机械设计基础教案1-16

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1、教 案 2013 - 2014 学年第 1 学期二 级学院（部）_建筑工程学院_ 教 研 室 _基础教研室_ _课程名称及代码 _ 机械设计基础_ _课 程 类 别 _ _学 分 及 总 学 时 _ 48学时_ _授 课 专 业 班 级 建筑环境与设备工程_1101_主 讲 教 师 _白莹莹_ _职 称 职 务 _无_ _ _使 用 教 材 _机械设计基础 陈立德主编山东英才学院教务处制授课时间第 1 周 第 1、2 节课时安排2授课题目(教学章、节或主题)：第1章 机械设计概述教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：本章概括地论述了两大部分：第一部分为关于机械总体设计的概述，第二部分为

2、关于机械零件的设计概述。具体的教学要求如下：1）初步理解机械设计和设计机械零件应满足的基本要求。2）了解机械设计和零件设计的步骤。3）理解机械零件工作能力的判定方法和设计准则。4）了解机械设计的标准化、系列化及通用化教学内容（包括基本内容、重点、难点）：1. 机械设计的基本要求2. 机械设计的内容与步骤3. 机械零件的失效形式及设计计算准则4. 机械零件设计的标准化、系列化及通用化重点：机械设计基本要求及机械零件的失效形式及设计计算准则。难点：从整体上建立起机械设计，尤其是机械零件设计的整体概念。讨论、思考、作业：常见的失效形式有哪几种？参考资料（含参考书、文献等）：濮良贵、纪名刚等.机械设计

3、（第八版）,北京：高等教育出版社,2007.教学过程设计：复习10分钟，授新课60分钟，安排讨论15分钟，布置作业5分钟授课类型： 理论课教学方式： 讲授教学资源： 多媒体 第 1 次课的教学整体安排63备课内容 共 3 页1.1 机械设计的基本要求一台机器进行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器。2）在原有机器基础以上重新设计或进行局部改造，从而改变或提高原有机器的性能。设计质量的高低直接关系到机械产品的性能、价格及经济效益。机械零件是组成机器的基本单元，在讨论机械设计的基本要求之前，我们首先应了解一下设计机械零件的基本要求。1.1.1 设计机械零件的基本要求有二条：可

4、靠，成本低。什么叫可靠，什么叫成本低，说明一下。为此要注意以下三点：1）合理选择材料，降低材料费用。2）保证良好工艺性，减少制造费用。3）尽量采用标准化，通用化设计零件，简化设计过程，从而降低成本。1.1.2 机械设计的基本要求有五条：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。1.2 机械设计的内容与步骤机械设计是一项复杂、细致、创造性和科学性很强的工作，随着科学技术的发展，对设计的理解也在不断深化，设计方法也在不断发展，近年来发展起来的有：“优化设计”，“有限元计算”，“计算机辅助设计”等等。即使如此，常规设计方法仍然是工程技术

5、人员进行机械设计的重要方法，必须要很好掌握，常规设计方法有理论设计、经验设计和模型实验设计等三种。机械设计的过程通常分为以下四个阶段：1） 产品规划阶段 主要工作为提出设计任务和明确设计要求。2） 方案设计阶段 在满足设计任务书中具体要求的前提下，由设计人员构思出各种可行方案进行分析比较，选出较优者。 3） 技术设计阶段 完成机械产品的总体设计、部件设计、零件设计、设计结果以工程图及设计书形式表达出来。4） 制造与试验阶段 进行试运行，发现问题反馈给设计人员，经修改、完善，最后鉴定。与设计机械一样，设计机械零件也需拟定出几种方案，分析比较、选优，那么设计零件的一般步骤如下几点。教材共有五点，分

6、析之。对于不同的零件的工作条件，以上这五点可以有所不同，互相交错，反复进行，不能作机械分割。最后提出一点，什么叫条件性计算，这一点是大家所不大了解的，生疏的，但这是工程实际所需作的。1.3 机械零件的失效形式及设计计算准则失效形式在工程力学中已学过，结合到机械零件应该如何，它的理论基础还是一样的，进行机械零件设计必须要根据零件的失效形式分析失效原因，提出防止或减轻失效的措施，根据不同的失效形式提出不同的设计计算准则。1.3.1 失效形式1） 断裂 常见的有二种：断裂，疲劳断裂，解释一下。2） 过量变形 应力超过屈服极限，发生塑性变形。3） 表面失效 主要有疲劳点蚀、磨损、压溃和腐蚀等形式。4）

7、 破坏正常工作零件引起的失效，例带传动。1.3.2 设计计算准则同一零件对于不同失效形式的承载能力是各不相同的。这个承载能力就是零件的工作能力，它的计算方法就是设计计算准则。下面对以上失效形式，谈一下设计计算准则。1. 强度准则 是零件必须满足的基本计算准则。可分为整体强度，表面强度二种。（1）整体强度的准则 , 或可用安全系数来表示，ss（2）表面强度的准则接触强度HH；挤压强度pp在进行强度计算时，一般有如下两种计算形式1）设计计算 可求出零件的主要几何尺寸。2）校核计算 判断一下是否符合强度条件；已有零件能否承受如此大的载荷，是否安全。2. 刚度准则3. 耐磨性准则4. 散热性准则5.

