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機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的教案
本課程是一門(mén)培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課,屬于設(shè)計(jì)性的課程。以下內(nèi)容是小編為您精心整理的機(jī)械設(shè)計(jì)基礎(chǔ)的教案，歡迎參考！
一、本課程在專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的地位與作用
本課程是機(jī)械類各專業(yè)教學(xué)計(jì)劃中的一主門(mén)干課程,屬技術(shù)基礎(chǔ)課。因而它不僅要求學(xué)生預(yù)先學(xué)完工程制圖、理論力學(xué)、材料力學(xué)、工程材料、機(jī)械制造基礎(chǔ)、機(jī)械原理、公差與技術(shù)測(cè)量等先修課程,而且要求學(xué)生結(jié)合本課程的學(xué)習(xí),能夠綜合運(yùn)用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)知識(shí),聯(lián)系生產(chǎn)實(shí)際和機(jī)器的具體工作條件,去設(shè)計(jì)合用的零(部)件及簡(jiǎn)單的機(jī)械,以便為順利地過(guò)渡到專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及進(jìn)行專業(yè)產(chǎn)品與設(shè)備的設(shè)計(jì)打下初步的基礎(chǔ)。因此,本課程具有從理論性課程過(guò)渡到結(jié)合工程實(shí)際的設(shè)計(jì)性課程,從基礎(chǔ)課程過(guò)渡到專業(yè)課程的承先啟后的橋梁作用。另一方面,本課程所討論的內(nèi)容,主要是通用機(jī)械零(部)件的設(shè)計(jì)和選用方面的基本知識(shí)、基本理論和基本方法,所以是一般機(jī)械工程技術(shù)人員必備的基礎(chǔ)。
二、本課程的性質(zhì)與任務(wù)
本課程是一門(mén)培養(yǎng)學(xué)生機(jī)械設(shè)計(jì)能力的技術(shù)基礎(chǔ)課,屬于設(shè)計(jì)性的課程。 本課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生:
1. 掌握通用機(jī)械零、部件的設(shè)計(jì)原理、方法和機(jī)械設(shè)計(jì)的一般規(guī)律,具有設(shè)計(jì)機(jī)械傳動(dòng)裝臵和簡(jiǎn)單的機(jī)械的能力。
2. 樹(shù)立正確的設(shè)計(jì)思想,了解國(guó)家當(dāng)前的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟(jì)政策。
3. 具有運(yùn)用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊(cè)、圖冊(cè)和查閱有關(guān)技術(shù)資料的能力。
4．掌握典型機(jī)械零件的實(shí)驗(yàn)方法，獲得實(shí)驗(yàn)技能的基本動(dòng)訓(xùn)練。
5．對(duì)機(jī)械設(shè)計(jì)的新發(fā)展有所了解。
三、本課程的教學(xué)環(huán)節(jié)及特殊性
本課程的教學(xué)環(huán)節(jié)除了 (包括自學(xué))外，還應(yīng)有習(xí)題課、討論課、實(shí)驗(yàn)課、現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)、答疑輔導(dǎo)、設(shè)計(jì)作業(yè)及課程設(shè)計(jì)等。雖然課堂教學(xué)是一個(gè)非常重要方面，但它遠(yuǎn)非本課程的全部，因而企圖通過(guò)單單學(xué)習(xí)書(shū)本知識(shí)就把這門(mén)課程學(xué)好，最后必將落得一知半解，缺乏實(shí)踐能力和設(shè)計(jì)素養(yǎng)，不能達(dá)到本課程的學(xué)習(xí)要求。這一點(diǎn)，務(wù)必提醒每個(gè)學(xué)生都必須充分注意，并隨時(shí)加以警惕。如果學(xué)生在作習(xí)題、設(shè)計(jì)作業(yè)和課程設(shè)計(jì)時(shí)，不注意進(jìn)行理論和技術(shù)分析，不認(rèn)真查閱手冊(cè)、圖冊(cè)和有關(guān)資料；做實(shí)驗(yàn)時(shí)不詳細(xì)弄清實(shí)驗(yàn)?zāi)康�、原理、儀表功能及測(cè)試方法；在現(xiàn)場(chǎng)教學(xué)中不細(xì)心觀察零件的結(jié)構(gòu)、材料、制法、工作情況、失效形式和有關(guān)機(jī)器的運(yùn)轉(zhuǎn)性能，就不可能學(xué)好這門(mén)課程，也不可能成為一個(gè)優(yōu)秀的機(jī)械設(shè)計(jì)者。