机械设计基础教案

机械设计基础 教案 首页 授课时间 月 日 第 1 次课 课题一 机械设计基础概述 一单元 绪论 任课教师 及职称 教学方法 与手段 方法 讲授法 谈话法 讨论法 演示法 参观法 调查法 练习法 实验 法 引导发现法 自学辅导法 案例教学法 情境教学法 实训作业法等 手段 常规或现代 多媒体投影 音像资料 各种教具 实物 案例素材文 件等 教学目的与要求 1 了解机器机构构件和零件等基本概念 2 了解本课程的内容性质和任务 教学重点 难点 机器与机构 构件和零件概念 的区别和联系 课时分配计划 布置作业 1 1 1 2 下次课预习要点 机器应满足的要求和设计程序 机械零件设计的基本知识 机械工程常用材料 实施情况及课后教学效果分析 教学内容与过程 自我介绍 提出学习要求 导言引入 1 0 导 言 早年的杠杆 滑轮 近代的汽车 轮船 到现代的机器人 航天器 机械不断更 新换代 发展日新月异 在生产力发展中一直扮演着重要角色 不论传统产业还是新兴产业 其进步与发展都离不开机械技术的支持 机械是国 民经济发展的基础技术 是衡量国家经济实力和科技水平的重要标志 机械设计是一种创造性思维活动 按照设计目标 进行分析 计算 决策 并通 过文字 数据 图形等信息形成机械产品的设计方案 素质教育是现代教育的目标 创新能力是素质教育的核心 机械科学博大精深 应扎实掌握基本原理 技能和方法 要努力培养机械设计创新能力 1 1 机器的组成及特征 一 实例 1 牛头刨床 功用 刨削平面 沟槽 组成 见图 1 1 工作过程 电动机 带传动和齿轮传动实现减速 摆动导杆机构滑枕的往复运动 2 内燃机 功用 内燃机是将燃气燃烧时的热能转化为机械能的机器 组成 见图 1 2 工作过程 活塞下行 进气阀打开 燃气被吸入汽缸 活塞上行 进气阀关闭 压缩燃 气 点火后燃气燃烧膨胀 推动活塞下行 经连杆带动曲轴输出转动 活塞上行 排气 阀打开 排出废气 二 机器机构及其组成 机器 既能实现确定的机械运动 又能做有用的机械功 或者能传递或转换能量 物料 信息等 机构 仅能传递或转换运动 机械 是机器和机构的总称 构件 组成机械的各个相对运动的实物 零件 机械中不可拆的制造单元体 零件可分为两类 通用零件 专用零件 机器的分类 1 动力机器 2 工作机器 3 信息机器 机器的组成 三 现代机器的主要特征 1 功能增加 柔性提高 2 结构简化 精度提高 3 效率提高 成本降低 1 2 本课程的内容 性质和任务 一 内容 阐述常用机构的工作原理 运动特性及设计方法 阐述常用零部件的工作原理 结构特点及设计方法 介绍机械系统的设计思路和设计方法 二 性质 本课程是一门技术基础课 旨在培养工程技术人员从事机械设计所需的基本知 识 理论和技能 使之具备分析 设计 运行和维护机械设备和机械零件的能 力 为今后解决生产实际问题及学习有关新的科学技术打下基础 本课程综合运用数学 力学 制图 金属材料及热处理 互换性与技术测量 算法语言等课程的知识 去解决常用机构和通用零部件的设计问题 涉及的知 识面广 实践性强 侧重于工程实际 三 任务 使学生了解常用机构及通用零 部件的工作原理 类型 特点及应用等基本知 识 使学生了解常用机构及通用零 部件的工作原理 类型 特点及应用等基本知 识 使学生具备机械设计实验技能和设计简单机械及传动装置的基本技能 机械设计基础 教案 首页 授课时间 月 日 第 2 次课 授课章 节 课题一机械设计基础概论 2 1 机械设计的基 本要求 2 2 机械零件设计的基本知识 2 3 机 械工程常用材料 2 4 现代机械设计方法简介 任课教师 及职称 教学方 法 与手段 方法 讲授法 谈话法 讨论法 演示法 参观法 调查法 练习法 实验法 引导发现法 自学辅导法 案例教学法 情境教学法 实训作业法等 手段 常规或现代 多媒体投影 音像资料 各种教具 实物 案例素材文件 等 教学目的与要求 1 了解机械设计的基本要求和机械设计的一般步骤 2 了解机械零件常见失效形式 3 掌握有关机械零件设计和计算的基本概念 4 掌握机械零件的强度判定准则 了解除强度之外其它设计计算准则 