机械设计教案.docx
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机械设计教案.docx
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机械设计教案
河北工程大学教师授课教案
学院(部):
机电学院 教师姓名:
关志刚 授课时间:
课程名称
机械设计
授课专业班级
机04汽车与工程机械方向
授课内容
§1-1机械工业在现代化建设中的作用;§1-2机器的基本组成要素;§1-3本课程的内容、性质与任务。
授课学时
1
教学目的
1、明确机械设计1的重要作用;零件设计在机械设计中的地位;
2、了解课程的内容、性质、特点、与先修课及后续课之间的关系,以及相应的学习方法。
教学重点
机器的基本组成要素和机械零件的分类;本课程的内容、性质与任务。
教学难点
教具和媒体使用
多媒体授课
教学方法
通过现场与实物教学
教
学
过
程
主要说明三个问题,即:
通过本课程的学习我们将要学到些什么?
为什么要学习这门课程?
以及如何学好本课程?
即“学什么?
”、“为什么学?
”及“如何学?
”三个问题。
然后先介绍第一个问题,从而引出小标题“本课程研究的对象及内容”。
课堂以多媒体讲授为主,辅以教具。
应寻找几个应用实例,活跃课堂气氛。
讲授新
进展内容
课后总结
河北工程大学教师授课教案
学院(部):
机电学院 教师姓名:
关志刚 授课时间:
课程名称
机械设计
授课专业班级
机04汽车与工程机械方向
授课内容
第二章机械设计概论
授课学时
2
教学目的
1、认识机器及其组成要素。
2.了解机器设计的基本原则和程序等。
3.了解机械零件设计的主要要求和方法、机械零件材料及其选用。
4.对机械设计领域的发展趋势有所了解。
教学重点
机械零件设计的主要要求和方法、机械零件材料及其选用
教学难点
设计时从全局的观点出发考虑本章各节内容的联系。
教具和媒体使用
多媒体授课
教学方法
采用多媒体课件课堂讲授为主,用动画演示几种常用的机器的组成。
教
学
过
程
§2-1机器的组成;§2-2设计机器的一般程序于;§2-3对机器的主要要求;§2-4机械零件的主要失效形式;§2-5设计机械零件时应满足的基本要求;§2-6机械零件的设计准则;§2-7机械零件的设计方法;§2-8机械零件设计的一般步骤;§2-9机械零件的材料及其选用;§2-10机械零件设计中的标准化;§2-11机械设计现代方法简介
讲授新
进展内容
课后总结
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课程名称
机械设计
授课专业班级
机04汽车与工程机械方向
授课内容
第三章机械零件的强度
§3-1材料的疲劳特性
授课学时
2
教学目的
1、了解疲劳曲线与极限应力曲线的来源、意义及用途。
2、掌握通过材料的基本机械性能(
)绘制零件极限应力简化线图;
教学重点
极限应力曲线的意义及应用(在不同循环特性下)
教学难点
极限应力曲线的意义及应用(在不同循环特性下)
教具和媒体使用
多媒体授课
教学方法
采用多媒体课件课堂讲授为主。
讲解例题,课堂提问,布置思考题。
教
学
过
程
§1材料的疲劳特性
1)应力循环特性;
2)
疲劳曲线;
3)材料的极限应力线图
4)零件的极限应力线图
首先介绍零件的失效形式,以及应力循环特性。
强调在进行强度计算时的极限应力线图是利用很少的几个实验数据近似地求得在工程应用上足够精确的极限应力线图。
这一思想具有普遍意义。
说明零件的极限应力线图源于材料极限应力线图,主要考虑综合影响系数
对应力幅的影响;介绍
的意义及查表方法;在一个已知的工作应力点条件下,对应不同的应力变化规律,可以有不同的极限应力,据此引出三种典型应力变化规律情况下的极限应力计算方法。
讲授新
进展内容
课后总结
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机电学院 教师姓名:
关志刚 授课时间:
课程名称
机械设计
授课专业班级
机04汽车与工程机械方向
授课内容
§2机械零件的疲劳强度计算
授课学时
2
教学目的
1、学会单向稳定变应力时的强度计算方法;
2、学会双向变应力时的强度校核方法;
教学重点
单向稳定变应力时的强度计算方法
教学难点
双向变应力时的强度校核方法
教具和媒体使用
多媒体授课
