机械设计教案优秀.docx

1、机械设计教案优秀机械设计教案总学时：64其中实验学时：12讲课学时：44， 习题课学时：8第一章：绪论 第二章：机械设计总论 第十章：齿轮传动第三章：机械零件的强度 第十一章：蜗杆传动第五章：螺纹联接 第十二章：滑动轴承第六章：键、花键和销联接 第十三章：滚动轴承第八章：带传动 第十四章：联轴器和离合器第九章：链传动 第十五章：轴 北方工业大学机电学院谭晓兰第一讲（1）绪论【教学目标】1 了解“机械设计”课程的地位和作用；2 了解“机械设计”课程的研究对象、研究内容和学习方法；3 了解机械设计学科的最新发展。【教学重点】1“机械设计”课程的研究对象和研究内容。【教学过程】一、课程的地位和作用1

2、 动画演示：自动生产线中带式运输机.2 展示：带式运输机平面图.3 讨论：带式运输机设计问题.4 讲授：“机械设计”课程的地位和作用.二、研究对象和研究内容1展示：带式运输机平面图. 2讨论：机器的组成，引出机械零部件的基本概念.3讲授：机械零部件的基本概念.4 动画演示：减速器拆装过程.5 讨论：减速器中的机械零部件.6 总结和板书：机械零部件分类.7 讲授和板书：本课程的研究对象和研究内容.三、学习方法 举例：单因素思维和多因素思维的区别.四、学科的最新发展1讲授：发展方向.2举例：科研成果.3演示：成果图片或动画.五、总结和结尾1 总结：机械零部件分类以及本课程的研究对象和研究内容.2

3、结尾：指出本课程根据机械零部件的分类情况，分3大部分展开.第一讲（2）机械设计总论【教学目标】1 了解对机器的主要要求；2 熟悉机械零件的主要失效形式及应满足的基本要求；3 掌握机械零件的计算准则及设计方法；4 熟悉机械设计的一般步骤。【教学重点】1机械零件的主要失效形式及计算准则。【教学过程】一、对机器的主要要求 讲授：对机器提出的主要要求二、研究对象和研究内容1展示：齿轮、轴承等的失效图片 2讲授：失效的基本概念和主要的失效形式3讨论：零件在具体工作条件下发生何种失效形式与哪些因素有关三、设计零件时应满足的基本要求 讲授：设计零件时应满足的基本要求.四、机械零件的计算准则1讨论：如何针对失

4、效形式确定计算准则及相应的设计方法.2讲授：机械零件的几种计算准则.五、机械零件设计的一般步骤1 展示：机械零件设计一般步骤框图.2 讲授：机械零件设计的一般步骤六、总结本章内容比较多，由于学时有限，我们只能做概括介绍，希望同学们课下将本章内容系统复习。第二讲 机械零件的强度【教学目标】1 了解机械零件强度的基本概念；2 了解载荷和应力的分类；3 熟悉材料的疲劳特性；4 熟悉机械零件的强度计算和提高零件疲劳强度的措施。【教学重点】1材料的N疲劳曲线和极限应力线图；2零件的极限应力线图。【教学过程】一、机械零件强度的基本概念 讲授：判断零件强度的基本方式和强度分类；二、载荷和应力的分类1举例说明

5、：静载荷和变载荷的概念 2讨论：名义载荷和计算载荷；3展示：静应力与变应力图示4 讲授：变应力的分类及描述稳定循环变应力的5个参量；5 展示：稳定循环变应力分类图示；6 讨论：非对称、对称、脉动及静应力的循环特性及各参量之间的关系。.三、材料的疲劳特性1讲授：疲劳破坏及其特点；2讲授：材料的疲劳曲线：N疲劳曲线和极限应力线图；3展示：材料的N疲劳曲线并分析各段意义4讲授：材料的极限应力线图及绘制四、机械零件的疲劳强度计算1讲授：零件的极限应力线图2自学与讨论：单向稳定变应力时机械零件的疲劳强度计算五、总结本章内容较多，由于学时有限，我们只介绍疲劳强度计算的一些基本知识。但对于要考研的同学还要对

