附件1教案格式及填写要求 海南大学 机械设计课程 教 案 课程编号：B05099 教师姓名：张燕 适用专业：_14机械制造及其自动化 开课时间：2017年2月20日
1 附件 1 教案格式及填写要求 海南大学 机械设计课程 课程编号： B05099 教师姓名： 张 燕 适用专业： 14 机械制造及其自动化 开课时间： 2017 年 2 月 20 日
教案填写要求 1.一门课程的教案应包括三个层面的设计： (1)课程内容、教学基本要求、教学手段、教学方法设计等， 主要解决本门课教什么、怎么教的问题 (2)各章节内容、教学方法、要求设计等，主要解决各章节教 什么，怎么教； (3)一次课教学内容、教学方法、要求设计等，主要解决一次 课教什么、怎么教。 2.一次课的教案内容原则上应包括本次课的教学目的、教材分 析、教学过程、教学后记等方面。其中教学目的是课堂教学活动围 绕的中心和力求达到的目标。教材分析则要找出本次课的重、难点 及关键，并确立突出重点、克服难点、抓住关键的方案；教学过程 是教案的主体，要按引入新课、讲授、总结与巩固三方面详细设计； 教学后记是教案执行情况的经验总结，目的在于改进和调整教案 为下一轮课讲授设计更加良好的教学方案
2 1.一门课程的教案应包括三个层面的设计： （1）课程内容、教学基本要求、教学手段、教学方法设计等， 主要解决本门课教什么、怎么教的问题 （2）各章节内容、教学方法、要求设计等，主要解决各章节教 什么，怎么教； （3）一次课教学内容、教学方法、要求设计等，主要解决一次 课教什么、怎么教。 2.一次课的教案内容原则上应包括本次课的教学目的、教材分 析、教学过程、教学后记等方面。其中教学目的是课堂教学活动围 绕的中心和力求达到的目标。教材分析则要找出本次课的重、难点 及关键，并确立突出重点、克服难点、抓住关键的方案；教学过程 是教案的主体，要按引入新课、讲授、总结与巩固三方面详细设计； 教学后记是教案执行情况的经验总结，目的在于改进和调整教案， 为下一轮课讲授设计更加良好的教学方案
章 第一章绪论 课时2 节 了解机械设计课程的性质与任务、机械设计的基本要求及设计程序 教 机械设计的最新进展、机械零件常用的材料及其选择原则。 本课程的研究对象，机械设计的基本要求及一般程序。机械零件的 常用材料及选用的原则。 学 重 点 机械零件设计的一般步骤 学 点 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1.机械设计基础杨家军等主编，华科大出版社： 2.机械设计基础（第二版）黄华梁等主编，高教出版社
3 章 第一章 绪 论 课时 2 节 教 学 目 的 了解机械设计课程的性质与任务、机械设计的基本要求及设计程序、 机械设计的最新进展 、机械零件常用的材料及其选择原则 。 教 学 重 点 本课程的研究对象，机械设计的基本要求及一般程序。机械零件的 常用材料及选用的原则。 教 学 难 点 机械零件设计的一般步骤 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1．机械设计基础 杨家军等主编，华科大出版社； 2．机械设计基础（第二版） 黄华梁等主编，高教出版社;
教师授课思路、设问及讲解要点 一、引言 了解机械设计课程的性质与任务、机械设计的基本要求及设计程序、机 械设计的最新进展、机械零件常用的材料及其选择原则。讨论机械零部件的 设计方法，如零部件的工作能力、参数设计、结构设计、加工工艺等。 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 第一节机械设计课程的性质与任务 一、本课程的研究对象 机器（机械）：机械系统、液压气动系统、控制监测系统、电气系统 机械零件：标准零件、非标准件 本课程的研究对象：一般参数的通用零件的设计理论与方法 教 本课程的设计性、综合性和实践性都较强。 二、本课程的任务： 1)树立正确的设计思想 过2)掌握通用机械零部件的设计原理、方法和一般规律。 3)掌握一定的设计技能（查阅资料，运用标准、规范。） 程 4)掌握典型机械零件的实验方法，获得基本的实验技能。 5)了解机械设计的最新动态 学习本课程的注意事项： 1)注意理论联系实际，将机械零件的设计放到整个机械系统中加以考虑。 2)注意掌握零部件的共性 3)掌握机械零部件设计的一般思路 第二节机械设计的基本要求及设计程序 一、机械设计的基本要求 1、对机械设计的要求 a)对机器使用功能方面的要求 b)对机器经济性的要求 2、对机械零件设计的基本要求 a)在预定工作期限内正常、可靠地工作，保证机器的各种功能 b)要尽量降低零件的生产、制造成本 机械设计的一般程序