教学方法
以多媒体课件讲解为主,讲解例题,课堂提问,布置思考题。
教
学
过
程
1、教学内容:
§2机械零件的疲劳强度计算
1)单向稳定变应力时的疲劳强度计算;
2)双向稳定变应力时的疲劳强度计算;
2、教学方法
讲清楚单向不稳定变应力时的疲劳强度计算的依据是疲劳损伤累积假说,是一个基于能量观点的假说。
注意其公式反映了总和损伤率的统计关系,与真实的实验数据有一定的差距,作为概念在工程上还是可用的。
单向稳定变应力在工程上还是少见的,但其计算方法是基础。
据此引出双向稳定变应力时的疲劳强度计算的方法。
讲授新
进展内容
课后总结
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关志刚 授课时间:
课程名称
机械设计
授课专业班级
机04汽车与工程机械方向
授课内容
第五章螺纹联接
§5-1螺纹;§5-2螺纹联接的类型和标准联接件,;§5-3螺纹联接的预紧;§5-4螺纹联接的防松。
授课学时
2
教学目的
1、理解联接的基本知识,理解机械静联接、机械动联接、可拆联接、不可拆联接。
2、掌握螺纹的类型、特性、标准、结构、应用和螺纹的主要参数。
3、掌握螺纹联接的类型和应用,认识各种标准联接件。
4、理解螺纹联接的预紧和防松。
教学重点
螺纹的主要参数;常用的防松方法
教学难点
螺纹联接的预紧力矩T的确定;防松的根本问题
教具和媒体使用
多媒体授课
教学方法
利用多媒体,结合图片、图象及教具进行讲授。
教
学
过
程
从“联接”术语讲起,讲解联接的普遍性、重要性,介绍各种联接,讲解联接的分类。
讲清螺纹按不同的方法分类。
螺纹的主要参数应重点讲授,要求学生掌握螺纹的主要参数的含义、代表符号及应用场合。
利用多媒体上的图详细讲解螺纹联接的四种基本类型,三个变种(地脚、吊环和T型槽螺栓),讲解其结构特点、作用与应用场合。
讲解标准联接件时最好多媒体上的图或拿些实物,讲些实例,以使课堂生动。
讲解预紧时,在讲解力矩T后,要详细说明实际生产中是怎样控制预紧力矩T的。
强调防松根本问题,详细讲解常用的防松方法。
讲授新
进展内容
课后总结
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课程名称
机械设计
授课专业班级
机04汽车与工程机械方向
授课内容
§5-5螺纹联接的强度计算
授课学时
2
教学目的
1、熟练掌握松螺纹联接的强度计算。
2、熟练掌握仅受预紧力的紧螺栓联接的强度计算。
3、熟练掌握受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接。
教学重点
各种受力情况下螺栓联接的强度计算。
教学难点
受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接的强度计算。
教具和媒体使用
多媒体授课
教学方法
利用多媒体,结合图片、图象及教具进行讲授。
教
学
过
程
首先讲解螺纹联接失效形式和原因,再讲解各种受力情况下螺栓联接的强度计算。
对于松螺栓联接结合松螺栓联接图(如吊钩螺栓),说明工作前螺栓不拧紧,无F0,只有工作载荷F起拉伸作用。
松螺栓联接的强度条件。
对于仅受预紧力的紧螺栓联接结合图,说明工作前有预紧力F0和拧紧力矩T作用下,预紧力F0→产生拉伸应力σ,螺纹摩擦力矩T1→产生剪应力τ,为复合应力状态。
仅螺栓连接强度条件。
对于受预紧力和工作拉力的紧螺栓联接,结合单个紧螺栓联接受力变形图,说明:
(a)螺母未拧紧(b)螺母已拧紧栓杆受拉F0→
凸缘受压F0→
;(c)承受工作载荷栓杆总伸长量
——总载,被联接件总压缩量
——残余预紧力,然后按总载荷进行强度计算。
对于承受工作剪力的紧螺栓联接,按剪切和挤压强度计算。
讲授新
进展内容
课后总结
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课程名称
机械设计
授课专业班级
机04汽车与工程机械方向
授课内容
§5-6螺栓组联接的设计
授课学时
2
教学目的
1、掌握螺栓组联接的结构设计。
2、熟练掌握螺栓组联接的受力分析。
教学重点
螺栓组联接的受力分析
教学难点
螺栓组联接的受力分析
教具和媒体使用
多媒体授课
教学方法
利用多媒体,结合图片、图象及教具进行讲授。
教
学
过
程
螺栓组联接的结构设计的主要目的是:
