济南大学教案.docx
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济南大学教案
济南大学教案
2007-2008学年第1学期
学院机械工程学院
教研室机械设计基础
课程名称机械设计基础
课程编号040205
课程类别必修课
授课班级
任课教师机械设计基础课程组
济南大学教务处制
教案1
一、授课题目
绪论
§0-1本课程研究的对象和内容；§0-2本课程在教学中的地位；§0-3机械设计的基本要求和一般过程
二、教学目的及要求
掌握机器、机构、构件和零件的区别与联系；掌握机械设计的基本要求。
了解本课程的重要性；了解机械设计的一般过程。
三、教学重点
机器、机构、构件和零件的定义、区别与联系；机械设计基础课程的重要性；机械设计的要求和一般过程。
四、教学难点
机器、机构、构件和零件的定义、特点、区别与联系；机械设计的一般要求。
五、授课类型
理论课
六、教学方法
多媒体
七、
教
学
过
程
教学内容
设计
思想
教学
模式
教学
行为
详细教学过程和内容
时间
安排
本课程研究的对象和内容
本课程在教学中的地位
机械设计的基本要求和一般过程
结合动画、实例引出概念；结合实例讲分类。
结合视频、动画讲解。
实例讲解
实例讲解
视频、实例、分析
讲授
讨论
讲授
讨论
讲授
1、机器：
是执行机械运动的装置，用来变换或传递能量、物料、信息。
2、内燃机的组成和工作原理
3、工业机器人的构成和工作原理
4、机器的特征
5、机构：
用来传递运动和力的、有一个构件为机架的、用构件间能够相对运动的连接方式组成的构件系统。
6、机构的组成和典型机构
7、机构的特征
8、构件：
每一个独立影响机构功能并能独立运动的单元体。
是运动的单元。
9、构件的特征
10、零件的定义及特征
11、零件的分类
1、高等学校工科学生的一门重要技术基础课；
2、学习专业机械设备课程的理论基础；
3、为从事工艺、运行、管理的技术人员提供必要的基本知识；
4、为日后从事技术革新创造条件。
1、机械设计应满足的基本要求
2、机械设计的一般过程
5分钟
8分钟
5分钟
8分钟
5分钟
8分钟
3分钟
5分钟
5分钟
3分钟
5分钟
5分钟
3分钟
3分钟
5分钟
5分钟
5分钟
10分钟
八、讨论、思考与作业
讨论题：
机器、机构、构件和零件的定义、区别与联系
思考题：
机械设计基础知识的学习对未来工作真的很重要吗？
九、参考资料
《机械创新设计》，张春林、曲继方、张美麟主编，机械工业出版社，1999
《设计方法学》，董仲元、蒋克铸主编，高等教育出版社，1991
十、教学后记
教案2
一、授课题目
第1章平面机构的自由度和速度分析
§1-1运动副及其分类；§1-2平面机构运动简图；§1-3平面机构的自由度；§1-4速度瞬心及其在机构速度分析上的应用。
二、教学目的及要求
掌握平面运动副的分类及其表示方法；掌握平面机构运动简图的绘制；掌握平面机构自由度的计算；理解速度瞬心的定义；了解速度瞬心的求解。
三、教学重点
运动副的分类；机构运动简图的绘制；平面机构自由度的计算；计算平面机构自由度应注意的事项；
四、教学难点
机构运动简图的绘制；平面机构自由度的计算；计算平面机构自由度应注意的事项；
速度瞬心的定义、求法及应用。
五、授课类型
理论课
六、教学方法
多媒体
七、
教
学
过
程
教学内容
设计
思想
教学
模式
教学
行为
详细教学过程和内容
时间
安排
复习前面内容
运动副及其分类
平面机构运动简图
平面机构的自由度
速度瞬心及其在机构速度分析上的应用
结合动画、实例引出概念；结合实例讲分类。
结合视频、动画讲解。
实例讲解
实例讲解
视频、实例、分析
讲授
讲授
讲授
讨论
讲授
1、构件相对参考系的独立运动称自由度。
2、两构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。
3、低副
4、高副
1、表明各机构间相对运动关系的简化图形叫机构运动简图。
2、运动副的表示。
3、构件的表示方法。
4、构件的分类
5、举例说明机构运动简图的绘制方法
1、平面机构自由度的计算公式
2、举例说明机构自由度的计算
3、计算机构自由度的注意事项
1）复合铰链
