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《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目录第一章：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2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.3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。4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σ—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：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：σ—N疲劳曲线和极限应力线图；3展示：材料的σ—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。5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.6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.7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81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.9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.10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.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111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.12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；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131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