機械設計基礎的教案

時間：2022-10-05 22:34:22 教案

機械設計基礎的教案

　　本課程是一門培養學生機械設計能力的技術基礎課,屬于設計性的課程。以下內容是小編為您精心整理的機械設計基礎的教案，歡迎參考！

機械設計基礎的教案

　　一、本課程在專業教學計劃中的地位與作用

　　本課程是機械類各專業教學計劃中的一主門干課程,屬技術基礎課。因而它不僅要求學生預先學完工程制圖、理論力學、材料力學、工程材料、機械制造基礎、機械原理、公差與技術測量等先修課程,而且要求學生結合本課程的學習,能夠綜合運用所學的基礎理論和技術知識,聯系生產實際和機器的具體工作條件,去設計合用的零(部)件及簡單的機械,以便為順利地過渡到專業課程的學習及進行專業產品與設備的設計打下初步的基礎。因此,本課程具有從理論性課程過渡到結合工程實際的設計性課程,從基礎課程過渡到專業課程的承先啟后的橋梁作用。另一方面,本課程所討論的內容,主要是通用機械零(部)件的設計和選用方面的基本知識、基本理論和基本方法,所以是一般機械工程技術人員必備的基礎。

　　二、本課程的性質與任務

　　本課程是一門培養學生機械設計能力的技術基礎課,屬于設計性的課程。本課程的主要任務是培養學生:

　　1. 掌握通用機械零、部件的設計原理、方法和機械設計的一般規律,具有設計機械傳動裝臵和簡單的機械的能力。

　　2. 樹立正確的設計思想,了解國家當前的有關技術經濟政策。

　　3. 具有運用標準、規范、手冊、圖冊和查閱有關技術資料的能力。

　　4．掌握典型機械零件的實驗方法，獲得實驗技能的基本動訓練。

　　5．對機械設計的新發展有所了解。

　　三、本課程的教學環節及特殊性

　　本課程的教學環節除了 (包括自學)外，還應有習題課、討論課、實驗課、現場教學、答疑輔導、設計作業及課程設計等。雖然課堂教學是一個非常重要方面，但它遠非本課程的全部，因而企圖通過單單學習書本知識就把這門課程學好，最后必將落得一知半解，缺乏實踐能力和設計素養，不能達到本課程的學習要求。這一點，務必提醒每個學生都必須充分注意，并隨時加以警惕。如果學生在作習題、設計作業和課程設計時，不注意進行理論和技術分析，不認真查閱手冊、圖冊和有關資料；做實驗時不詳細弄清實驗目的、原理、儀表功能及測試方法；在現場教學中不細心觀察零件的結構、材料、制法、工作情況、失效形式和有關機器的運轉性能，就不可能學好這門課程，也不可能成為一個優秀的機械設計者。所以學習本課程時必須明確，書本知識固屬重要，但在工程實際中，很少是靠單獨運用書本知識就能正確解決問題的，而是還需掌握一定的經驗資料和具備較強的工程判斷能力。因為實際的機械設計問題幾乎都不會只有一個答案的，新理論、新技術、新材料、新工藝以及新的市場信息等，都將使答案發生變化。所以一定要善于全面分析、綜合協調、靈活處理，并富有想象力、洞察力、探索精神和創新勇氣，從而對各式各樣的設計問題作出機敏的工程判斷。而這些能力是要靠一系列課程的各個教學環節來綜合培養的。本課程應該負擔培養的部分，則是通過前述全部教學環節來實現的，決不是單單課堂教學就能奏效。

