《力学基础》教学大纲.docx

力学基础教学大纲适用范围：2O2X版本科人才培养方案课程代码:01150331课程性质：专业选修课学分：3学分学时：48学晡（理论40学时，实验8学时）先修课程：大学物理、高等数学C、机械制图等后续课程：机械原理、机器人机械基础等适用专业：机器人工程专业开课单位：机械工程学院一、课程说明力学基础是机器人工程专业的一门专业选惨课一本课程主要传授工程力学的基本理论和分析方法，其任务主要是研究网体的平衡条件及变形固体强度、刚度、稳定性的基本理论和分析方法.本课程注重基本理论知识的深入学习.强调培养场用基础理论知识解决生产实际中问题的能力,通过本课程的学习,使学生学会应用工程力学的基本理论和分析方法，解决一些简单的工程实际问即，提高学生工程问题的龙耨思维和分析、计算能力，同时为学习其他有关课程及以后从W技术工作打下必要的葩础，二、课程目标通过本课程的学习,使学生达到如下目标：课程目标1：熟悉工程中常见各类约束的性质,掌握物体的受力分析方法,以及各类力系的简化方法和平衡条件,并能求解各种龄定结构的静力学问柳，课程目标2：掌握杆件在常见荷载条件卜的强度、刚度及稔定性计算方法，能运用强度、刚度及稳定性理论时杆件进行核核、截面设计及我荷确定等工程设计计算任务，掌握材料的力学性能及工程力学实验的基本知识和操作技能.能够利用本课程的理论和方法解决一些工程实际同应，提岛学生工程问即的逻辑思维和分析、计打能力.课程目标3：课程以“育人为本、德育为先”作为教育方针培养学生爱国敬业.就信友善的社会主义核心价值观注重科学思维方法的训练和科学伦珅.的教方，拓展学生专业知识和工作学习能力，训练学生掌握自主学习的方法和技能，适应社会科学技术发展的能力。从专业角度培养学生遵纪守法的职业道的,专业、产度的职业态度,求真务实、开拓创新的科学精神与职业将神1.课程注重理论和实践结合，实脸中要求学生体力和腼力相结合，从而培养善于思维、富于创迨的应用蟹人才。三、课程目标与毕业要求£力学基础i果程教学目标对机涔人工程专业毕业要求的支撵见表I.表1课程教学目标与毕业要求关系毕业要求指标点修程目标支撑91.工程知织：具有从事K1.器人工程领域所需的数学、自然科学、工程基础和专业知识.并能够综合应用这些知识解演机器人工程领域S杂工程问题.1.1掌握机器人工程领域所需的数学、大学物理等科学知识.具备理解和发述复杂工程的计算和分析能力。i果程目标1：熟悉工程中常见各类约束的性质，掌握物体的受力分析方法，以及各类力系的简化方法和平衡条件,并能求解各种静定结构的静力学问邈.课程H标2：掌握杆件在行见荷战条件卜的龙度、刚度及稔定性计算方法,能运用强度、刚度及稳定性理论对杆件迸行校核、裁面设计及我荷俏定等工程设计计算任务。掌弼材料的力学性能及工程力学实5金的基本知识和操作技施.能够利用本i果程的理论和方法解决一些工程实际向题，提高学生工程问题的逻辑思维和分析、计算能力.I1.&工程与社会，能够基于机零人工程相关背景知识进行合理分析,评价机器人工程专业的工程实践和复杂工程问题解决方案对社会、健康、安全、法律以及文化的影响，并理解应承担的贡任。6.1具有机器人工程专业及其和关领域工理学习和社会实践经历.课程目标3；课程以“育人为本、物育为先”作为教育方针,培养学生爱国敬业、诚信友善的社会主义核心价值观，注正科学思维方法的训练和科学伦理的教ff.拓展学生专业知识和工作学习能力,训缥学生笊提自主学习的方法和技能，适应社会科学技术发展的能力.从专业角度培养学生遵纪守法的职业道德，专业、严设的职业态度，求真务实、开拓创新的科学精神与职业精神.