6、本章内容进行深入自学，因为考研题往往都有这部分的内容。第三讲螺纹联接1【教学目标】1 了解螺纹联接的基本类型以及其间的区别；2 了解螺纹联接拧紧的目的和拧紧力矩的计算方法；3 了解螺纹联接防松的必要性以及防松的基本原理和措施。【教学重点】1螺纹联接类型间的区别；2防松的必要性、基本原理和具体措施。【教学过程】一、螺纹联接的基本类型1 提问：机械零部件分类（引出本部分研究对象联接件）.2讨论：联接件之间的区别（给出联接件分类）.3板书：联接件分类.4展示：螺纹联接的4种基本类型.5 讲授：各类螺纹联接在结构、应用和承载机理方面的区别.二、螺纹联接的拧紧1讲授和板书：螺纹联接拧紧的目的. 2讲授和

7、板书：螺纹联接拧紧力矩的计算.三、螺纹联接的防松1 讨论和板书：螺纹联接防松的必要性.2讲授和板书：螺纹联接防松的基本问题.3 讲授和板书：螺纹联接防松的基本原理和具体方法.4展示：防松的具体方法(图片和动画).四、总结和结尾1 总结：螺纹联接的基本类型及其间的区别；防松的必要性、基本原理、具体方法。2 结尾：指出本部分属螺纹联接的基本知识，以此为基础，应该进一步展开螺纹联接基本设计理论和基本设计方法的学习.第四讲 螺纹联接2（螺栓联接强度计算）【教学目标】1 掌握受剪螺栓（铰制孔螺栓）联接强度计算方法；2掌握受拉螺栓（普通螺栓）联接强度计算方法。【教学难点】1既受预紧力又受工作载荷的受拉紧螺

8、栓联接强度计算。【教学过程】1 讨论：螺栓联接可能的失效形式.一、受剪螺栓联接强度计算1展示：受剪螺栓受力分析图和动画.2讲授和板书：受剪螺栓强度计算公式.3举例：说明受剪螺栓强度计算公式应用.二、受拉螺栓联接强度计算(1) 受拉松螺栓1展示：受拉松螺栓受力分析图. 2讲授：受拉松螺栓受力特点和强度计算公式.3 板书：受拉松螺栓强度计算公式.(2) 只受预紧力紧螺栓1展示：只受预紧力紧螺栓受力分析图.2 讨论：只受预紧力紧螺栓强度计算方法.3讲授：只受预紧力紧螺栓受力特点和强度计算公式.4 板书：只受预紧力紧螺栓强度计算公式.(3) 既受预紧力又受工作载荷的紧螺栓1展示：既受预紧力又受工作载荷

9、的紧螺栓受力分析图以及动画演示.2展示：受拉螺栓联接力变形关系图.3讲授：受拉螺栓联接力变形关系图.4讲授：预紧力、剩余预紧力和工作载荷之间关系的三个基本公式.5板书：预紧力、剩余预紧力和工作载荷之间关系的三个基本公式.6展示：拉力变化图.7讲授和板书：拉力幅计算公式.8讨论：既受预紧力又受工作载荷的紧螺栓强度计算方法.9板书：既受预紧力又受工作载荷的紧螺栓强度计算公式.三、总结和结尾1 总结：螺栓联接承载机理、失效形式、受力特点和强度计算的区别.2 结尾：指出螺栓一般成组使用，关键是求出受力最大螺栓及其载荷.第五讲 螺纹联接3【教学目标】1 掌握螺栓组受力分析的方法；2掌握提高螺栓联接强度的

10、几项措施。【教学重点】1螺栓组受力分析。【教学难点】1受翻转力矩螺栓组的受力分析。【教学过程】1 讨论：科学和假设的关系.2讲授和板书：螺栓组受力分析的任务和假设.一、受拉螺栓组联接受力分析(1) 受拉螺栓组联接受横向力1展示：受力分析图.2讲授和板书：预紧力计算公式.(2) 受拉螺栓组联接受旋转力矩1展示：受力分析图和动画.2讲授和板书：预紧力计算公式.(3) 受拉螺栓组联接受纵向力1展示：受力分析图.2讲授和板书：工作拉力计算公式.(4) 受拉螺栓组联接受翻转力矩1展示：受力分析图和动画.2讲授和板书：最大工作拉力计算公式.二、受剪螺栓组联接受力分析(1)受剪螺栓组联接受横向力1展示：受力