2）局部自由度
3）虚约束
1、速度瞬心的定义
2、速度瞬心的应用
2分钟
5分钟
3分钟
10分钟
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3分钟
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10分钟
10分钟
5分钟
5分钟
5分钟
2分钟
3分钟
八、讨论、思考与作业
讨论题：
1）高副和低副划分的标准；2）复合铰链与虚约束的区别；
思考题：
直动从动件凸轮机构瞬心的求解；
作业：
P17-P191-11-31-51-61-81-91-101-111-12
九、参考资料
机械原理
十、教学后记
教案3
一、授课题目
第2章平面连杆机构
§2-1平面四杆机构的基本型式及其应用
二、教学目的及要求
理解并掌握平面四杆机构的基本类型和特性。
三、教学重点
铰链四杆机构的定义及组成；含一个移动副的四杆机构的组成；含两个移动副的四杆机构的组成；具有偏心轮的四杆机构；四杆机构的扩展应用。
四、教学难点
含一个移动副的四杆机构的组成；含两个移动副的四杆机构的组成；具有偏心轮的四杆机构。
五、授课类型
理论课
六、教学方法
多媒体
七、
教
学
过
程
教学内容
设计
思想
教学
模式
教学
行为
详细教学过程和内容
时间
安排
复习前面内容
平面四杆机构的基本类型及其应用
重点以实例讲解，结合动画、视频进行分析。
视频、实例、分析
讲授
讨论
1、铰链四杆机构的定义
2、铰链四杆机构的分类
1）曲柄摇杆机构
2）双曲柄机构
3）双摇杆机构
3、含一个移动副的四杆机构
1）曲柄滑块机构
2）导杆机构
3）摇块机构和定块机构
4、含两个移动副的四杆机构
1）两个移动副不相邻
2）两个移动副相邻
3）两个移动副相邻且不与机架关联
3）两个移动副相邻且与机架关联
5、具有偏心轮的四杆机构
6、四杆机构的扩展
3分钟
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10分钟
10分钟
8分钟
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8分钟
3分钟
8分钟
5分钟
4分钟
3分钟
10分钟
5分钟
八、讨论、思考与作业
讨论题：
1、实际生活生产中使用的铰链四杆机构；2、含一个移动副还可以叫四杆机构；
九、参考资料
机械原理
十、教学后记
教案4
一、授课题目
第2章平面连杆机构
§2-2平面四杆机构的基本特性
二、教学目的及要求
理解并掌握铰链四杆机构有整转动副的条件。
掌握曲柄连杆机构的运动特性。
了解按照给定条件设计平面四杆机构的过程和方法。
三、教学重点
铰链四杆机构有整转副的条件；急回特性；压力角和传动角；死点位置；平面机构的设计。
四、教学难点
铰链四杆机构有整转副的条件；急回特性；压力角和传动角；死点位置。
五、授课类型
理论课
六、教学方法
多媒体
七、
教
学
过
程
教学内容
设计
思想
教学
模式
教学
行为
详细教学过程和内容
时间
安排
复习前面内容
平面四杆机构的基本特性
平面四杆机构的设计
总结本结内容，布置作业
结合动画、视频进行分析。
视频、实例、分析
讲授
讨论
1、铰链四杆机构有整转副的条件。
1）最短杆与最长杆的长度之和小于或等于其余两杆长度之和；
2）整转副是由最短杆与其邻边组成的。
3）有整转副的铰链四杆机构有曲柄的条件。
2、曲柄摇杆机构的急回特性。
3、压力角的定义及特点
4、传动角定义
5、机构传动角为零的位置称为死点位置
1、按照给定的行程速度变化系数设计四杆机构
5分钟
15分钟
8分钟
15分钟
15分钟
10分钟
5分钟
10分钟
5分钟
2分钟
八、讨论、思考与作业
讨论题：
1）有整转副的铰链四杆机构就一定有曲柄吗？
2）曲柄摇杆机构的急回特性在实际生产中有什么作用？
思考题：
1）死点存在的条件。
2）死点的存在一定是缺点吗？
作业：
P372-12-32-4
九、参考资料
十、教学后记
教案5
一、授课题目
第3章凸轮机构
§3-1凸轮机构的应用和类型；
§3-2从动件的常用运动规律。
二、教学目的及要求
了解凸轮机构的类型。
掌握凸轮机构的应用条件。