所以學(xué)習(xí)本課程時(shí)必須明確，書(shū)本知識(shí)固屬重要，但在工程實(shí)際中，很少是靠單獨(dú)運(yùn)用書(shū)本知識(shí)就能正確解決問(wèn)題的，而是還需掌握一定的經(jīng)驗(yàn)資料和具備較強(qiáng)的工程判斷能力。因?yàn)閷?shí)際的機(jī)械設(shè)計(jì)問(wèn)題幾乎都不會(huì)只有一個(gè)答案的，新理論、新技術(shù)、新材料、新工藝以及新的市場(chǎng)信息等，都將使答案發(fā)生變化。所以一定要善于全面分析、綜合協(xié)調(diào)、靈活處理，并富有想象力、洞察力、探索精神和創(chuàng)新勇氣，從而對(duì)各式各樣的設(shè)計(jì)問(wèn)題作出機(jī)敏的工程判斷。而這些能力是要靠一系列課程的各個(gè)教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)綜合培養(yǎng)的。本課程應(yīng)該負(fù)擔(dān)培養(yǎng)的部分，則是通過(guò)前述全部教學(xué)環(huán)節(jié)來(lái)實(shí)現(xiàn)的，決不是單單課堂教學(xué)就能奏效。
四、本課程的特點(diǎn)
1.論述機(jī)械零(部)件設(shè)計(jì)時(shí)的一般順序及目的
《機(jī)械設(shè)計(jì)》中,除第一篇“總論”是綜合論述本課程的主要內(nèi)容、性質(zhì)、任務(wù)及一般機(jī)械設(shè)計(jì)的共性問(wèn)題外,以后四篇都是分章論述常用的通用機(jī)械零(部)件設(shè)計(jì)問(wèn)題。各章內(nèi)容的一般順序是:首先介紹零(部)件的主要類型、構(gòu)造、功能、材料、制法、標(biāo)準(zhǔn)、優(yōu)缺點(diǎn)、適用場(chǎng)合等基本知識(shí),以便對(duì)該章論述的零(部)件有初步的了解,從而為學(xué)習(xí)設(shè)計(jì)準(zhǔn)備條件。然后論述工作情況、受力分析、應(yīng)力狀態(tài)、失效形式、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、設(shè)計(jì)方法與步驟、參數(shù)選擇原則、常用參考資料以及有關(guān)注意事項(xiàng)等,以便初步掌握零(部)件的設(shè)計(jì)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(shè)計(jì)實(shí)踐,并給出若干習(xí)題,以便試行運(yùn)用所學(xué)的有關(guān)知識(shí)、設(shè)計(jì)理論、設(shè)計(jì)方法及參考資料,進(jìn)行初步的設(shè)計(jì)鍛煉,從而加深與鞏固所學(xué)的知識(shí)與技能,進(jìn)一步開(kāi)發(fā)智力,提高設(shè)計(jì)能力。這樣就為進(jìn)行設(shè)計(jì)作業(yè)、課程設(shè)計(jì)和某些簡(jiǎn)單的機(jī)械的設(shè)計(jì),準(zhǔn)備了必要的條件。
2. 機(jī)械設(shè)計(jì)的繁雜性及其對(duì)策
由于本課程研究對(duì)象和性質(zhì)上的特點(diǎn),決定了教材內(nèi)容本身的繁雜性。只有對(duì)這一點(diǎn)有較深的認(rèn)識(shí)和充分的思想準(zhǔn)備,才能在整個(gè)教學(xué)過(guò)程中加以正確的處理。教材內(nèi)容的繁雜性主要表現(xiàn)“關(guān)系多、門(mén)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(mén)先修課程的基礎(chǔ)之上的(即“血緣”很雜),因而必須和那些先修課程內(nèi)容時(shí)時(shí)掛鉤,緊密聯(lián)系，才能把它們綜合地運(yùn)用來(lái)為機(jī)械設(shè)計(jì)服務(wù)。這就形成了“關(guān)系多”的特點(diǎn)。因此在教學(xué)過(guò)程中，需要經(jīng)常引導(dǎo)學(xué)生回顧檢查自己對(duì)各有關(guān)先修課程內(nèi)容掌握的程度，并及時(shí)復(fù)習(xí)與深化有關(guān)的內(nèi)容，清除學(xué)習(xí)道路上的障礙，提高學(xué)習(xí)效率與質(zhì)量。