课程注重理论和实践结合，实险中要求学生体力和脑力相结合,从而培养善于思维、富于创造的应用型人才。M注t表中-H（AXM（中）-表示修程与相关毕业要求的关联度.四、教学内容,基本要求与学时分配I.理论部分理论部分的教学内容、基本要求与学时分配见表2。«2教学内容、基本要求与学时分配I效等内0I收学票求，放学点点点I+的I实It1.对Jg的裸学时学时程目标1.等力荐础1. 1静力学的基本概念1.2 静力学公理1.3 约束和约束反力1.4 物体的受力分析和受力图教学要求:使学生了解静力学平衡、刚体和力的基本概公;掌握静力学公理：掌握各类常见约束的性.皈：掌握物体和物体系统受力分析并画出受力图.Mjftt工程中常见约束的性质，物体的受力分析和受力图。膜点，工程中常见约束的性质.61,32.平面力系的平街问题2.1平面汇交力系的合成与平衡2.2平面力偶系的平衡问即2.3力的平移定理1.1 I平面任意力系向的简化2.5 平面任意力系简化结果分析2.6 平面任意力系的平衡方程及应用2.7 平面平行力系的平衡向遨2.8 物体系的平衡向鹿静定和超静定问题做学要求：使学生掌握力的投影的计算；掌握力矩、力佚的概念和性质：理解力的平移定理及其应用:熟悉平面任意力系的简化过程和简化结果分析：常握平面力系的平衡方程及应用:熟练求解简单物体系的平衡问题.点：力的投影、力对点之矩的计算、平面力系的平衡方程及应用。膜点，物体系的平衡问遨“81、33.空间力系1.1 1力在空间直角坐标轴J1.的投影1.2 空间力对点之矩和力对轴之矩1.3 空间任意力系的简化及平衡1.4 重心帙学要求：使学生事提力在空间,i角坐标轴上的投影及力对轴之矩的计算：了解空间任意力系的简化和简化结果分析：掌握空间任意力系的平衡方程及应用；了解物体困心概念及简单形体重心的求解方法.点，力在空间直角坐标轴上的投影、空间力对轴之矩的计算、轴系零部件空间力系的平衡问题。魔点，物体系的空间力系平衡问题.4k34.摩擦1.1 滑动摩擦1.2 摩擦角和自制4.3 考虑摩擦时物体的平衡问遨4.4 滚动摩阻的极念敦学要求，使学生掌握滑动摩擦.摩擦角和门锁的概念：了解考虑滑动摩擦时简单物体系统平衡问咫的求解方法；了轿滚动件擦的概念.点，摩擦角和自锁的集含、考虑滑动摩擦时筒单物体系统的平衡21、3问题，点，摩擦角和自锁的概念。材料力学引音5.轴向拉伸和压缩5. 1轴向拉压的概念和工程实例5.2 截面法轴力与轴力图5.3 轴向拉（压）杆横截面上的应力与斟赦面上的应力5.4 材料拉（压）时的变形和胡克定律5.5 材料在轴向拉（K）时的力学性能5.6 轴向拉（压）杆的强度计算5.7 拉压杆的超静定向时简介5.8 应力窠中的微念5.9 剪切和挤压的实用计»5.10剪切和挤压的实用计算帙学要求：使学生学握强度、刚度和秘定性的概念；了解材料力学的什务：掌握材料力学的基本假设;掌提轴向拉（Jii）杆的内力、应力及变形的计算：掌握拉（压杆的强度计算：掌押材料在推（压时的力学性能：了解应力集中的概念：掌握杆件剪切和挤JK变形时的实用计算，及剪切面和挤压面的确定方法.点轴力图的绘制、拉压杆的强度计算,剪切与挤乐变形的实用计算，5点：内力、应力及强度计修。剪切面和挤压面的确定。842,3&轴扭转6.1圆轴扭弼的概念和工程实例6.2扭矩和扭矩图6.3圆轴扭转时的应力和变形6.4圆轴扭轴时的强度和刚度计算帙学要求：使学生掌握即轮扭转时外力作用的特点和横铁面上内力、应力的计算：掌攫扭矩图的绘制方法：掌握B1.轴扭转时的强度和刚度计算。点：扭矩图的绘制,B1.轴扭转时强度和刚度计算.