11、分析图和动画.2讲授和板书：工作载荷计算公式.(2) 受剪螺栓组联接受旋转力矩1展示：受力分析图和动画.2讲授和板书：最大工作载荷计算公式.讨论：定量分析和定性分析的关系.三、提高螺栓联接强度的措施(1)改善螺纹牙间载荷分布1 展示：动画演示.2 讲授：螺纹牙间载荷分布的不均匀性.3展示和讲授：改善措施.(2) 避免附加弯曲应力1 举例：附加弯曲应力的危害性.2 展示和讲授：改善措施.(3) 减小应力集中1讲授：应力集中的存在和危害.2 讲授和板书：改善措施.(4) 减小应力幅1讲授和板书：减小应力幅的效果.2讲授和板书：根据应力幅计算公式分析.3讲授和展示：根据力变形关系图分析.四、总结和结

12、尾1 总结：螺栓组联接受不同载荷时受力分析的区别；提高螺纹联接强度的4项措施.2 结尾：螺栓组受力一般均可化为上述基本受力情况的组合，将通过设计实例理解和掌握其综合分析方法.第六讲 螺纹联接习题课【教学目标】1 掌握螺栓组联接力分析和强度计算的基本技能；2进行查阅图表和运用标准的基本训练。【教学重点】1螺栓组受力分析。【教学难点】1根据不同的工作要求综合确定预紧力。【教学过程】1 展示和板书：设计实例（结构、受力和已知条件）.2讨论：受力分析方法和强度条件.二、螺栓组联接受力分析1板书：螺栓总拉力计算公式.2分析：受力分析的基本步骤.3 讲授和板书：力系简化.4讲授和板书：最大工作拉力计算.5

13、讲授和板书：由不滑移条件和不离缝条件联合确定预紧力.6 练习：图表查阅和系数选取.7讲授和板书：螺栓总拉力计算.二、螺栓参数确定1讲授和板书：螺栓直径计算.2讲授和板书：螺栓标准直径选取.三、挤压强度校核1讲授和板书：挤压强度计算公式.四、应力幅校核1讲授和板书：应力幅计算公式.五、总结和结尾1 总结：本设计实例为3种基本受力情况的组合，设计的核心工作是受力分析，其中考虑多种工作要求综合确定预紧力是解决问题的关键.2 结尾：通过本设计实例基本掌握螺栓联接的设计方法，还有许多其它类型联接的设计方法有待于学习和掌握.第七讲 键、花键和销联接【教学目标】1 了解键联接的主要类型和应用特点；2掌握平键

14、联接的强度校核方法；3 了解花键联接的类型、特点和应用；4了解销联接的类型、特点和应用。【教学重点】1平键联接的强度校核方法。【教学过程】 提问：联接类型.一、键联接(1) 分类1讲授和板书：键联接分类.2 展示：平键联接结构图.3讲授和板书：平键联接承载机理和应用特点.4展示：半圆键联接结构图.5讲授和板书：半圆键联接承载机理和应用特点.6展示：楔键联接结构图.7讲授和板书：楔键联接承载机理和应用特点.8展示：切向键联接结构图.7讲授和板书：切向键联接承载机理和应用特点.(2) 平键联接的强度校核1展示：受力分析图.2讲授和板书：失效形式和强度校核公式.二、花键联接1 讨论：平键联接的优缺点

15、.2讲授和板书：花键联接的优缺点.3 展示：花键联接基本类型图.4 讲授和板书：花键联接分类.5 展示：花键联接定心方式图.6讲授和板书：花键联接定心方式.三、销联接(1) 销联接功用1讲授和板书：销联接功用.(2) 销联接分类1展示：销联接基本类型图.2讲授和板书：销联接分类、特点和应用.四、总结和结尾1 总结：键联接的结构、特点和应用，平键联接强度校核.2 结尾：螺栓联接、键、花键和销联接均属可拆联接.尚有其它几类可拆联接以及不可拆联接也在工程中获得广泛应用，需要了解.第八讲 带传动1(带传动基础知识和基本理论)【教学目标】1 了解带传动的类型、特点和应用情况；2熟悉普通V带的结构和标准；

