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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22第1次课的教学整体安排授课题目(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》（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3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人员进4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）破坏正常工作零件引起的失效，例带传动。51.3.2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σ≤[σ],τ≤[τ]或可用安全系数来表示，s≥[s]（2）表面强度的准则接触强度σH≤[σH]；挤压强度σp≤[σp]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.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。6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7备课笔记共3页第2章摩擦、磨损及润滑概述2.1摩擦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=f·FN2.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。83.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（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η（2）运动粘度ν我国采用的为运动粘度（3）条件粘度（恩氏粘度）ηE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、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。9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。10第3次课的教学整体安排授课时间第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3）运动链和机构2.1）运动副及构件的表示法2）绘制机构运动简图的步骤机构具有确定运动的条件平面机构自由度的计算计算机构自由度的注意事项重点：1）有关机构组成的概念及机构具有确定运动的条件。2）机构运动简图及其绘制。3）机构的自由度。难点：1）机构运动简图的绘制。2）机构中虚约束的正确判别。讨论、思考、作业：机构具有确定运动的条件是什么？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11备课笔记共6页第3章平面机构的结构分析放课件，说明一下。机构运行时，除机架外其余所有构件都按照某种运动规律运动，如果机构中的所有构件都在相同或相互平行的平面内运动，这种机构称为平面机构，否则称为空间机构，工程中常见的为平面机构，本章就是研究平面机构。3.1机构的组成3.1.1运动副图3.1说明一下。使两个构件直接接触并能产生一定相对运动的连接称为运动副。因此，副一定是一对接触构件，但还要保持相对运动关系，同学以前见到过的，能举例吗？例如螺纹副，导轨副等。接触情况有三种：点接触，线接触，面接触，这点、线、面称为运动副元素。根据运动副各构件间的相对运动是平面运动，还是空间运动，这样把运动副可分为平面运动副，空间运动副。本章讨论的为平面运动副，它又可分为低副、高副二大类型。3.1.2自由度和运动副约束一个空间自由状态的构件，具有6个独立运动的参数，作平面运动的构件就具有三个独立运动参数，放课件（平面运动构件的自由度），这个独立运动参数的数目称为构件的自由度。两个构件通过运动副连接，这样相对运动必会受到限制，这个限制称为约束，引入一个约束条件将减少一个自由度。下面分析一下具体的运动副的运动、约束情况：1.低副什么叫低副说明一下。构件之间以面接触形成的运动副称为低副，放