　　四、本課程的特點

　　1.論述機械零(部)件設計時的一般順序及目的

　　《機械設計》中,除第一篇“總論”是綜合論述本課程的主要內容、性質、任務及一般機械設計的共性問題外,以后四篇都是分章論述常用的通用機械零(部)件設計問題。各章內容的一般順序是:首先介紹零(部)件的主要類型、構造、功能、材料、制法、標準、優缺點、適用場合等基本知識,以便對該章論述的零(部)件有初步的了解,從而為學習設計準備條件。然后論述工作情況、受力分析、應力狀態、失效形式、設計準則、設計方法與步驟、參數選擇原則、常用參考資料以及有關注意事項等,以便初步掌握零(部)件的設計理論與方法。最后給出釋義例題(包括典型的工作圖),以便引向設計實踐,并給出若干習題,以便試行運用所學的有關知識、設計理論、設計方法及參考資料,進行初步的設計鍛煉,從而加深與鞏固所學的知識與技能,進一步開發智力,提高設計能力。這樣就為進行設計作業、課程設計和某些簡單的機械的設計,準備了必要的條件。

　　2. 機械設計的繁雜性及其對策

　　由于本課程研究對象和性質上的特點,決定了教材內容本身的繁雜性。只有對這一點有較深的認識和充分的思想準備,才能在整個教學過程中加以正確的處理。教材內容的繁雜性主要表現“關系多、門類多、要求多、公式多、圖形多、

　　表格多”。形成上述“六多”的主要原因是:

　　1）由于本課程是建立在前述很多門先修課程的基礎之上的(即“血緣”很雜),因而必須和那些先修課程內容時時掛鉤,緊密聯系，才能把它們綜合地運用來為機械設計服務。這就形成了“關系多”的特點。因此在教學過程中，需要經常引導學生回顧檢查自己對各有關先修課程內容掌握的程度，并及時復習與深化有關的內容，清除學習道路上的障礙，提高學習效率與質量。

　　2)由于本課程要分門別類地選擇一些典型的通用零(部)件，分章論述(實際上有些章里還包含了幾個獨立的部分)，而各種零(部)件本身都包含著很多類型，所以就形成了“門類多”的特點。為此，教學時要引導學生從各種零件的工作性能和適用場合等方面多作對比，從它們在機器中的功能、相互影響、裝配關系等方面多作分析，找出各零件間的關聯；更要從設計理論及方法上找出各章之間的共性和特性，要認真分析各個零件之間的內在聯系，特別是要從中總結出某些普遍規律，以便用來解決現在沒有學到而將來可能遇到的新型零件的設計問題。所以，絕對不應把一個個的零件孤立起來，否則就難免產生內容零碎雜亂的感覺。

　　3)由于設計機械零件時，除了需要滿足強度、剛度、耐久性、工藝性、體積、質量、經濟、安全、方便、美觀等一系列一般要求外，有時還要滿足絕緣、抗磁、耐酸、防銹等特殊要求。對于部件還常會提出更多的要求，這就形成了“要求多”的特點。因此，教學時務必引導學生學會善于全面分析比較，權衡輕重，區別對待。“要求多”是由于全面考慮、分別論述的結果，而對于具體的零(部)件，則應該用“具體問題具體分析”的方法來處理。

　　4)由于本課程是設計性課程，內容自應緊密圍繞零(部)件的設計問題。設計包括多方面的內容，但其主要部分通常是工作能力設計和結構設計，而工作能力設計一般須進行某些計算(如強度計算、剛度計算、壽命計算、熱平衡計算等)，這就形成了“公式多”的特點。因此，教學時務必引導學生學會徹底搞清公式的性質、使用條件、符號意義及代入單位、計算結果的單位等，然后才能正確應用它們。教材中的公式，有解析性的、經驗性的、半經驗性的、定義性的等，其中有些是在先修課程里學過的，有些則是新遇到的，還有的是只要求會用而不要求懂得其理論根據和推導方法的(如零件曲面接觸應力的計算公式是引自彈性力學)。盡管公式很多，但除了一些定義性公式(如許用正應力[σ]=σlim／S；標準直齒圓柱齒輪的模數m=d／z等)應在理解的基礎上記住外，其余公式只要求能正確使用而不必硬記。