16、3 掌握带传动工作原理、受力分析和应力分布、弹性滑动和打滑等基本理论；4掌握带传动的失效形式和计算准则、承载能力确定方法。【教学重点】1带传动的基本理论。【教学难点】1弹性滑动和打滑。【教学过程】 提问：机械零部件分类.总结：机械传动基本类型.一、带传动概述(1) 特点和应用1展示：带传动动画.2讲授和板书：带传动优缺点.3展示：带传动应用动画.4讲授：带传动应用特点.(2) 带传动分类1讲授和板书：带传动基本类型.2展示和讲授：各类带传动的结构和应用特点.(3) V带的结构、型号和长度1展示和讲授：V带的基本结构.2讲授和板书：V带的型号和长度.二、带传动基本理论(1) 带传动工作原理1展示

17、和讲授：带传动工作原理.(2) 受力分析.1 展示：受力分析图.2讲授和板书：有效拉力及最大有效拉力计算公式.3讲授和板书：最大有效拉力计算公式推导(包括欧拉公式推导).(3) 应力分析1 展示：应力分布图.2讲授和板书：拉应力.3讲授和板书：离心应力.4 讲授和板书：弯曲应力.5讲授和板书：总应力计算公式和最大应力作用位置.6动画演示：带传动总应力分布.(4) 弹性滑动和打滑1 展示：应力分布图.2讲授和板书：弹性滑动现象及其后果.3展示：接触弧组成图.4 讲授和板书：打滑及其后果.5讲授和板书：弹性滑动和打滑的关系和区别.6动画演示：弹性滑动和打滑现象.(5) 失效形式和计算准则1讨论和板

18、书：带传动失效形式.2讲授和板书：带传动计算准则.(6) 承载能力确定1讲授和板书：带传动传递功率计算公式推导.三、总结和结尾1 总结：以上为关于带传动的基础知识和基本理论，其中力和应力分析以及弹性滑动和打滑为其核心内容.2 结尾：带传动的设计方法将以上述基本理论为基础而展开.第九讲 带传动2(带传动设计和张紧装置)【教学目标】1 掌握带传动设计参数选择和计算方法；2了解带传动张紧的原因和张紧装置。【教学重点】1带传动设计参数选择和计算方法。【教学过程】 提问：带传动应力分布、弹性滑动和打滑、失效形式和计算准则.讨论：多未知量问题的求解特点.一、带传动设计(1) 参数选择1讲授和板书：最小带轮

19、直径选择.2讲授和板书：带速选择.3讲授和板书：中心距选择.4展示：带传动几何关系图.5讲授和板书：小带轮包角计算公式.6 讨论和板书：小带轮包角选择原则.7讲授和板书：初拉力选择原则.(2) 带型号、长度和根数确定1讲授和板书：带型号确定原则.2展示和讲授：各类带传动的结构和应用特点.3展示：带传动几何关系图.4讲授和板书：带长计算公式及其确定方法.5讲授和板书：根数确定方法和计算公式.二、带传动张紧1讲授和板书：张紧原因.2讲授和板书：张紧方法.3展示：张紧装置图.4讲授和板书：张紧轮位置选择.三、总结和结尾1 总结：以上为带传动的设计方法，其中参数选择是关键.2 结尾：依据上述设计方法，

20、我们将完成带式运输机中带传动的设计计算工作.第十讲 带传动习题课【教学目标】1 掌握机械传动装置总体设计的基本方法；2掌握带传动设计计算的基本技能；3进行查阅图表和运用标准的基本训练。【教学重点】1带传动设计计算能力训练。【教学过程】1 展示和板书：设计实例（结构、受力和已知条件）.2讨论：机械传动装置的一般设计步骤.一、传动装置总体设计1讲授和板书：电机选择.2讲授和板书：总传动比确定及其分配.3 讲授和板书：运动学计算.二、带传动设计1分析和板书：带传动设计已知条件.2讲授和板书：带型号确定.3讲授和板书：带轮直径确定.4 讨论：带速不合适如何调整.5讲授和板书：带长、中心距和包角确定.6