8、可靠性准则1.4 机械零件设计的标准化、系列化及通用化作一般性介绍，说明其重要性。第 2 次课的教学整体安排授课时间第 1 周 第 1、2 节课时安排2授课题目(教学章、节或主题)：第2章 摩擦、磨损及润滑概述教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：本章主要内容为对摩擦、磨损、润滑、密封的基本问题作简单扼要的介绍。具体的教学要求如下：1）了解摩擦、磨损、润滑、密封的基本概念和四者之间的联系。2）了解干摩擦、流体摩擦、边界摩擦、混合摩擦的特点与区别。3）初步了解磨损的一般规律及各种磨损的机理、物理特征和影响因素。4）了解润滑的作用及润滑剂的主要质量指标。5）了解密封的作用及密封装置。教学内

9、容（包括基本内容、重点、难点）：1. 摩擦与磨损2. 润滑3. 密封方法及装置重点：1）各类摩擦的机理、物理特征及其影响因素 2）各类磨损的机理、物理特征及其影响因素 3）润滑与密封难点：如何根据工作情况，合适地选择润滑剂和密封装置。讨论、思考、作业：按摩擦副表面间的润滑状态，摩擦可分为哪几类？各有何特点？参考资料（含参考书、文献等）：濮良贵、纪名刚等.机械设计（第八版）,北京：高等教育出版社,2007.教学过程设计：复习10分钟，授新课60分钟，安排讨论15分钟，布置作业5分钟授课类型： 理论课教学方式： 讲授教学资源： 多媒体备 课 笔 记 共3 页第2章 摩擦、磨损及润滑概述2.1 摩擦

10、与磨损在人们生活中都存在摩擦与磨损，各种机械零件因磨损失效的占全部失效零件的一半以上。2.1.1 摩擦及其分类在法向力作用下，一个物体相对于另一个物体，有相对运动或运动趋势时，两物体接触面间产生的阻碍物体运动的切向阻力称为摩擦力，这种现象称为摩擦，这一对摩擦物体称为摩擦副。根据二物体接触时润滑状态的不同，可将摩擦状态分为四种情况：放课件（摩擦副的表面润滑状态），一种一种解释一下。1. 干摩擦（图2.1a） 解释后，可得出库仑定律 F=fFN2. 流体摩擦（图2.1b）3. 边界摩擦（图2.1c）4. 混合摩擦（图2.1d）2.1.2 磨损及其过程表面物质在摩擦过程中不断损失的现象称为磨损。一般

11、情况下磨损是有害的。磨损过程，可分为三个阶段，放课件（零件磨损过程），图2.2所示，一个过程，一个过程解释一下。1. 跑合磨损阶段（oa阶段）跑合磨损到一定程度后，表面上尖峰逐渐被磨平，磨损速度却逐渐减慢，这阶段对机械零件而言是十分必要的。2. 稳定磨损阶段（ab阶段）磨损缓慢，磨损稳定下来，零件进入正常工作阶段。3. 剧烈磨损阶段（bc阶段）此阶段的特征为磨损速度及磨损率都急剧增大，直至零件失效。最后指出一点，在跑合结束后，一定要清洗零件，更换润滑油，这样才能正常地进入稳定磨损阶段。2.1.3 磨损分类按照磨损的机理以及零件磨损状态的不同，可分为四种基本类型：粘着磨损、磨粒磨损、表面疲劳磨损

12、（点蚀）、腐蚀磨损，教材中具体说明，略之。2.2 润滑首先说明一下润滑的作用2.2.1 润滑剂的性能与选择润滑剂有几种：油、脂、固体（石墨、二硫化铜）、气体（空气、氢气、水蒸汽）。1. 润滑油为目前使用得最多的润滑剂，有矿物油、合成油、动植物油等，矿物油为应用最广的。物理性能指标为粘度：表示液体流动时其内摩擦阻力的大小，粘度大，内摩擦阻力就越大，液体流动性就越差。粘度有三种表示，解释一下。（1）动力粘度 （2）运动粘度 我国采用的为运动粘度（3）条件粘度（恩氏粘度）E还有一些性能指标，如凝点、闪点、燃点等，表2.1列出。要指出一下：压力、温度对粘度有影响的。2. 润滑脂在润滑油中加入稠化剂（钙

13、、钠、锂、金属皂）而成的脂状润滑剂，又称为黄油。主要物理性能指标为滴点、针入度、耐水性。目前使用最多的为钙基润滑脂，它的耐水性强，耐热性差，还是钠基，锂基的。使用时要注意使用条件，不要乱用，性能列于表2.2之中。3. 固体润滑剂4. 气体润滑剂润滑剂的选用原则为低速、重载、高温、间隙大，应选用粘度大的润滑油；对脂主要用于速度低、载荷大，不需经常加油，使用要求不高或灰尘较高的场合；气体、固体的主要用于高温、高压，防止污染等一般润滑油不能适用的场合。对润滑剂选用一定要严肃对待，不能乱用。2.2.2 润滑方法和润滑装置为了获得良好的润滑效果外，除了正确选择润滑剂外，还应选择适当的润滑方法和相应的润滑

14、装置，具体情况学生自学教材内容，不作讲解。2.3 密封方法及装置学生自学，不作讲解。授课时间第 2 周 第 1、2 节课时安排2授课题目(教学章、节或主题)：1. 机构的组成2. 平面机构的运动简图教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）：本章内容是学习机构设计的基础，为各类机构的运动分析和设计打下一定的基础，同时也为机械系统设计和新机构设计提供了一种结构分析的方法。具体的教学要求如下：1）了解平面机构的基本概念。2）掌握平面机构运动简图的绘制方法。3）熟练掌握平面机构自由度的计算方法，能够准确地识别机构中的局部自由度，复合铰链和虚约束。教学内容（包括基本内容、重点、难点）：1. 1）运动副 2）自由度和运动副的约束