4 教 学 过 程 教师授课思路、设问及讲解要点 一、引言 了解机械设计课程的性质与任务、机械设计的基本要求及设计程序、 机 械设计的最新进展 、机械零件常用的材料及其选择原则。讨论机械零部件的 设计方法，如零部件的工作能力、参数设计、结构设计、加工工艺等。 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 第一节 机械设计课程的性质与任务 一、本课程的研究对象 机器（机械）：机械系统、液压气动系统、控制监测系统、电气系统 机械零件：标准零件、非标准件 本课程的研究对象：一般参数的通用零件的设计理论与方法 本课程的设计性、综合性和实践性都较强。 二、本课程的任务： 1）树立正确的设计思想 2）掌握通用机械零部件的设计原理、方法和一般规律。 3）掌握一定的设计技能（查阅资料，运用标准、规范。） 4）掌握典型机械零件的实验方法，获得基本的实验技能。 5）了解机械设计的最新动态 学习本课程的注意事项： 1）注意理论联系实际，将机械零件的设计放到整个机械系统中加以考虑。 2）注意掌握零部件的共性 3）掌握机械零部件设计的一般思路 第二节 机械设计的基本要求及设计程序 一、机械设计的基本要求 1、对机械设计的要求 a) 对机器使用功能方面的要求 b) 对机器经济性的要求 2、对机械零件设计的基本要求 a) 在预定工作期限内正常、可靠地工作，保证机器的各种功能 b) 要尽量降低零件的生产、制造成本 二、机械设计的一般程序
1、机器设计的一般程序 2、机械零件设计的一般步骤 1)建立零件的受力模型，确定零件的计算载荷 2)选择零件的类型与结构 3)选择零件的材料 4)按可能的失效形式确定零件的计算准则，并确定零件的基本尺寸，并 加于标准化和圆整 5)零件的结构设计 6)绘制零件的工作图，并编写计算说明书 7)设计检查 第三节机械设计的最新进展 1、设计理论的不断完善与发展：宏观微观：静态动态 2、设计手段和方法的不断更新 3、机械设计的综合程度越来越高，与其它学科交叉越来越广泛和深入 机电一体化：CAD 4、机械设计的实验研究技术有了很大的发展和提高，实验与理论相互低 进 第四节机械墨件常用的材料及其选择原则 一、机械零件的常用材料 1、黑色金属 铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁 铸钢一铸造性比铸铁差，但比锻钢和轧制钢好 强度性比铸铁好，但比锻钢和轧制钢差 碳钢与合金钢一应用最广泛 2、有色金属 教 a)铝合金 -重量轻、导热导电性较好、塑性好、抗氧化性好，高强度 铝合金强度可与碳素钢相近 b)铜合金—黄铜：Cu与Zn合金 青铜：Cu与Sn的合金 程 无锡青铜：Cu与铝、硅、锰、镍的合金。 上皮细胞：单子叶有胚乳种子中的盾片（子叶）与胚乳交界处有一层排列整齐的 细胞，称为上皮细胞（或称为柱形细胞）。当种子萌发时，上皮细胞分泌酶类
5 教 学 过 程 1、机器设计的一般程序 2、机械零件设计的一般步骤 1）建立零件的受力模型，确定零件的计算载荷 2）选择零件的类型与结构 3）选择零件的材料 4）按可能的失效形式确定零件的计算准则，并确定零件的基本尺寸，并 加于标准化和圆整 5）零件的结构设计 6）绘制零件的工作图，并编写计算说明书 7) 设计检查 第三节 机械设计的最新进展 1、设计理论的不断完善与发展；宏观-微观；静态-动态 2、设计手段和方法的不断更新 3、机械设计的综合程度越来越高，与其它学科交叉越来越广泛和深入—— 机电一体化；CAD 4、机械设计的实验研究技术有了很大的发展和提高，实验与理论相互促 进 第四节 机械零件常用的材料及其选择原则 一、机械零件的常用材料 1、黑色金属 铸铁：灰铸铁、球墨铸铁、可锻铸铁 铸钢——铸造性比铸铁差，但比锻钢和轧制钢好。 