機械基礎(chǔ)課程是制藥工程、化學(xué)工程與工藝等專業(yè)學(xué)生的一門專業(yè)基礎(chǔ)課程，相比大學(xué)物理等基礎(chǔ)必修課程而言，更注重實踐和實際應(yīng)用，它解決的是化工生產(chǎn)中碰到的實際問題。通過該課程的學(xué)習(xí)，可以使學(xué)生了解并掌握有關(guān)機械設(shè)備的基礎(chǔ)知識和基本設(shè)計思想。雖然是化工專業(yè)的課程，但細觀整本書的內(nèi)容，我們發(fā)現(xiàn)，具體的章節(jié)知識內(nèi)容均與物理知識息息相關(guān)，所以對學(xué)生的物理基礎(chǔ)有一定的要求。
接下來我們看看具體的軸力圖、扭矩圖、剪力圖和彎矩圖的做法。比較四者的概念之后，不難發(fā)現(xiàn)，這四種圖的橫坐標(biāo)表示的都是橫截面的位置，縱坐標(biāo)表示的是某某，就叫做某某圖。如縱坐標(biāo)是剪力，就叫做剪力圖。因此，我們就把這四種圖的做法進行歸納總結(jié)，找到以下規(guī)律：
解決此類問題時，一般分為三步：
1.外力分析。對所要研究的構(gòu)件如桿、梁、軸等進行具體的受力分析，利用第一章所學(xué)過的靜力平衡方程求未知力。首先，找到所要研究的構(gòu)件，去掉約束，得到分離體。再去分析構(gòu)件上所受到的主動力有哪些，約束反力有哪些。然后，列靜力平衡方程，在x、y兩個方向上構(gòu)件所受合外力均為零，并且對于矩心O合外力矩為零，計算出未知力的大小。即∑Fx=0，∑Fy=0， 。
2.內(nèi)力分析。在求內(nèi)力時，通常使用截面法來進行研究。在構(gòu)件上假想沿著橫截面m-m將構(gòu)件截成兩部分，取其中的一部分作為研究對象，棄去另一部分，用作用于截面上的內(nèi)力代替棄去部分對留下部分的作用，最后對留下部分用平衡方程求解內(nèi)力。如果構(gòu)件上的外力情況稍復(fù)雜，還要分段計算，用多個截面去截。切記：無論用截面截開后，留下的是哪一部分，最終得到的同一截面上的內(nèi)力的大小和正負(fù)均是相同的。所以，一般留下外力較簡單的一段進行分析，可適當(dāng)減少計算量。
所求截面上的內(nèi)力，統(tǒng)一假設(shè)其方向為正。即：
1）軸力——拉力為正，壓力為負(fù)。
2）扭矩——用右手螺旋法則判斷：以右手四指表示扭矩的轉(zhuǎn)向，若拇指指向截面外側(cè)，扭矩為正；反之為負(fù)。如下圖所示。
為了減少學(xué)生的記憶量，可以如此描述：右手四指表示扭矩的轉(zhuǎn)向，若拇指指向為一外力的方向，仿佛軸受拉，扭矩為正；反之為負(fù)。這樣就可以與軸力的方向結(jié)合起來：“拉力為正，壓力為負(fù)”。
3）剪力——當(dāng)截面上的剪力Fs使該截面鄰近微段有做順時針轉(zhuǎn)動趨勢時為正，反之為負(fù)。
4）彎矩——當(dāng)截面上的彎矩使該截面的鄰近微段下部受拉，上部受壓為正（即凹向上時為正），反之為負(fù)。
將剪力和彎矩的方向總結(jié)成一句口訣：“左上右下，剪力為正；左順右逆，彎矩為正”。
若最終計算得到的內(nèi)力結(jié)果為正，表示跟假設(shè)的方向相同，若為負(fù)，則與假設(shè)方向相反。
3.作圖
根據(jù)上一步內(nèi)力分析的結(jié)果，得到相應(yīng)的軸力、扭矩、剪力、彎矩的數(shù)值或方程，根據(jù)數(shù)值或方程直接作圖即可。
總之，在實際教學(xué)過程中，作為本課程的授課教師，我們應(yīng)根據(jù)學(xué)生的知識儲備情況，勤于且善于歸納總結(jié)，達到使學(xué)生樂于課堂學(xué)習(xí)的目的。
工程技術(shù)系化工教研組：陳倩 |
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