2)由于本課程要分門(mén)別類地選擇一些典型的通用零(部)件，分章論述(實(shí)際上有些章里還包含了幾個(gè)獨(dú)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(mén)類多”的特點(diǎn)。為此，教學(xué)時(shí)要引導(dǎo)學(xué)生從各種零件的工作性能和適用場(chǎng)合等方面多作對(duì)比，從它們?cè)跈C(jī)器中的功能、相互影響、裝配關(guān)系等方面多作分析，找出各零件間的關(guān)聯(lián)；更要從設(shè)計(jì)理論及方法上找出各章之間的共性和特性，要認(rèn)真分析各個(gè)零件之間的內(nèi)在聯(lián)系，特別是要從中總結(jié)出某些普遍規(guī)律，以便用來(lái)解決現(xiàn)在沒(méi)有學(xué)到而將來(lái)可能遇到的新型零件的設(shè)計(jì)問(wèn)題。所以，絕對(duì)不應(yīng)把一個(gè)個(gè)的零件孤立起來(lái)，否則就難免產(chǎn)生內(nèi)容零碎雜亂的感覺(jué)。
3)由于設(shè)計(jì)機(jī)械零件時(shí)，除了需要滿足強(qiáng)度、剛度、耐久性、工藝性、體積、質(zhì)量、經(jīng)濟(jì)、安全、方便、美觀等一系列一般要求外，有時(shí)還要滿足絕緣、抗磁、耐酸、防銹等特殊要求。對(duì)于部件還常會(huì)提出更多的要求，這就形成了“要求多”的特點(diǎn)。因此，教學(xué)時(shí)務(wù)必引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)善于全面分析比較，權(quán)衡輕重，區(qū)別對(duì)待�！耙蠖唷笔怯捎谌婵紤]、分別論述的結(jié)果，而對(duì)于具體的零(部)件，則應(yīng)該用“具體問(wèn)題具體分析”的方法來(lái)處理。
4)由于本課程是設(shè)計(jì)性課程，內(nèi)容自應(yīng)緊密圍繞零(部)件的設(shè)計(jì)問(wèn)題。設(shè)計(jì)包括多方面的內(nèi)容，但其主要部分通常是工作能力設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，而工作能力設(shè)計(jì)一般須進(jìn)行某些計(jì)算(如強(qiáng)度計(jì)算、剛度計(jì)算、壽命計(jì)算、熱平衡計(jì)算等)，這就形成了“公式多”的特點(diǎn)。因此，教學(xué)時(shí)務(wù)必引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會(huì)徹底搞清公式的性質(zhì)、使用條件、符號(hào)意義及代入單位、計(jì)算結(jié)果的單位等，然后才能正確應(yīng)用它們。教材中的公式，有解析性的、經(jīng)驗(yàn)性的、半經(jīng)驗(yàn)性的、定義性的等，其中有些是在先修課程里學(xué)過(guò)的，有些則是新遇到的，還有的是只要求會(huì)用而不要求懂得其理論根據(jù)和推導(dǎo)方法的(如零件曲面接觸應(yīng)力的計(jì)算公式是引自彈性力學(xué))。盡管公式很多，但除了一些定義性公式(如許用正應(yīng)力[σ]=σlim／S；標(biāo)準(zhǔn)直齒圓柱齒輪的模數(shù)m=d／z等)應(yīng)在理解的基礎(chǔ)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(nèi)容要用圖形表達(dá)，這就必然形成“圖形多”的特點(diǎn)。因此，教學(xué)時(shí)務(wù)必引導(dǎo)學(xué)生把所有的插圖一一看懂，并分清哪些是分析圖，哪些是結(jié)構(gòu)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(dāng)于表格(但比表格直觀，可以利用“引出線”直接查找數(shù)據(jù)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(duì)付了。
6)由于設(shè)計(jì)性課程的教材需要附有為了闡明問(wèn)題和作簡(jiǎn)單習(xí)題所必須的最基本資料(其余的則可查閱手冊(cè)、圖冊(cè)、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等)，這就形成了“表格多”的特點(diǎn)。教學(xué)時(shí)務(wù)必引導(dǎo)學(xué)生弄清每個(gè)表格的適用場(chǎng)合及如何查用，并應(yīng)注意一些表格下方的“標(biāo)注”，忽視了這點(diǎn)就會(huì)造成查用上的錯(cuò)誤，甚至帶來(lái)嚴(yán)重的后果。還應(yīng)注意觀察與分析表中數(shù)據(jù)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(huì)有助于了解有關(guān)各量之間的相互影響及概略的變化規(guī)律。
五、本課程要求的學(xué)習(xí)方法