21、讨论：包角不合适如何调整.7讲授和板书：带根数确定.8讲授和板书：带初拉力和压轴力确定.三、总结和结尾1 总结：以上为带传动的一般设计过程，其中关键是参数选择，设计参数调整能力是重要的设计技能.2 结尾：带式运输机中带传动部分已经设计完成，尚有齿轮传动和链传动有待于设计.第十一讲 链传动【教学目标】1 熟悉链传动的类型、特点和应用情况；2 掌握链传动的运动特性；3 掌握套筒滚子链的设计计算方法；4 熟悉链传动的布置和张紧方法。【教学重点】1链传动的运动特性和设计计算。【教学过程】 提问：机械传动分类.总结：链传动的应用实例.一、链传动概述(1) 特点和应用1、录像：链传动的特点2讲授和板书：链

22、传动优缺点.3展示和讲授：链传动应用实例动画演示和应用特点.(2) 链传动分类1讲授和板书：链传动基本类型.2展示：各类链传动结构图片.3讲授：各类链传动的结构和应用特点.(2)传动链的结构特点1录像：滚子链结构2展示：套筒滚子链传动结构图和接头形式图.3讲授和板书：套筒滚子链的结构和接头形式.4录像：齿形链结构二、链传动的运动特性(1) 运动不均匀性1展示：运动不均匀性分析模型图.2讲授和板书：链传动的运动不均匀性.3展示：链传动的运动不均匀性动画演示.4讲授和板书：运动不均匀性影响因素.(2) 动载荷1讲授和板书：链传动的动载荷.2讲授和板书：动载荷影响因素.三、滚子链的设计计算(1) 参

23、数选择1讲授和板书：传动比选择.2讲授和板书：链轮齿数选择.3展示：跳链动画演示.4讲授和板书：节距选择.5讲授和板书：中心距和链节数选择.(2) 失效形式和许用功率曲线图1讲授和板书：失效形式.2展示和讲授：许用功率曲线图.(3) 设计计算公式1讲授和板书：强度校核公式.2讲授和板书：静强度校核公式.3讲授和板书：受力分析.四、链传动的布置和张紧方法(1) 链传动的布置1展示：链传动的布置方式图.2讲授和板书：链传动的布置原则.(2) 张紧方法1讲授和板书：张紧目的.2讲授和板书：张紧方法.五、总结和结尾1 总结：本章主要介绍了链传动的运动不均匀性、动载荷、参数选择和设计计算方法.2 结尾：

24、传动尚需支撑于轴和轴承等轴类零件上才可以实现.第十二讲 （1）齿轮传动1(齿轮传动概述和材料、失效及计算准则)【教学目标】1 熟悉齿轮传动的类型、特点和应用情况；2 掌握齿轮传动的材料、失效形式和计算准则。【教学重点】1齿轮传动的材料、失效形式和计算准则。【教学过程】 提问：机械传动分类.总结：机械传动最主要类型.一、齿轮传动概述(1) 特点和应用1讲授和板书：齿轮传动优缺点.2展示和讲授：齿轮传动应用实例和应用. (2) 齿轮传动分类1讲授和板书：齿轮传动基本类型.2展示：各类齿轮传动动画演示.3讲授：各类齿轮传动的结构和应用特点.二、齿轮传动材料、失效形式和计算准则(1) 齿轮传动材料1讲