5 了解机械零件设计的标准化 系列化及通用化 教学重点 难点 机械零件的强度判定原则 课时分配计划 复习 5 分钟 作业汇报讨论 10 分钟 新课讲授 65 分钟 小结 5 分钟 作业及要求五分 钟 布置作业 2 1 2 2 下次课预习要点 磨损和润滑 实施情况及课后教学效果分析 二单元二单元 机械设计基础概述机械设计基础概述 2 1 机械设计的基本要求 一 机械设计的基本要求 1 机械设计包括以下两种设计 1 应用新技术 新方法开发创造新机械 2 在原有机械的基础上重新设计或进行局部改造 2 机械设计的基本要求 1 实现预定功能 2 满足可靠性要求 3 满足经济性要求 4 操作方便 工作安全 5 造型美观 减少污染 二 机械设计 制造的一般程序 1 机械设计方法大致可分为以下两类 1 现代设计方法 2 常规设计方法 2 机械设计的过程通常可分为以下几个阶段 介绍某机械厂新产品开发控制程序 理解设计过程 1 可行性研究 2 方案设计 3 技术设计 4 施工设计 5 样机试制 6 投产销售 2 2 机械零件设计的基本知识 一 设计机械零件的基本要求 工作可靠并且成本低廉 设计机械零件要注意以下几点 1 合理选择材料 降低材料费用 2 保证良好的工艺性 减少制造费用 3 尽量采用标准化 通用化设计 简化设计过程从而降低成本 形式 二 机械零件工作能力和设计准则 1 失效 在规定的工作条件下机械零件失去了正常工作能力 2 失效形式 1 断裂 有 过载断裂 疲劳断裂 2 过量变形 有 塑性变形 强度失效 弹性变形 刚度失效 3 表面失效 有 疲劳点蚀 磨损 压溃和腐蚀等 4 破坏正常工作条件引起的失效 如 带传动因过载发生打滑 3 设计计算准则 以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件工作能力计算依据的基本原则 1 强度 应力法 或 安全系数法 2 刚度 y y 3 耐磨性 条件性计算 p p 4 散热性 t t 5 可靠性 R NS NT 三 机械零件设计一般步骤 1 根据零件的使用要求 选择零件的类型或结构 2 根据零件的工作条件及对零件的特殊要求 选择合适的材料和热处理方法 3 根据零件的工作情况 确定作用于零件上的载荷 包括建立力学模型 进行载 荷分析和计算 考虑各种因素对载荷的影响及确定零件的计算载荷 4 根据零件可能出现的失效形式 确定计算准则 并计算和确定出零件的基本尺 寸 5 根据工艺性和标准化等要求进行零件的结构设计 6 必要时应对零件进行校核计算 7 绘出零件的工作图 四 机械零件的标准化 1 三化 按规定标准生产的零件称为标准件 将标准规范化称标准化 同一产品 为符合不同的使用条件 在同一基本结构或基本尺寸条件下 规定出 若干个辅助尺寸不同的产品称为产品的系列化 在不同规格的同类产品或不同类产品中采用同一结构和尺寸的零件 部件 称通用 化 2 机械设计中要遵循的 三化 的好处 1 由专门化工厂大量生产标准件 能保证质量 节约材料 降低成本 2 选用标准件可以简化设计工作 缩短产品的生产周期 3 选用参数标准化的零件 在机械制造过程中可以减少刀具和量具的规格 4 具有互换性 从而简化机器的安装和维修 3 我国现行的标准有 国家标准 GB 部颁标准 如机械部标准 JB 冶金部 标准 YB 等 企业标准 出口产品应采用国际标准 ISO 2 3 机械工程常用材料 一 机械零件的常用材料 1 黑色金属 钢 碳素结构钢 碳素工具钢 合金钢 铸铁 灰铸铁 球墨铸铁 可锻铸铁 铸钢 铸造性比铸铁差 但比锻钢和轧制钢好 强度性比铸铁好 但比锻钢和轧制 钢差 2 有色金属 a 铝合金 重量轻 导热导电性较好 塑性好 抗氧化性好 高强度铝合金强度可 与碳素钢相近 铜合金 黄铜 Cu 与 Zn 合金 青铜 Cu 与 Sn 的合金 无锡青铜 Cu 与铝 硅 锰 镍的合金 3 非金属材料 塑料 轻 易加工成形 减摩性好 强度低 可作为普通机械零件 绝缘体 陶瓷 电热性好 硬度高 橡胶 弹性 绝缘性好 常用作弹性元件和密封元件 减震元件 4 复合材料 二 机械零件材料选用的原则 