合理地确定联接接合面的几何形状和螺栓的布置形式;力求各螺栓和联接接合面受力均匀;便于加工和装配。
a)接接合面的几何形状通常设计成轴对称的简单几何形状,如圆、环、距、框、三角形等。
b)螺栓的布置应使各螺栓受力合理。
c)螺栓的排列应有合理的间距、边距。
d)分布在同一圆周上的螺栓数目,应成4、6、8等偶数。
e)避免螺栓承受附加的弯曲载荷。
螺栓组联接的受力分析,包括:
受横向载荷的螺栓组联接;受转矩的螺栓组联接,普通螺栓和铰制孔螺栓;受轴向载荷的螺栓组联接;受倾覆力矩的螺栓组联接。
讲授新
进展内容
课后总结
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课程名称
机械设计
授课专业班级
机04汽车与工程机械方向
授课内容
§5-7螺纹联接件的材料及许用应力;§5-8提高螺纹联接强度的措施;设计举例
授课学时
2
教学目的
1、掌握螺纹联接件的材料选用及许用应力的计算。
2、掌握提高螺纹联接强度的措施。
教学重点
提高螺纹联接强度的措施
教学难点
提高螺纹联接强度的措施
教具和媒体使用
多媒体授课
教学方法
利用多媒体,结合图片、图象及教具进行讲授。
教
学
过
程
对于螺纹联接件的材料及许用应力,将清按材料的机械性能,把螺栓、螺母分级,并以数字表示;所依据机械性能为抗拉强度极限,注意:
选择对螺母的强度级别应低于螺栓材料的强度级别,螺母的硬度稍低于螺栓的硬度(均低于20~40HB)
提高螺栓联接强度的措施:
影响联接强度的因素很多,如材料、结构、尺寸、工艺、螺纹牙间、载荷分布、应力幅度、机械性能,而螺栓联接的强度又主要取决于螺栓的强度。
具体措施为:
1、降低螺栓应力幅(a)由前知,a↓,△F↓a)降低螺栓刚性措施:
用竖心杆、细长杆、柔性螺栓联接等。
b)被联接件刚性措施:
采用高硬度垫片、或直接拧在铸铁。
2、改善螺纹牙间载荷分布不均状况a)悬置螺母——强度↑40%(母也受拉,与螺栓变形协调,使载荷分布均匀)b)环槽螺母——强度↑30%(螺母接近支承面处受拉)c)内斜螺母——强度↑20%(接触圈减少,载荷上移)d)(b)(c)结合螺母——强度↑40%e)不同材料匹配——强度↑40%
3、减小应力集中的影响
4、减小应力集中的影响
5、(工艺方法)采用合理的制造工艺
讲授新
进展内容
课后总结
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机电学院 教师姓名:
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课程名称
机械设计
授课专业班级
机04汽车与工程机械方向
授课内容
第六章键、花键、无键联接和销联接
授课学时
2
教学目的
1、键联接的主要类型及应用特点,掌握键的类型及尺寸的选择方法,并能对平键联接进行强度校核计算。
2、了解花键联接的类型、特点和应用。
3、对无键联接和销联接的类型、特点和应用有一定的了解。
教学重点
键与花键的类型、尺寸选择和强度校核方法。
教学难点
键与花键的类型、尺寸选择和强度校核方法。
教具和媒体使用
多媒体授课
教学方法
课堂以多媒体讲授为主,辅以教具。
教
学
过
程
首先介绍键联接的类型及应用,重点讲授平键联接的尺寸选择及强度计算。
在平键联接的强度计算时,应注意:
1)平键联接受力情况只是为了计算方便而进行的一个简化模型,即认为载荷在键的两侧工作面上均匀分布,实际情况并非如此;2)由于静联接和动联接的失效形式不同,因而计算准则也不同,而对于静联接和动联接,强度计算公式中的主要区别在于许用应力不同,在确定许用应力是应注意,P和p应为联接中最弱材料的许用值。
花键联接重点介绍其特点、类型及应用。
无键联接和销联接结合图形只作简单介绍。
讲授新
进展内容
课后总结
河北工程大学教师授课教案
学院(部):
机电学院 教师姓名:
关志刚 授课时间:
课程名称
机械设计
授课专业班级
机04汽车与工程机械方向
授课内容
第六章键、花键、无键联接和销联接
授课学时
2
教学目的
键联接的主要类型及应用特点,掌握键的类型及尺寸的选择方法,并能对平键联接进行强度校核计算。
了解花键联接的类型、特点和应用。
对无键联接和销联接的类型、特点和应用有一定的了解。
教学重点
键与花键的类型、尺寸选择和强度校核方法。
教学难点
键与花键的类型、尺寸选择和强度校核方法。
教具和媒体使用
多媒体授课