掌握凸轮机构从动件的等速运动和三角函数运动位移线图的绘制方法。
三、教学重点
凸轮机构的优缺点；从动件等速运动和三角函数运动规律的特性；各函数变化曲线的绘制方法
四、教学难点
从动件运动规律函数变化曲线的绘制方法
五、授课类型
理论课
六、教学方法
多媒体
七、
教
学
过
程
教学内容
设计
思想
教学
模式
教学
行为
详细教学过程和内容
时间
安排
凸轮机构概述
凸轮机构的应用和类型
从动件的常用运动规律
结合动画、实例引出概念；
结合视频、动画讲解。
结合实例讲分类和应用。
实例讲解
视频、实例、分析
讲授
讲授
讲授
讨论
1、凸轮机构的结构
2、凸轮机构的作用
3、优点
4、缺点
5、凸轮机构的应用场合
1、按凸轮形状分：
盘形、移动、圆柱凸轮（端面）。
2、按推杆形状分：
尖顶、滚子、平底推杆。
3、按推杆运动分：
直动（对心、偏置）、摆动
4、按保持接触方式分：
力封闭、几何形状封闭
5、应用实例：
1、名词术语：
基圆、推程、回程等
2、从动件运动规律与凸轮轮廓曲线的关系
3、从动件的常用运动规律
1）等速运动
2）简谐运动
3）正弦加速度运动
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5分钟
八、讨论、思考与作业
讨论题：
1）从动件运动规律与凸轮轮廓曲线的关系；2）从动件各运动规律的特性。
作业：
P523-1
九、参考资料
机械原理
十、教学后记
教案6
一、授课题目
第3章凸轮机构
§3-3凸轮机构的压力角；
§3-4图解法设计凸轮轮廓。
二、教学目的及要求
掌握按给定的从动件位移线图绘制直动从动件盘形凸轮工作轮廓。
了解凸轮机构的压力角的特点及影响因素。
三、教学重点
图解法设计凸轮轮廓曲线的步骤与方法；按给定的位移线图绘制凸轮轮廓曲线；凸轮压力角α与基圆半径r0的关系
四、教学难点
按给定的位移线图绘制凸轮轮廓曲线；凸轮压力角α
五、授课类型
理论课
六、教学方法
多媒体
七、
教
学
过
程
教学内容
设计
思想
教学
模式
教学
行为
详细教学过程和内容
时间
安排
凸轮机构的压力角
图解法设计凸轮轮廓
结合实例引出概念；
结合视频、动画讲解。
结合实例讲分类和应用。
实例、分析
讲授
讲授
讨论
1、压力角的概念
2、压力角与作用力的关系
3、压力角与凸轮机构尺寸的关系
1、凸轮廓线设计方法的基本原理
2、直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制
1）对心尖顶直动从动件盘形凸轮
2）偏置尖顶直动从动件盘形凸轮机构
3）对心滚子直动推杆盘形凸轮机构
滚子半径的确定
4）对心平底直动推杆盘形凸轮机构
平底推杆平底尺寸l的确定
3、摆动尖顶推杆盘形凸轮机构
5分钟
10分钟
10分钟
10分钟
10分钟
5分钟
15分钟
15分钟
10分钟
八、讨论、思考与作业
讨论题：
1）理论轮廓与实际轮廓的关系；
2）凸轮机构的压力角的特点及影响因素。
作业：
P523-2
九、参考资料
机械原理
十、教学后记
教案7
一、授课题目
第4章齿轮机构
§4-1齿轮机构的特点和类型；§4-2齿廓实现定角速比传动的条件；§4-3渐开线齿廓；§4-4齿轮各部分的名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸；§4-5渐开线标准齿轮的啮合。
二、教学目的及要求
理解并掌握齿轮机构的特点和类型。
掌握齿廓实现定角速比的条件。
掌握渐开线的形成以及渐开线齿廓的特点。
掌握齿轮各部分的名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸。
三、教学重点
齿轮机构的特点和类型；齿廓实现定角速比的条件；渐开线的形成以及渐开线齿廓的特点；齿轮各部分的名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸。
四、教学难点
渐开线的形成以及渐开线齿廓的特点；
五、授课类型
理论课
六、教学方法
多媒体
七、
教
学
过
程
教学内容
设计
思想
教学
模式
教学
行为
详细教学过程和内容
时间
安排
齿轮机构的特点和类型