1 使用要求 2 工艺要求 3 经济性要求 2 4 现代机械设计方法简介 近二三十年来 科学技术飞速发展 新技术 新工艺 新材料的不断涌现 微电 子技术 控制技术和计算机技术的发展及其与机械技术的有机结合 有关基础理论研 究的深化 使得机械设计发生了巨大的变化 机械设计从依赖于经验和实物类比 走向科学 理性 系统分析和创新 从单机 走向系统 从静态设计走向动态设计 从单一目标走向多目标 从寻求较佳方案到走 向最优化 在机械设计中 已广泛采用一系列现代设计方法 如计算机辅助设计 优化设计 可靠性设计 动态设计 系统设计 造型设计 反求工程设计 模块化设计等等 使 设计水平有了质的飞跃 机械产品也从单纯机械走向机 电一体化 向着高效能 自 动化 综合化和智能化等方向发展 计算机辅助设计 Computer Aided Design 简称 CAD 简介 机械设计基础 教案 首页 授课时间 月 日 第 3 次课 授课章节 课题一机械设计基础概论 三单元摩擦磨损和润滑 任课教师 及职称 教学方法 与手段 方法 讲授法 谈话法 讨论法 演示法 参观法 调查法 练习法 实 验法 引导发现法 自学辅导法 案例教学法 情境教学法 实训作业法 等 手段 常规或现代 多媒体投影 音像资料 各种教具 实物 案例素材 文件等 教学目的与要求 1 了解摩擦 磨损的现象 2 掌握摩擦 磨损的类型 3 了解磨损的过程及磨损曲线的特点 4 了解润滑的作用及润滑剂的种类 5 了解润滑油和润滑脂的主要性能指标 6 了解润滑剂选用的基本方法 7 了解润滑方法和润滑装置 8 了解常用密封装置及其选择 教学重点 难点 1 摩擦 磨损的基本类型及特点 2 润滑油 润滑脂的特点和基本选用方法 课时分配计划 复习 5 分钟 新课 65 分钟 小结 5 分钟 作业及要求 5 分钟 布置作业 2 8 2 10 下次课预习要点 螺纹连接 实施情况及课后教学效果分析 三单元 摩擦磨损和润滑 一 摩擦 1 摩擦 在正压力作用下的两相接触的物体 接触面间产生抵抗切向滑动阻力的现象称 为摩擦 2 分类 1 按运动形式 滑动摩擦 如轴瓦与轴颈 丝杆与螺母间的摩擦 滚动摩擦 如滚动轴承中滚动体与内 外圈间 滚动螺旋与螺母 齿轮轮齿在节点啮合 时的摩擦 2 按摩擦状态来分 滑动摩擦又分为 干摩擦 流体摩擦 边界摩擦和混合摩擦 二 磨损 1 磨损 摩擦使零件表面材料逐渐损失的现象称为磨损 2 耐磨性 材料抵抗磨损的能力称为耐磨性 3 磨损量 被磨损去的表面厚度称为磨损量 4 磨损过程 一般机械零件的磨损过程分为 磨合阶段 稳定磨损阶段和剧烈磨损阶段 5 磨损类型 1 粘着磨损 这是金属摩擦副中最普遍的一种磨损形式 2 磨粒磨损 这是一种机械磨损 甚为常见 如开式齿轮的磨损 3 疲劳磨损 受变接触应力作用的摩擦副 表面形成疲劳点蚀 小片金属剥落 称为 疲劳磨损 4 腐蚀磨损 金属表面材料与周围介质起化学反应或电化学作用而造成材料脱落 这 是一种机械化学磨损 6 减少磨损的方法 1 满足润滑条件 合理地选择摩擦副的材料 降低表面粗糙度值以及加装防护密封装置 等 2 合理地选择配对材料 采用表面处理 限制摩擦表面的温度 控制压强及采用含有油 性极压添加剂的润滑剂等 均可减轻粘着磨损 3 合理地选择材料及材料的硬度 选择粘度高的润滑油 加入极压添加剂或及减小摩擦 面的粗糙度值等 可以提高抗疲劳磨损的能力 4 良好的润滑 采用表面刷镀处理等 可以提高抗腐蚀磨损的能力 三 润滑 1 润滑的作用 减小摩擦 降低磨损 冷却 吸振 防尘 防止腐蚀 2 对润滑剂的要求 1 较低的摩擦系数 2 良好的吸附和渗入能力 3 有一定的黏度 4 有较高的纯度和抗氧化性 5 没有腐蚀性 6 有良好的导热性和较大的热容量 3 润滑剂的种类 1 液体润滑剂 润滑油 矿物油 合成油 动植物油 其他液体 2 半固体润滑剂 润滑脂 3 固体润滑剂 4 气体润滑剂 4 润滑剂的主要性能指标 5 润滑剂的选用 1 在低速 重载 高温 间隙大的情况下 应选用粘度较大的润滑油 2 在高速 轻载 低温 间隙小的情况下 应选用粘度较小的润滑油 3 润滑脂主要用于速