教学方法
课堂以多媒体讲授为主,辅以教具。
教
学
过
程
首先介绍键联接的类型及应用,重点讲授平键联接的尺寸选择及强度计算。
在平键联接的强度计算时,应注意:
1)平键联接受力情况只是为了计算方便而进行的一个简化模型,即认为载荷在键的两侧工作面上均匀分布,实际情况并非如此;2)由于静联接和动联接的失效形式不同,因而计算准则也不同,而对于静联接和动联接,强度计算公式中的主要区别在于许用应力不同,在确定许用应力是应注意,P和p应为联接中最弱材料的许用值。
花键联接重点介绍其特点、类型及应用。
无键联接和销联接结合图形只作简单介绍。
讲授新
进展内容
课后总结
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课程名称
机械设计
授课专业班级
机04汽车与工程机械方向
授课内容
第八章带传动
§1概述、§2带传动的工作情况分析(Ⅰ)
授课学时
2
教学目的
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;3、掌握带传动工作原理、受力分析和应力分布情况,并由此掌握V带传动的疲劳失效。
教学重点
带传动的工作原理、受力分析、应力分布情况。
教学难点
有效拉力及柔韧体摩擦的欧拉公式。
教具和媒体使用
多媒体授课
教学方法
课堂以多媒体讲授为主,辅以教具。
教
学
过
程
对带传动的工作原理,重点是从本质上讲清楚带传动是一种摩擦传动,同时明确靠摩擦传递动力时,摩擦面间一定要有足够的正压力,而带与带轮间的正压力是靠把带张紧而产生的。
对各种带传动的特点,要着重讲解平带传动与V带传动的特点并加以比较。
对V带的结构,应着重说明各种V带的结构特点并加以比较;特别要强调说明,V带的工作面是两个侧面,因而与平带相比,在同样的张紧力下,带与带轮间能产生较大的正压力及摩擦力,所以能传递较大的圆周力。
这也是该部分教学内容的落脚点。
带传动的受力情况分析,其核心就是要找出紧边拉力F1、松边拉力F2、初拉力F0、有效拉力Fe的关系式。
特别要讲清楚以下几点:
①带工作时带的两边即产生拉力差,绕上主动轮的一边拉力增大而成紧边,绕出主动轮的一边拉力减小而成松边,而且紧边拉力的增加量应等于松边拉力的减少量。
有效拉力Fe等于带与带轮整个接触面上的总摩擦力Ff②柔韧体摩擦的欧拉公式是在具有打滑趋势时摩擦力达到极限值的条件下推导出来的。
在一定的F1/F2的条件下,F1与F2的具体数值取决于初拉力F0的大小,故F0对传动有很大的作用。
③最大有效拉力Fec的大小取决于初拉力F0、包角摩擦系数f的大小。
而实际有效拉力的数值是由传递的功率P和带的速度v决定的。
讲解带的应力分析要注意以下几点:
①分析带在工作时的各种应力,包括拉应力、弯曲应力b、离心应力c的分布情况。
特别是对带工作时应力大小和变化情况以及最大应力发生的位置要做重点介绍。
②弯曲应力b与带的厚度h和带轮直径D有关,这就是要限制h/D,特别是要限制小带轮直径D1的原因。
③离心应力c实际上是由离心力(惯性力)引起的拉应力的增量。
其根本原因在于带绕带轮作等速圆周运动时,必须有一个使带连续向轮心弯转的力,以产生向心加速度,因而就必然产生一个与该力方向相反的离心力。
这个离心力就产生了带中的拉应力增量,即称为离心应力。
离心应力与带的线密度和带的速度有关,这就是需要限制带速的原因。
讲授新
进展内容
课后总结
河北工程大学教师授课教案
学院(部):
机电学院 教师姓名:
关志刚 授课时间:
课程名称
机械设计
授课专业班级
机04汽车与工程机械方向
授课内容
§2带传动的工作情况分析(Ⅱ)、§3V带传动的设计计算(Ⅰ)
授课学时
2
教学目的
1.通过带传动的运动特性分析,掌握V带传动的运动学特点(弹性滑动)及失效形式之打滑;
2.掌握V带传动的综合失效形式及设计准则;
3.熟悉带轮结构以及常用的带传动张紧装置;
4.学会V带传动的设计方法和步骤。
教学重点
带传动的运动特性分析、综合失效形式及设计准则
教学难点
带传动的弹性滑动和打滑
教具和媒体使用
多媒体授课
教学方法
课堂以多媒体讲授为主,辅以教具。
教
学
过
程
带的弹性滑动与打滑,是本章中的—个重点,也是一个难点。
可通过带传动的实验来建立感性认识。
在课堂教学中注意强调以下几点:
带在工作时产生弹性滑动的根本原因在于带本身是弹性体,而且带的紧边与松边之间存在着拉力差。