齿廓实现定角速比传动的条件
渐开线齿廓
齿轮各部分的名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸
结合实例引出概念；
结合视频、动画讲分类和应用。
结合实例讲解。
结合视频、动画讲解。
结合实例讲解。
实例、分析
讲授
讲授
讨论
讲授
讨论
讲授
讨论
1、齿轮机构的特点
1）优点
2）缺点
2、齿轮机构的类型
1）两轴平行的齿轮机构
2）两轴不平行的齿轮机构
1、齿轮传动的基本要求：
两齿轮的瞬时角速度之比保持不变。
2、齿廓啮合的基本定律：
不论两齿廓在哪一点接触，过接触点的齿廓公法线都与连心线交于固定的一点，此点即节点。
1、渐开线的形成
2、渐开线的特性
3、渐开线齿廓满足定角速比要求
1）证明
2）渐开线齿廓啮合的一些特点
1、齿轮各部分名称和符号
2、齿轮基本参数
3、几何尺寸计算公式
3分钟
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15分钟
5分钟
5分钟
10分钟
10分钟
10分钟
八、讨论、思考与作业
讨论题：
渐开线的形成与性质。
作业：
P714-14-24-34-4
九、参考资料
机械原理
十、教学后记
教案8
一、授课题目
第4章齿轮机构
§4-5渐开线标准齿轮的啮合；§4-6渐开线齿轮的切齿原理；§4-7根切、最少齿数及变位齿轮。
二、教学目的及要求
了解渐开线标准齿轮的正确啮合的条件。
了解渐开线标准齿轮的切齿原理。
了解根切现象产生的原因和避免措施。
了解标准齿轮最少齿数的确定原则。
三、教学重点
渐开线标准齿轮的正确啮合的条件；切齿原理；根切现象产生的原因和避免措施；标准齿轮最少齿数的确定原则。
四、教学难点
根切现象产生的原因和避免措施
五、授课类型
理论课
六、教学方法
多媒体
七、
教
学
过
程
教学内容
设计
思想
教学
模式
教学
行为
详细教学过程和内容
时间
安排
渐开线标准齿轮的啮合
渐开线齿轮的切齿原理
根切、最少齿数及变位齿轮
结合实例引出概念。
结合视频、动画讲解。
结合实例讲分类和应用。
结合视频、动画讲解。
实例、分析
讲授
讲授
讲授
讨论
1、正确啮合条件
渐开线齿轮正确啮合的条件是模数和压力角必须分别相等。
2、标准中心距
3、重合度
1、成形法
1）盘状铣刀
2）指状铣刀
2、范成法
1）齿轮插刀
2）齿条插刀
3）齿轮滚刀
1、根切的成因
2、渐开线标准齿轮不根切的最少齿数Zmin
5分钟
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八、讨论、思考与作业
讨论题：
1）渐开线标准齿轮的正确啮合的条件；
2）根切现象产生的原因和避免措施。
九、参考资料
机械原理
十、教学后记
教案9
一、授课题目
第5章轮系
§5-1轮系的类型；§5-2定轴轮系及其传动比；§5-3周转轮系及其传动比；§5-4复合轮系及其传动比；§5-5轮系的应用；§5-6几种特殊的行星传动简介。
二、教学目的及要求
了解轮系的类型和应用。
掌握定轴轮系和周转轮系的特点及其传动比。
了解复合轮系及其传动比。
了解轮系的应用和特殊的行星传动的应用。
三、教学重点
轮系的类型和应用；定轴轮系的传动比计算方法；周转轮系的传动比计算方法。
四、教学难点
轮系中齿轮的转动方向的确定；定轴轮系的传动比计算；转化轮系的概念；周转轮系的传动比计算方法。
五、授课类型
理论课
六、教学方法
多媒体
七、
教
学
过
程
教学内容
设计
思想
教学
模式
教学
行为
详细教学过程和内容
时间
安排
复习前面内容
轮系的类型
定轴轮系及其传动比
周转轮系及其传动比
复合轮系及其传动比
轮系的作用
几种特殊的行星传动简介
结合动画、实例引出概念；结合实例讲分类。
结合视频、动画讲解。
实例讲解
实例讲解
视频、实例、分析
讲授
讲授
讲授
讨论
讲授
讨论
讲授
讲授
讲授
1、一系列齿轮组成的传动系统为轮系。
2、定轴轮系。
3、周转轮系。
1、传动比的概念。
2、齿轮转动方向的判断。
3、定轴轮系传动比的计算。
4、例题讲解。
1、周转轮系的基础组成。
2、转化轮系。
3、转化轮系中传动比的计算。
4、总结周转轮系传动比的计算方法。
5、例题讲解