前面已指出，本課程要起到“從理論性課程過(guò)渡到結(jié)合工程實(shí)際的設(shè)計(jì)性課程，從基礎(chǔ)課程過(guò)渡到專業(yè)課程”的作用，因而必須認(rèn)清這個(gè)“過(guò)渡”對(duì)學(xué)習(xí)方法提出的特殊要求。機(jī)械設(shè)計(jì)課程的學(xué)習(xí)方法,不僅和過(guò)去學(xué)習(xí)公共基礎(chǔ)課時(shí)有根本的差別,而且和學(xué)習(xí)理論力學(xué)、材料力學(xué)、機(jī)械原理等技術(shù)基礎(chǔ)課時(shí)的方法也大不相同。例如:材料力學(xué)由于研究范圍的不同,對(duì)于一個(gè)受有垂直集中載荷的簡(jiǎn)支梁,并不管梁上的載荷是哪個(gè)物體(零件)傳給它的,這個(gè)物體是怎樣安裝在梁上的,更不要求設(shè)計(jì)或選擇出兩端所需的支承；機(jī)械原理研究一個(gè)機(jī)構(gòu)時(shí)，只要求確定各個(gè)構(gòu)件的長(zhǎng)度，并不要求確定構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀、材料、加工方法、強(qiáng)度、剛度、壽命等。但是到了機(jī)械設(shè)計(jì)課，就得解決一系列的實(shí)際問(wèn)題，直到每個(gè)零件能夠有效地完成其工作職能，并達(dá)到預(yù)期的工作壽命。因此，學(xué)習(xí)機(jī)械設(shè)計(jì)課程時(shí)，在學(xué)習(xí)方法上就面臨著一個(gè)新的轉(zhuǎn)折點(diǎn)，如果仍舊沿用以前的學(xué)習(xí)方法，那就會(huì)輕重倒臵，不得要領(lǐng)。 因而如果在學(xué)習(xí)方法上“轉(zhuǎn)折”得好，那就會(huì)事半功倍，迅速提高聯(lián)系實(shí)際分析問(wèn)題與解決問(wèn)題的能力。所以學(xué)習(xí)方法正確與否，是具有重要意義的。
怎樣才能在學(xué)習(xí)方法上“轉(zhuǎn)折”得好，關(guān)鍵在于是否真正摸清了這門(mén)課程的性質(zhì)。既然機(jī)械設(shè)計(jì)是一門(mén)實(shí)踐性很強(qiáng)的設(shè)計(jì)性課程，那就應(yīng)該除了努力學(xué)好課堂教學(xué)內(nèi)容外，還要認(rèn)真學(xué)好各個(gè)實(shí)踐性教學(xué)環(huán)節(jié)的內(nèi)容，并注意把主要精力用于鉆研零件的結(jié)構(gòu)、選材、 制法、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、適用場(chǎng)合、工作情況、受力及應(yīng)力狀態(tài)、失效形式及其機(jī)理、設(shè)計(jì)準(zhǔn)則、設(shè)計(jì)方法與步驟，以及可能出現(xiàn)的問(wèn)題與對(duì)策上，而對(duì)公式的推導(dǎo)、經(jīng)驗(yàn)數(shù)據(jù)的取得、某些曲線的來(lái)歷等，只需作一般的了解，不必反復(fù)深鉆，以免偏離重點(diǎn)。譬如在學(xué)習(xí)過(guò)程中，在適當(dāng)?shù)臅r(shí)候到實(shí)驗(yàn)室去親手拆裝一臺(tái)較簡(jiǎn)單的機(jī)器或一個(gè)完整的部件(例如減速器),詳細(xì)了解一下它的構(gòu)造、功能、機(jī)構(gòu)、零件、材料、毛坯、加工、裝配、潤(rùn)滑、密封、運(yùn)轉(zhuǎn)、維護(hù)等，就會(huì)幫助學(xué)生較全面地了解這門(mén)課程，抓住較好的學(xué)習(xí)方法。教學(xué)時(shí)務(wù)必告訴學(xué)生。
最后，還要特別向?qū)W生提醒兩點(diǎn)：
一是必須明確，設(shè)計(jì)決非只是計(jì)算，計(jì)算雖也重要，但它只是為結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)提供一個(gè)基礎(chǔ)，而零件、部件和機(jī)器的最后尺寸和形狀，通常都是由結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)取定的，計(jì)算所得的數(shù)字,最后往往會(huì)被結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)所修改。結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)在設(shè)計(jì)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(gè)零件的設(shè)計(jì)步驟及結(jié)果，僅為表明如何運(yùn)用基礎(chǔ)知識(shí)和經(jīng)驗(yàn)資料去解決一個(gè)實(shí)際問(wèn)題的范例，而不是唯一正確的答案或一切設(shè)計(jì)方法的終結(jié)；論述某個(gè)零件的設(shè)計(jì)方法和步驟，決非僅僅為了使學(xué)生學(xué)會(huì)那個(gè)零件的設(shè)計(jì)，而是為了培養(yǎng)學(xué)生掌握這些“武器”,從而具備設(shè)計(jì)各種有關(guān)零件的能力。
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