强度性比铸铁好，但比锻钢和轧制钢差 碳钢与合金钢——应用最广泛 2、有色金属 a) 铝合金——重量轻、导热导电性较好、塑性好、抗氧化性好，高强度 铝合金强度可与碳素钢相近 b) 铜合金——黄铜：Cu 与 Zn 合金 青铜：Cu 与 Sn 的合金 无锡青铜：Cu 与铝、硅、锰、镍的合金。 上皮细胞：单子叶有胚乳种子中的盾片(子叶)与胚乳交界处有一层排列整齐的 细胞，称为上皮细胞（或称为柱形细胞）。当种子萌发时，上皮细胞分泌酶类 到胚乳中，把胚乳中储藏的营养物质消化、吸收，并转移到胚的生长部位供利
3、 非金属材料 塑料 一轻、易加工成形、减摩性好，强度低，可作为普通机械零件、绝缘体 陶瓷 电热性好，硬度高 橡胶 一弹性、绝缘性好，常用作弹性元件和密封元件、减震元件 4、复合材料 二、机械零件材料选用的原则 1、使用要求 1)零件的受载情况和工作状况 2)对零件的尺寸和质量的限制 3)零件的重要程度 2、工艺要求 锻造性能焊接性能 切削性能 热处理性能 3、经济性要求 材料价格 ” 加工费用 材料的利用率 三、总结与巩固 1.小结 本章主要阐述机械设计课程的性质与任务、机械设计的基本要求及设计程 序、机械设计的最新进展、机械零件常用的材料及其选择原则。 程2.考核知识点 1.1本课程的研究对象 1.2机械设计的基本要求及一般程序及机械零件设计的一般步骤 1.4机械零件的常用材料及选用的原则。 3.考核要求 1.1本课程的研究对象 理醒：研究时象 1.2机械设计的基本要求及一般程序及机械零件设计的一般步骤 识记：机械设计的基本要求及一般程序 理解：机械零件设计的一般步骤 1.4机械零件的常用材料及选用的原则 应用：选用的原则 4思考题： 1、机械设计的基本要求包括哪些方面？ 2、机械设计的一般程序如何？ 3、对机械零件设计有哪些一般步骤？ 4、对机械零件材料的选择应考虑哪些方面的要求？ 教学 通过学习机械设计课程的性质与任务，掌握机械零件设计的一般步骤。为 以后的设计打下基础。 6
6 教 学 过 程 3、非金属材料 塑料——轻、易加工成形、减摩性好，强度低，可作为普通机械零件、绝缘体 陶瓷——电热性好，硬度高 橡胶——弹性、绝缘性好，常用作弹性元件和密封元件、减震元件 4、复合材料 二、机械零件材料选用的原则 1、使用要求 1)零件的受载情况和工作状况 2）对零件的尺寸和质量的限制 3）零件的重要程度 2、工艺要求 锻造性能 焊接性能 切削性能 热处理性能 3、经济性要求 材料价格 加工费用 材料的利用率 三、总结与巩固 1.小结 本章主要阐述机械设计课程的性质与任务、机械设计的基本要求及设计程 序、 机械设计的最新进展 、机械零件常用的材料及其选择原则。 2.考核知识点 1.1 本课程的研究对象 1.2 机械设计的基本要求及一般程序及机械零件设计的一般步骤 1.4 机械零件的常用材料及选用的原则。 3.考核要求 1.1 本课程的研究对象 理解：研究对象 1.2 机械设计的基本要求及一般程序及机械零件设计的一般步骤 识记：机械设计的基本要求及一般程序 理解：机械零件设计的一般步骤 1.4 机械零件的常用材料及选用的原则 应用：选用的原则 4.思考题: 1、机械设计的基本要求包括哪些方面？ 2、机械设计的一般程序如何？ 3、对机械零件设计有哪些一般步骤？ 4、对机械零件材料的选择应考虑哪些方面的要求? 教 学 后 记 通过学习机械设计课程的性质与任务，掌握机械零件设计的一般步骤。为 以后的设计打下基础
章 第二章机械零件的强度 课时 6 了解载荷与应力的分类；理解机械零件的主要失效形式和设计计算准 则：掌握静应力时机械零件的强度计算、机械零件的接触强度、机械零件 学 目的 的疲劳强度计算的方法。 理解机械零件的主要失效形式和设计计算准则：掌握静应力时机械零 教学 件的强度计算、机械零件的接触强度、机械零件的疲劳强度计算的方法。 重点 静应力时机械零件的强度计算、机械零件的接触强度计算、机械零件 教学 的疲劳强度计算。 难点 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1.机械设计基础 杨家军等主编，华科大出版社： 2.机械设计基础（第二版）黄华梁等主编，高教出版社。 3.机械设计课程设计唐增宝等主编，华工出版社： 4,机械设计现场教学指导书，自编： 5.机械设计实验指导书，自编。 >