1、求解思路
2、例题
1、举例说明各种应用
1、应用简介
2分钟
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5分钟
5分钟
八、讨论、思考与作业
作业：
P855-25-35-45-85-9
九、参考资料
十、教学后记
教案10
一、授课题目
第6章间歇运动机构
§6-1棘轮机构；§6-2槽轮机构；§6-3不完全齿轮机构；§6-4凸轮间歇运动机构
二、教学目的及要求
了解常用间歇运动机构的类型、特点和运用场合。
了解棘轮机构的类型、特点及运用。
了解槽轮机构的类型、特点及运用。
了解不完全齿轮机构的类型、特点及运用。
三、教学重点
常用间歇运动机构的类型、特点和运用场合
四、教学难点
常用间歇运动机构的特点
五、授课类型
理论课
六、教学方法
多媒体
七、
教
学
过
程
教学内容
设计
思想
教学
模式
教学
行为
详细教学过程和内容
时间
安排
棘轮机构
槽轮机构
不完全齿轮机构
凸轮间歇运动机构
结合视频、动画讲解。
结合实例讲分类和应用。
下同。
实例、分析
讲授
讲授
讲授
讲授
1、棘轮机构的组成及其工作原理
2、棘轮机构的类型与应用
3、设计要点
1、槽轮机构的组成及其工作特点
2、槽轮机构的类型与应用
3、槽轮机构的运动系数及运动特性
4、槽轮机构的几何尺寸计算
1、不完全齿轮机构工作原理及特点
2、不完全齿轮机构类型与应用
1、凸轮间歇运动机构工作原理及特点
2、凸轮间歇运动机构类型与应用
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10分钟
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八、讨论、思考与作业
讨论题：
常用间歇运动机构的类型、特点和运用场合。
九、参考资料
机械原理
十、教学后记
教案11
一、授课题目
第9章机械零件设计概述
§9-1机械零件设计概述；§9-2机械零件的强度；§9-3机械零件的接触强度。
二、教学目的及要求
了解机械零件设计的步骤。
掌握机械零件的应力、应变、零件的失效的概念。
掌握机械设计准则。
了解机械零件的接触强度。
三、教学重点
机械零件的应力、应变、零件的失效的概念；掌握机械设计准则。
四、教学难点
应力；应变；零件的失效。
五、授课类型
理论课
六、教学方法
多媒体
七、
教
学
过
程
教学内容
设计
思想
教学
模式
教学
行为
详细教学过程和内容
时间
安排
机械零件设计概述
机械零件的强度
机械零件的接触强度
结合实例引出概念。
结合实例讲解。
结合实例讲解。
实例、分析
讲授
讲授
讨论
讲授
1、机械零件设计应满足的基本要求
2、机械零件的失效
3、机械零件的工作能力
4、机械零件设计的计算准则
5、机械零件设计的一般步骤
1、载荷
1）名义载荷
2）计算载荷
2、强度计算准则
3、应力种类
4、许用应力
5、变应力下的许用应力
1）疲劳曲线
2）影响因素
3）许用应力
6、安全系数
1.失效形式：
疲劳点蚀
2.接触应力的计算
3.接触疲劳强度的判定条件
3分钟
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5分钟
5分钟
5分钟
八、讨论、思考与作业
讨论题：
1）齿轮传动中齿面接触应力可以看成哪类循环变应力？
为什么？
2）一对齿轮单向传动中轮齿弯曲应力可看成哪类循环变应力？
九、参考资料
机械设计
十、教学后记
教案12
一、授课题目
第10章连接
§10-1螺纹参数；§10-2螺旋副的受力分析、效率和自锁；§10-3机械制造常用螺纹；§10-4螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件；§10-5螺纹联接的预紧和防松。
二、教学目的及要求
正确理解螺纹的参数。
了解螺纹副的受力分析、效率和自锁。
掌握机械制造常用的螺纹联结形式、使用场合和优缺点。
掌握螺纹联接的预紧的目的和防松形式。
三、教学重点
螺纹参数；螺旋副的受力分析、效率
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