25、授和板书：齿轮传动材料的基本要求.2讲授和板书：各类齿轮材料及其应用特点.(2) 失效形式1讲授和板书：齿轮传动的失效形式.2展示：齿根折断形成机理动画以及实例照片.3讲授和板书：齿根折断形成机理、特征及其分类.4展示：齿面点蚀形成机理动画以及实例照片.5讲授和板书：齿面点蚀形成机理、特征及其分类.6展示：齿面胶合实例照片.7讲授和板书：齿面胶合形成机理及特征.8展示：齿面磨损实例照片.9讲授和板书：齿面磨损形成机理及特征.10展示：齿面塑性变形形成机理动画以及实例照片.11讲授和板书：齿面塑性变形形成机理及特征.(3) 计算准则1讲授和板书：齿轮传动设计计算准则.三、总结和结尾1 总结：齿轮

26、传动的材料、失效形式和计算准则.2 结尾：以后的强度设计将针对相应的失效形式，根据计算准则展开.第十二讲 （2）齿轮传动2(受力分析和计算载荷)【教学目标】1 掌握齿轮传动受力分析的基本方法；2 掌握齿轮传动计算载荷的基本概念、各种载荷系数的影响因素及确定方法。【教学重点】1齿轮传动受力分析和计算载荷。【教学过程】讨论：齿轮传动强度设计的基础是受力分析.一、齿轮传动受力分析(1) 直齿圆柱齿轮传动受力分析1展示：直齿圆柱齿轮传动受力分析动画.2讲授和板书：直齿圆柱齿轮传动受力计算公式及其方向判断规则.3例题1：一级直齿圆柱齿轮传动受力分析示例 (2) 斜齿圆柱齿轮传动受力分析1展示：斜齿圆柱齿

27、轮传动受力分析动画.2讲授和板书：斜齿圆柱齿轮传动受力计算公式及其方向判断规则.3例题2：一级斜齿圆柱齿轮传动受力分析示例4例题3：两级斜齿圆柱齿轮传动受力分析示例(3) 直齿锥齿轮传动受力分析1展示：直齿锥齿轮传动受力分析动画.2讲授和板书：直齿锥齿轮传动受力计算公式及其方向判断规则.3例题4：一级直齿锥齿轮传动受力分析示例4例题5：圆锥圆柱齿轮传动受力分析示例二、齿轮传动的计算载荷1讲授和板书：齿轮传动计算载荷的概念和计算公式.2讲授和板书：使用系数考虑的基本因素及其确定方法.3讲授和板书：动载系数考虑的基本因素及其确定方法.4讲授和板书：齿间载荷分配系数考虑的基本因素及其确定方法.5讲授

28、和板书：齿向载荷分布系数考虑的基本因素及其确定方法.6 展示：齿轮传动偏载现象动画演示.三、总结和结尾1 总结：齿轮传动的受力分析要点和计算载荷考虑的基本因素.2 结尾：受力分析的结果将带入强度公式进行强度计算.第十三讲 齿轮传动3(直齿圆柱齿轮传动强度计算)【教学目标】1 掌握直齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度计算公式的力学模型、推导思路及应用注意事项；2掌握直齿圆柱齿轮传动齿根弯曲疲劳强度计算公式力学模型、推导思路及应用注意事项。【教学重点】1直齿圆柱齿轮传动强度计算。【教学过程】提问：齿轮传动设计计算准则.一、齿面接触疲劳强度(1) 公式推导1展示：赫兹接触模型动画演示.2讲授和板书：赫兹

29、接触应力计算公式.3展示：赫兹接触应力变化规律动画演示.4讲授和板书：计算特征点.5展示：计算模型图.6讲授和板书：齿面接触疲劳强度计算公式推导.(2) 应用说明1分析和板书：中心距和分度圆直径对接触疲劳强度的影响.2分析和板书：齿面硬度对接触疲劳强度的影响.二、齿根弯曲疲劳强度(1) 公式推导1讲授和板书：基本假设.2展示：弯曲应力计算模型动画演示.3讲授和板书：齿根弯曲应力计算公式推导.(2) 应用说明1分析和板书：模数对齿根弯曲应力的影响.三、总结和结尾1 总结：直齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度和齿根弯曲接触疲劳强度公式的推导过程及其应用注意事项.2 结尾：上述公式可以直接用于工程实际解决具体设计问题.第十四讲（1） 齿轮传动4(斜齿轮强度计算和锥齿轮传动)【教学目标】1 掌握斜齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度以及齿根弯曲疲劳