7 章 第二章 机械零件的强度 课时 6 节 教学 目的 了解载荷与应力的分类；理解机械零件的主要失效形式和设计计算准 则；掌握静应力时机械零件的强度计算、机械零件的接触强度、机械零件 的疲劳强度计算的方法。 教学 重点 理解机械零件的主要失效形式和设计计算准则；掌握静应力时机械零 件的强度计算、机械零件的接触强度、机械零件的疲劳强度计算的方法。 教学 难点 静应力时机械零件的强度计算、机械零件的接触强度计算、机械零件 的疲劳强度计算。 相关素材（参考资料、指导学生阅读材料等）： 1. 机械设计基础 杨家军等主编，华科大出版社； 2. 机械设计基础（第二版） 黄华梁等主编，高教出版社; 3. 机械设计课程设计 唐增宝等主编，华工出版社； 4. 机械设计现场教学指导书 ，自编； 5. 机械设计实验指导书，自编
教师授课思路、设问及讲解 一、引言 了解载荷与应力的分类，理解机械零件强度，学会强度计算，便于以后零 件的选型和计算。 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 第一节载荷与应力的分类 一、载荷的分类 静载荷 变载荷：1)循环变载荷 a)稳定循环变载荷 b)不稳定循环变载荷 2)随机变载荷 载荷：1)名义载荷 2)计算载荷 二、应力的分类 1、应力种类 程静应力： 变应力： 稳定循环变应力：平均应力、应力幅和周期都不随时间变化 不稳定变应力 2、稳定循环变应力的基本参数和种类 a)基本参数 最大应力最小应力平均应力应力幅应力循环特性 b)稳定循环变应力种类： y=-1—对称循环变应力 y=0 一脉动循环变应力 注意：静应力只能由静载荷产生，而变应力可能由变载荷产生，也可能由静载 荷产生 3)名义应力和计算应力 名义应力 一由名义载荷产生的应力 计算应力一由计算载荷产生的应力
8 教 学 过 程 教师授课思路、设问及讲解 一、引言 了解载荷与应力的分类,理解机械零件强度，学会强度计算，便于以后零 件的选型和计算。 二、教学内容正文（含讲课内容、提问设计、课堂练习等） 第一节 载荷与应力的分类 一、载荷的分类 静载荷 变载荷：1）循环变载荷 a) 稳定循环变载荷 b) 不稳定循环变载荷 2）随机变载荷 载荷：1）名义载荷 2）计算载荷 二、应力的分类 1、应力种类 静应力： 变应力： 稳定循环变应力： 平均应力、应力幅和周期都不随时间变化 不稳定变应力 2、稳定循环变应力的基本参数和种类 a) 基本参数 最大应力 最小应力 平均应力 应力幅 应力循环特性 b) 稳定循环变应力种类： γ = –1 ——对称循环变应力 γ = 0 —— 脉动循环变应力 注意：静应力只能由静载荷产生，而变应力可能由变载荷产生，也可能由静载 荷产生 3）名义应力和计算应力 名义应力——由名义载荷产生的应力 计算应力——由计算载荷产生的应力
第二节机械零件的主要失效形式和设计计算准则 机械零件的失效形式 失效一零件丧失正常工作能力或达不到设计要求的性能 失效形式：强度失效、刚度失效、磨损失效、振动、 噪声失效、精度失效、可靠性失效 二、机械零件的计算准则 计算准则一以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件工作能力计算依 据的基本原则 工作能力—一 零件不发生失效时的安全工作限度 两种判断零件强度的方法 1判断危险截面处的最大应力是否小于或等于许用应力 2判断危险截面处的实际安全系数是否大于或等于许用安全系数 1、强度准则 零件在载荷作用下抵抗破坏的能力 提高机械零件强度的措施 合理布置零件，减少所受载荷。 降低载荷集中，均匀载荷分布。 采用等强度结构： 选用合理截面！ 减少应力集中 2、刚度准则 零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力 —可以是挠度、偏转角或扭转角 影响刚度的因素 材料：弹性模量越大，刚度越大 结构：截面形状、支撑方式及位置、加强肋预紧装配 3、耐磨性准则 作相对运动的零件其工作表面抵抗磨损的能力 提高表面磨损强度的主要措施 选用合适的摩擦副材料，如钢青铜 9 有胚乳种子由种皮、胚和胚乳组成，如双子叶植物蓖麻、烟草、番茄、柿
