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機械設(shè)計基礎(chǔ)的教案
本課程是一門培養(yǎng)學(xué)生機械設(shè)計能力的技術(shù)基礎(chǔ)課,屬于設(shè)計性的課程。以下內(nèi)容是小編為您精心整理的機械設(shè)計基礎(chǔ)的教案，歡迎參考！
一、本課程在專業(yè)教學(xué)計劃中的地位與作用
本課程是機械類各專業(yè)教學(xué)計劃中的一主門干課程,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、機械制造基礎(chǔ)、機械原理、公差與技術(shù)測量等先修課程,而且要求學(xué)生結(jié)合本課程的學(xué)習(xí),能夠綜合運用所學(xué)的基礎(chǔ)理論和技術(shù)知識,聯(lián)系生產(chǎn)實際和機器的具體工作條件,去設(shè)計合用的零(部)件及簡單的機械,以便為順利地過渡到專業(yè)課程的學(xué)習(xí)及進行專業(yè)產(chǎn)品與設(shè)備的設(shè)計打下初步的基礎(chǔ)。因此,本課程具有從理論性課程過渡到結(jié)合工程實際的設(shè)計性課程,從基礎(chǔ)課程過渡到專業(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,主要是通用機械零(部)件的設(shè)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(shù)人員必備的基礎(chǔ)。
二、本課程的性質(zhì)與任務(wù)
本課程是一門培養(yǎng)學(xué)生機械設(shè)計能力的技術(shù)基礎(chǔ)課,屬于設(shè)計性的課程。 本課程的主要任務(wù)是培養(yǎng)學(xué)生:
1. 掌握通用機械零、部件的設(shè)計原理、方法和機械設(shè)計的一般規(guī)律,具有設(shè)計機械傳動裝臵和簡單的機械的能力。
2. 樹立正確的設(shè)計思想,了解國家當(dāng)前的有關(guān)技術(shù)經(jīng)濟政策。
3. 具有運用標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關(guān)技術(shù)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(xùn)練。
5．對機械設(shè)計的新發(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、實驗課、現(xiàn)場教學(xué)、答疑輔導(dǎo)、設(shè)計作業(yè)及課程設(shè)計等。雖然課堂教學(xué)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(xué)習(xí)書本知識就把這門課程學(xué)好，最后必將落得一知半解，缺乏實踐能力和設(shè)計素養(yǎng)，不能達到本課程的學(xué)習(xí)要求。這一點，務(wù)必提醒每個學(xué)生都必須充分注意，并隨時加以警惕。如果學(xué)生在作習(xí)題、設(shè)計作業(yè)和課程設(shè)計時，不注意進行理論和技術(shù)分析，不認真查閱手冊、圖冊和有關(guān)資料；做實驗時不詳細弄清實驗?zāi)康�、原理、儀表功能及測試方法；在現(xiàn)場教學(xué)中不細心觀察零件的結(jié)構(gòu)、材料、制法、工作情況、失效形式和有關(guān)機器的運轉(zhuǎn)性能，就不可能學(xué)好這門課程，也不可能成為一個優(yōu)秀的機械設(shè)計者。所以學(xué)習(xí)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(jīng)驗資料和具備較強的工程判斷能力。因為實際的機械設(shè)計問題幾乎都不會只有一個答案的，新理論、新技術(shù)、新材料、新工藝以及新的市場信息等，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，從而對各式各樣的設(shè)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(xué)環(huán)節(jié)來綜合培養(yǎng)的。本課程應(yīng)該負擔(dān)培養(yǎng)的部分，則是通過前述全部教學(xué)環(huán)節(jié)來實現(xiàn)的，決不是單單課堂教學(xué)就能奏效。
四、本課程的特點
1.論述機械零(部)件設(shè)計時的一般順序及目的
《機械設(shè)計》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)及一般機械設(shè)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(shè)計問題。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、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(xué)習(xí)設(shè)計準(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)計準(zhǔn)則、設(shè)計方法與步驟、參數(shù)選擇原則、常用參考資料以及有關(guān)注意事項等,以便初步掌握零(部)件的設(shè)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(shè)計實踐,并給出若干習(xí)題,以便試行運用所學(xué)的有關(guān)知識、設(shè)計理論、設(shè)計方法及參考資料,進行初步的設(shè)計鍛煉,從而加深與鞏固所學(xué)的知識與技能,進一步開發(fā)智力,提高設(shè)計能力。這樣就為進行設(shè)計作業(yè)、課程設(shè)計和某些簡單的機械的設(shè)計,準(zhǔn)備了必要的條件。
2. 機械設(shè)計的繁雜性及其對策
由于本課程研究對象和性質(zhì)上的特點,決定了教材內(nèi)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(zhǔn)備,才能在整個教學(xué)過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(chǔ)之上的(即“血緣”很雜),因而必須和那些先修課程內(nèi)容時時掛鉤,緊密聯(lián)系，才能把它們綜合地運用來為機械設(shè)計服務(wù)。這就形成了“關(guān)系多”的特點。因此在教學(xué)過程中，需要經(jīng)常引導(dǎo)學(xué)生回顧檢查自己對各有關(guān)先修課程內(nèi)容掌握的程度，并及時復(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(xué)時要引導(dǎo)學(xué)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(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(nèi)在聯(lián)系，特別是要從中總結(jié)出某些普遍規(guī)律，以便用來解決現(xiàn)在沒有學(xué)到而將來可能遇到的新型零件的設(shè)計問題。所以，絕對不應(yīng)把一個個的零件孤立起來，否則就難免產(chǎn)生內(nèi)容零碎雜亂的感覺。
