会受到弯曲载荷的作用。 新知学习 02 4.剪切载荷 被剪切物体受到大小相等、方向相反，F₂作用线不在同一直线上，并且作用距离很近的两力的作用，L△这种载荷称为剪切载荷。物体受到一对剪切力的作用时，下将沿剪切面发生错动而导致其破坏。例如，采用螺栓联接F的零件在工作时就受到剪切力的作用(图1-4);在冲压工图1-3弯曲载荷序中，利用冲模冲裁板料时，板料也受到剪切力的作用。 新知学习 02 5.扭转载荷 当物体受到一对大小相等、方向相反、作用面垂直于轴线的外力偶的作用时，这种载荷称为扭转载荷。例如，转动汽车方向盘，方向盘就受到了扭转载荷(图1-5);此外，传动轴、钻头、丝锥等在工作时也受到扭转载荷的作用。 荷载计算公式是线荷载=面荷载×长度、面荷载=容重×厚度、点荷载（集中荷载）=线荷载×作用的长度 新知学习 02 三、载荷的计算 载荷通常可用计算方法或实测方法求得。根据额定功率用力学公式计算出的载荷称为名义载荷(又称额定载荷),它未考虑载荷随时间作用和分布的不均匀性，以及其他零件受力情况等因素。这些因素的综合影响常用载荷系数作修正。载荷系数与名义载荷的乘积称为计算载荷，它是设计计算的依据。 荷载计算公式是： 线荷载=面荷载×长度、 面荷载=容重×厚度、 点荷载（集中荷载）=线荷载×作用的长度 新知学习 02 四、金属受力现象 弹性变形：是指金属在外力的作用下改变其形状和尺寸，在外力卸除后又回复到原始形状和尺寸的特性。 金属在外力的作用下将发生变形和破坏，其一般变化过程是：弹性变形→塑性变形→断裂。 新知学习 02 塑性变形“是指金属在断裂前发生的不可逆的永久变形。永久变形是指金属在力的作用下产生的形状、尺寸的改变，外力去除后，不能恢复到原来的形状和尺寸的变形。 折弯机制作不同的形状钢材，钢材发生了塑性形变 新知学习 02 断裂：金属材料在一定的条件下，当外加正应力达到一定数值时，金属表面出现裂纹或者主体断裂的现象。 在工程中，应力和应变是按下式计算的：应力（工程应力或名义应力）σ=P/A 新知学习 02 1.内力：金属受外力作用后，导致金属内部之间相互作用的力。 2.单位面积上的内力，称为应力/(N/mm²或MPa)。金属的强度指标就是用应力来度量的。 3.应变是指由外力所引起的