9 教 学 过 程 第二节 机械零件的主要失效形式和设计计算准则 一、机械零件的失效形式 失效——零件丧失正常工作能力或达不到设计要求的性能 失效形式：强度失效、刚度失效、磨损失效、振动、 噪声失效、精度失效、可靠性失效 二、机械零件的计算准则 计算准则——以防止产生各种可能失效为目的而拟定的零件工作能力计算依 据的基本原则 工作能力——零件不发生失效时的安全工作限度 两种判断零件强度的方法 1 判断危险截面处的最大应力是否小于或等于许用应力 2 判断危险截面处的实际安全系数是否大于或等于许用安全系数 1、强度准则 零件在载荷作用下抵抗破坏的能力 提高机械零件强度的措施 合理布置零件，减少所受载荷。 降低载荷集中，均匀载荷分布。 采用等强度结构。 选用合理截面。 减少应力集中 2、刚度准则 零件在载荷作用下抵抗弹性变形的能力 y——可以是挠度、偏转角或扭转角 影响刚度的因素 材料 ：弹性模量越大，刚度越大 结构：截面形状、支撑方式及位置、加强肋预紧装配 3、耐磨性准则 作相对运动的零件其工作表面抵抗磨损的能力 提高表面磨损强度的主要措施 选用合适的摩擦副材料，如钢-青铜 有胚乳种子由种皮、胚和胚乳组成，如双子叶植物蓖麻、烟草、番茄、柿
提高表面硬度 降低表面粗糙值 采用有效的润滑剂和润滑方法 表面镀层、氧化处理 防尘，加装防尘罩 防止温度过高，利用风冷或水冷 4、振动和噪声准则 减轻振动的措施 采用对称结构 对转动零件进行平衡 利用阻尼作用消耗引起振动的能量 设置隔振零件如弹簧、橡胶垫等 设置阻尼器和吸振器 5、热平衡准则 温度对机械零件工作能力的影响 温度母影响摩擦麻损 温度影响材料膨胀和收缩 温度影响蠕变和松驰 热应变、弹性模量、线膨胀系数 蟠变：在一定温度和应力下，零件塑性变形连续增长的现象 松驰：在预紧情况下工作的零件总变形量不变，其弹性变形逐渐转化成塑性变 形，应力逐步降低的现象 6、可靠性准则 系统、机器或零件在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。 可靠度 一表示零件在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率 N个相同零件在同样条件下同时工作，在规定的时间内有NF个失效，剩下M 个仍继续工作，则 不可靠度（失效概率） n个零件组成的串联系统，单个零件的可靠度：R1、2、R,则系统的可 靠度为R=R1R2.Rm 第三节静应力时机械零件的强度计算 一、单向应力下的塑性零件 强度条件 二、复合应力时的塑性材料零件 按第三或第四强度理论对弯扭复合应力进行强度计算 由第三强度理论 教
教 10 学 过 提高表面硬度 降低表面粗糙值 采用有效的润滑剂和润滑方法 表面镀层、氧化处理 防尘，加装防尘罩 防止温度过高，利用风冷或水冷 4、振动和噪声准则 减轻振动的措施 采用对称结构 对转动零件进行平衡 利用阻尼作用消耗引起振动的能量 设置隔振零件如弹簧、橡胶垫等 设置阻尼器和吸振器 5、热平衡准则 温度对机械零件工作能力的影响 温度影响摩擦磨损 温度影响材料膨胀和收缩 温度影响蠕变和松弛 热应变、弹性模量、线膨胀系数 蠕变：在一定温度和应力下，零件塑性变形连续增长的现象 松弛：在预紧情况下工作的零件总变形量不变，其弹性变形逐渐转化成塑性变 形，应力逐步降低的现象 6、可靠性准则 系统、机器或零件在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的能力。 可靠度——表示零件在规定的条件下和规定的时间内完成规定功能的概率 N 个相同零件在同样条件下同时工作，在规定的时间内有 Nf 个失效，剩下 Nt 个仍继续工作，则 不可靠度（失效概率）： n 个零件组成的串联系统，单个零件的可靠度:R1、R2 、 .Rn，则系统的可 靠度为 R=R1R2.Rn 第三节 静应力时机械零件的强度计算 一、单向应力下的塑性零件 强度条件 二、复合应力时的塑性材料零件 按第三或第四强度理论对弯扭复合应力进行强度计算 由第三强度理论