带在工作过程中就不可避免地要产生弹性滑动。
弹性滑动并不是发生在相对于全部包角的接触弧上,而总是发生在位于滑动角内的那一部分接触弧上。
弹性滑动的影响传动比。
打滑是由于要求带所传递的圆周力超过了带与带轮间的最大摩擦力(即最大有效拉力),使滑动角扩大到几何包角而引起的,它是可以避免的。
带的弹性滑动和打滑是它的两种工作状态。
弹性滑动是在正常工作状态下发生的一种带和轮之间的局部滑动,只要传递功率就不可避免。
而打滑产生在小带轮与带之间,属于带传动失效形式。
带传动的失效形式和设计准则:
带的主要失效形式是打滑和疲劳破坏。
带传动的设计准则是在保证带传动不打滑的条件下,具有一定的疲劳强度和寿命。
特别要强调其设计计算的基本思路。
讲授新
进展内容
课后总结
河北工程大学教师授课教案
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机电学院 教师姓名:
关志刚 授课时间:
课程名称
机械设计
授课专业班级
机04汽车与工程机械方向
授课内容
§3、V带传动的设计计算(Ⅱ),§4、V带轮结构设计,§5、带传动的张紧装置
授课学时
2
教学目的
1.学会V带传动的设计方法和步骤;
2.熟悉普通V带的结构及其标准,V带传动的张紧方法和装置。
教学重点
V带传动设计计算能力训练
教学难点
V带传动的结构和张紧装置
教具和媒体使用
多媒体授课
教学方法
课堂以多媒体讲授为主,辅以实物图片
教
学
过
程
§3、V带传动的设计计算(Ⅱ):
着重讲解带传动的一般设计过程,强调设计过程的关键环节是参数选择调整。
设计参数调整能力是重要的设计技能。
§4、V带轮结构设计、§5带传动的张紧装置:
除应了解V带轮应满足的要求外,还应着重掌握根据带轮直径来选择其结构型式,根据带的型号来确定轮槽的尺寸。
应该重点说明的是,V带两侧面夹角为40o,而轮槽楔角常是34o、36或38o,其原因是V带在带轮上弯曲时,截面形状发生了变化,外边(宽边)受拉而变窄,内边(窄边)受压而变宽,因而使带两侧面的夹角变小。
带轮直径越小,这种变化越显著。
为使带侧面和轮槽有较好的接触,应使轮槽楔角小于40o,且随着带轮直径的减小而减小。
讲授新
进展内容
课后总结
河北工程大学教师授课教案
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课程名称
机械设计
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授课内容
第九章、链传动
§1、概述;§2、链传动的工作情况分析
授课学时
2
教学目的
1.了解链传动的工作原理、类型、特点和应用情况;
2.熟悉滚子链的标准、规格及链轮的结构持点;
3.掌握链传动的运动不均匀特性以及由此引起的动载荷,并由此掌握滚子链传动的失效形式。
教学重点
链传动的工作原理、运动特性分析
教学难点
链传动的运动不均匀特性(多边形效应)和动载荷
教具和媒体使用
多媒体授课
教学方法
课堂以多媒体讲授为主,辅以实物图片
教
学
过
程
在讲解链传动的特点及应用时,应注意强调以下几点:
1)链传功属于啮合传动,能获得准确的平均传动比,又能实现较大中心距的传动。
由于刚性链节在链轮上呈多边形分布,引起多边形效应。
2)链传动可在恶劣环境中工作,它是一种非共轭啮合传动,对误差不敏感。
3)链传动不宜用于载荷变化很大和急速反向的传动中。
应重点讲解链传动的“多边形效应”,了解链传动的运动不均匀性及动载荷是怎样产生的,哪些参数是影响它们的主要因素。
链传动的瞬时传动比在传动过程中是不断变化的。
只有在z1=z2,链传动中心距恰好是节距的整数倍(即角与角的变化完全相同)时,瞬时传动比方为常数。
讲解链传动运动特性一节时,主要应明确两个问题。
一是链传动的链速和瞬时传动比是变化的。
因此这种传动不能用于要求运动速度或瞬时传动比不变的场合。
二是为提高链传动运动的均匀性,在满足强度要求下,尽量选用链节距小的链,并选用齿数较多的链轮。
链传动运动不均匀及刚性链节啮入链轮齿间时引起的冲击,必然要引起动载荷。
链的节距越大,链轮转速越高,“多边形效应”就越严重。
讲授新
进展内容
课后总结
河北工程大学教师授课教案
学院(部):
机电学院 教师姓名:
关志
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