3)由于設(shè)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(zhì)量、經(jīng)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(xué)時務(wù)必引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會善于全面分析比較，權(quán)衡輕重，區(qū)別對待�！耙蠖唷笔怯捎谌婵紤]、分別論述的結(jié)果，而對于具體的零(部)件，則應(yīng)該用“具體問題具體分析”的方法來處理。
4)由于本課程是設(shè)計性課程，內(nèi)容自應(yīng)緊密圍繞零(部)件的設(shè)計問題。設(shè)計包括多方面的內(nèi)容，但其主要部分通常是工作能力設(shè)計和結(jié)構(gòu)設(shè)計，而工作能力設(shè)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(xué)時務(wù)必引導(dǎo)學(xué)生學(xué)會徹底搞清公式的性質(zhì)、使用條件、符號意義及代入單位、計算結(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)驗性的、半經(jīng)驗性的、定義性的等，其中有些是在先修課程里學(xué)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(jù)和推導(dǎo)方法的(如零件曲面接觸應(yīng)力的計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，這就必然形成“圖形多”的特點。因此，教學(xué)時務(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，也就不難對付了。
6)由于設(shè)計性課程的教材需要附有為了闡明問題和作簡單習(xí)題所必須的最基本資料(其余的則可查閱手冊、圖冊、標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范等)，這就形成了“表格多”的特點。教學(xué)時務(wù)必引導(dǎo)學(xué)生弄清每個表格的適用場合及如何查用，并應(yīng)注意一些表格下方的“標(biāo)注”，忽視了這點就會造成查用上的錯誤，甚至帶來嚴重的后果。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“從理論性課程過渡到結(jié)合工程實際的設(shè)計性課程，從基礎(chǔ)課程過渡到專業(yè)課程”的作用，因而必須認清這個“過渡”對學(xué)習(xí)方法提出的特殊要求。機械設(shè)計課程的學(xué)習(xí)方法,不僅和過去學(xué)習(xí)公共基礎(chǔ)課時有根本的差別,而且和學(xué)習(xí)理論力學(xué)、材料力學(xué)、機械原理等技術(shù)基礎(chǔ)課時的方法也大不相同。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(shè)計或選擇出兩端所需的支承；機械原理研究一個機構(gòu)時，只要求確定各個構(gòu)件的長度，并不要求確定構(gòu)件的結(jié)構(gòu)形狀、材料、加工方法、強度、剛度、壽命等。但是到了機械設(shè)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(yù)期的工作壽命。因此，學(xué)習(xí)機械設(shè)計課程時，在學(xué)習(xí)方法上就面臨著一個新的轉(zhuǎn)折點，如果仍舊沿用以前的學(xué)習(xí)方法，那就會輕重倒臵，不得要領(lǐng)。 因而如果在學(xué)習(xí)方法上“轉(zhuǎn)折”得好，那就會事半功倍，迅速提高聯(lián)系實際分析問題與解決問題的能力。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課程的性質(zhì)。既然機械設(shè)計是一門實踐性很強的設(shè)計性課程，那就應(yīng)該除了努力學(xué)好課堂教學(xué)內(nèi)容外，還要認真學(xué)好各個實踐性教學(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、適用場合、工作情況、受力及應(yīng)力狀態(tài)、失效形式及其機理、設(shè)計準(zhǔn)則、設(shè)計方法與步驟，以及可能出現(xiàn)的問題與對策上，而對公式的推導(dǎo)、經(jīng)驗數(shù)據(jù)的取得、某些曲線的來歷等，只需作一般的了解，不必反復(fù)深鉆，以免偏離重點。譬如在學(xué)習(xí)過程中，在適當(dāng)?shù)臅r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(gòu)造、功能、機構(gòu)、零件、材料、毛坯、加工、裝配、潤滑、密封、運轉(zhuǎn)、維護等，就會幫助學(xué)生較全面地了解這門課程，抓住較好的學(xué)習(xí)方法。教學(xué)時務(wù)必告訴學(xué)生。
最后，還要特別向?qū)W生提醒兩點：
一是必須明確，設(shè)計決非只是計算，計算雖也重要，但它只是為結(jié)構(gòu)設(shè)計提供一個基礎(chǔ)，而零件、部件和機器的最后尺寸和形狀，通常都是由結(jié)構(gòu)設(shè)計取定的，計算所得的數(shù)字,最后往往會被結(jié)構(gòu)設(shè)計所修改。結(jié)構(gòu)設(shè)計在設(shè)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(shè)計步驟及結(jié)果，僅為表明如何運用基礎(chǔ)知識和經(jīng)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(shè)計方法的終結(jié)；論述某個零件的設(shè)計方法和步驟，決非僅僅為了使學(xué)生學(xué)會那個零件的設(shè)計，而是為了培養(yǎng)學(xué)生掌握這些“武器”,從而具備設(shè)計各種有關(guān)零件的能力。
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