难点，圆轴扭转扭转诩度和刚度计算.422、37.弯曲1.1 1平面弯曲的概念和工程实例1.2 梁的计。简图及分类1.3 剪力和弯矩剪力图和弯矩图1.4 的力、若矩与均布找荷集友之间的微分关系1.5 纯弯曲梁横嵌面上的正应力1.6 梁弯曲时的强度计算1.7 提高弯曲强度的措施教学要求：使学生掌握弯曲内力的计算方法：掌握剪力图和弯矩图的画法,理解纯穹曲的概念；掌楹梁弯曲时正应力的强度计算:了解梁弯曲时切应力的强位计算:掌握提曲梁弯曲强度的措施，MXKt剪力和弯矩的计算、剪力图与弯矩图的绘制、梁弯曲正应力的强度计算.膜点，剪力图与育亚图的绘蒯、梁弯曲正应力的强度计算。622、38.压杆程定10.1 压杆稔定的概念10.2 细长压杆的临界力一欧拉公式10.3 3压杆的临界应力10.4 压杆的稳定性校核10.5 提高压杆稳定性的定施能教学要求，使学生了解税定性的概念：掌握计答乐杆临界力和临界应力的方法：掌握压杆的稳定性校核，Ijftt压杆临界压力的计算。膜点，压杆的稳定性校核.22、3W82.实验部分实验部分的教学内容、基本要求与学时分配见表3。表3实验项目、实殴内容与学时实&W目实殴内容和要求实验学时对应的僵程目标1.拉伸试验实“内容I测定铸铁材料的抗拉强度和低碳铜材料的屈服极限.观察比较材料的破坏现象，分析破坏原因，实验央求：测定铸铁和低砂剂的拉伸强度极限，观察比较材料的破耳现象，分析破坏原因.22、32.压缩试验实改内容t测定铸铁、低碳钏材料的压缩强度指标，观察比较材料的破坏现取.分析破坏隙因.实般央求：测定将铁和低砂剂的压缗强度极限，观察比较材料的破坏现象，分析破坏原因.22、33.扭转试验实验内容I测定低碳铜、铸铁材料扭转的强度指标，观察破坏现象.实验要求：测定低碳钢、锦铁材料扭转的强度指标，观察成坏现象，2k2、31.弯曲试验实题内容：测定梁在纯弯曲时横截面E正应力的大小和分布规律，实“要求一M，工梁纯涔曲时横截面上正应力规律,验证公式与实践的符合性.学樨电测基本原理.21、2、3it8五、教学方法及手段本课程以课堂讲授为主,结合讨论、案例、视颇资源共享、实验等教学手段完成课程教学任务和相关能力的培养.学生比较全面地理解力学基础P的基本知识'基本技能和基本方法，培养学生的观察能力、分折计算能力、对工程问题的辩证思维能力以及严肃认口、实事求是的科学态度，在常握工程力学基本知识的基础上,学生应该具备对机械领域的班杂工程中的力学问题进行科学的选择分析和计算方法的逻辑思维能力.在实验教学环节中,通过启发式教学、讨论式教学,指导学生用科学的手段来验证埋论力学课程的内容,介绍常用设备和仪器的原理、构造和使用维护方法以及综合实验内容的思路和方案设计等,从而掌旌理论力学的基本概念及工程中力学相关的基本知识.实验课前要求预习.课后及时完成实验报告,以加深耐力学理论知识的理解，了解理论力学解决问题的场木思想，培养严遒的工作作风及对工程结构的力学计算能力，培养一定的理论分析能力和初步的机床设备操作能力,激发学生的创新思维能力.六、课程资源库1 .推荐教材：张春梅、段翠芳.工程力学（M.北京：机械工业出版社,2022.2 .参考书：（I）张采荣.工程力学（笫4版）MJ.北京:机械工业出版社.2018.（2）纪炳炎.工程力学IM,北京：高等教有出版社.2016.（3）东北大学、北京科技大学.工程力学学习指导及习四全解3（第5版）M,北京：高等教育出版社2O2O.（4）期静静范钦珊.工程力学习题全解3（第3版）M,北京：商等教育出版社.2020.（5）张泰华.微/纳米力学测试技术及其应用IM1.北京：机械工业出版