　　5)由于本課程很多內容要用圖形表達，這就必然形成“圖形多”的特點。因此，教學時務必引導學生把所有的插圖一一看懂，并分清哪些是分析圖，哪些是結構圖，哪些是示意圖；哪些是定性的，哪些是定量的；哪些圖(曲線圖)相當于表格(但比表格直觀，可以利用“引出線”直接查找數據而不需插算，只是精確性比用表格差些)等等。這樣雖然圖形很多，也就不難對付了。

　　6)由于設計性課程的教材需要附有為了闡明問題和作簡單習題所必須的最基本資料(其余的則可查閱手冊、圖冊、標準、規范等)，這就形成了“表格多”的特點。教學時務必引導學生弄清每個表格的適用場合及如何查用，并應注意一些表格下方的“標注”，忽視了這點就會造成查用上的錯誤，甚至帶來嚴重的后果。還應注意觀察與分析表中數據的變化情況(遞減還是遞增，中間小還是兩頭小，原因何在)，這會有助于了解有關各量之間的相互影響及概略的變化規律。

　　五、本課程要求的學習方法

　　前面已指出，本課程要起到“從理論性課程過渡到結合工程實際的設計性課程，從基礎課程過渡到專業課程”的作用，因而必須認清這個“過渡”對學習方法提出的特殊要求。機械設計課程的學習方法,不僅和過去學習公共基礎課時有根本的差別,而且和學習理論力學、材料力學、機械原理等技術基礎課時的方法也大不相同。例如:材料力學由于研究范圍的不同,對于一個受有垂直集中載荷的簡支梁,并不管梁上的載荷是哪個物體(零件)傳給它的,這個物體是怎樣安裝在梁上的,更不要求設計或選擇出兩端所需的支承；機械原理研究一個機構時，只要求確定各個構件的長度，并不要求確定構件的結構形狀、材料、加工方法、強度、剛度、壽命等。但是到了機械設計課，就得解決一系列的實際問題，直到每個零件能夠有效地完成其工作職能，并達到預期的工作壽命。因此，學習機械設計課程時，在學習方法上就面臨著一個新的轉折點，如果仍舊沿用以前的學習方法，那就會輕重倒臵，不得要領。因而如果在學習方法上“轉折”得好，那就會事半功倍，迅速提高聯系實際分析問題與解決問題的能力。所以學習方法正確與否，是具有重要意義的。

　　怎樣才能在學習方法上“轉折”得好，關鍵在于是否真正摸清了這門課程的性質。既然機械設計是一門實踐性很強的設計性課程，那就應該除了努力學好課堂教學內容外，還要認真學好各個實踐性教學環節的內容，并注意把主要精力用于鉆研零件的結構、選材、制法、標準、規范、適用場合、工作情況、受力及應力狀態、失效形式及其機理、設計準則、設計方法與步驟，以及可能出現的問題與對策上，而對公式的推導、經驗數據的取得、某些曲線的來歷等，只需作一般的了解，不必反復深鉆，以免偏離重點。譬如在學習過程中，在適當的時候到實驗室去親手拆裝一臺較簡單的機器或一個完整的部件(例如減速器),詳細了解一下它的構造、功能、機構、零件、材料、毛坯、加工、裝配、潤滑、密封、運轉、維護等，就會幫助學生較全面地了解這門課程，抓住較好的學習方法。教學時務必告訴學生。

　　最后，還要特別向學生提醒兩點：

　　一是必須明確，設計決非只是計算，計算雖也重要，但它只是為結構設計提供一個基礎，而零件、部件和機器的最后尺寸和形狀，通常都是由結構設計取定的，計算所得的數字,最后往往會被結構設計所修改。結構設計在設計工作量中一般占較大比重，因而必須給予足夠的重視。

　　二是必須明白，教材中給出的例題或某個零件的設計步驟及結果，僅為表明如何運用基礎知識和經驗資料去解決一個實際問題的范例，而不是唯一正確的答案或一切設計方法的終結；論述某個零件的設計方法和步驟，決非僅僅為了使學生學會那個零件的設計，而是為了培養學生掌握這些“武器”,從而具備設計各種有關零件的能力。

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