机设项目化教学案例

　 第一周：课程说课，4学时；

　一、绪? ? ? 论

　教学目的：使学生了解本课程研究的对象和内容，明确学习本课程的目的和重要性，调动学生学习本课程的欲望、兴趣和积极性。

　1)?了解构件与零件的区别，建立机构、机器及机械的概念。

　2)?了解本课程研究的对象、内容，明确学习目的。了解学习要求、特点及学习方法。

　3)?了解机械设计的基本要求和一般过程。

　本课程研究的对象及内容

　教学方法及手段：

　课堂教学：采用多媒体教学。先给出一般特征再用具体例子说明构件、零件、机构、机器及机械的概念。认识学习的重要性和必要性，了解怎样学，有什么要求。

　按教学设计图文并茂，突出部分用不同颜色区分说明。

　参观机构和零件陈列室。通过机构陈列室展示的各种机构的结构及其运动，认识什么是机构，机构的组成，构件间的联接，各机构的运动特点。通过零件陈列室展示的各种零件，了解通用零件：标准件与非标准件学。用具体例子说明构件、零件、机构、机器及机械的概念。了解本课程研究的对象、内容，从而明确学习本课程的目的。主要以教师介绍为主，提出一些问题让学生思考，最后学生提交报告。

　1）介绍构件、零件、机构、机器及机械的概念。

　2）本课程研究的对象及内容；学习本课程的目的；如何进行本课程的学习；

　4）机械设计的基本要求和一般过程。

　1)?启发式提出问题，通过实物再进行讲解，以加深印象；

　2)用对比的方式，介绍各种机构、零部件的区别及其特点；

　3)?通过日常用例，启发学生平时注意观察各种机构和零部件

　教学目的：熟悉机构运动简图的绘制；掌握平面机构的自由度的计算。

　1）了解机构的组成，搞清运动副、运动链、约束相自由度等基本概念；

　2) 掌握绘制机构运动简图的方法；

　3) 掌握平面机构的自由度计算机构运动简图的绘制；机构具有确定运动的条件及机构自由度的计算。

　机构自由度计算中有关虚约束的识别及处理。

　教学内容：

　1）机构组成、运动副及其分类；

　2）运动简图的绘制）机构自由度计算及机构具有确定运动的条件

　运动链成为机构的条件：原动件数目=运动链的自由度数

　注意事项：

　复合铰链：两个以上构件在同一处以转动副相联接，所构成的运动副称为复合铰链。

　局部自由度：对整个机构运动无关的自由度称为局部自由度。

　虚约束：对机构不起独立限制作用的约束称为虚约束。

　4）速度瞬心的概念及其在机构速度分析上的应用机构的组成原理基本杆组机构结构分析就是将已知机构分解为原动件、机架和若干个基本杆组，进而了解机构的组成，并确定机构的级别。

　课堂教学：采用多媒体教学。以单缸内燃机模型为例，讲解各机构的组成，以及机构运动简图的绘制步骤和过程。用模型和图形。举铰链五杆机构、四杆机构的例，给出机构自由度的概念，机构具有确定运动的条件是“机构原动件的数目应等于机构自由度的数目”的结论，给出平面机构自由度的计算公式，并举几个比较简单的计算机构自由度的例子。用实例加以说明计算机构的自由度时需要注意的事项。介绍速度瞬心的概念及其在机构速度分析上的应用。学生利用实验室中的各种机构的实物模型，绘制5个机构的机构运动简图并计算机构的自由度。判断机构是否具有确定的运动。

　1）提出机构是如何组成的?机构在什么条件下才具有确定购运动? 讲机构的组成问题时先介绍构件及运动副的概念。

　2）介绍机构运动简图，着重说明什么是机构运动简图，提出机构运动简图的画法问题举几个简单机械(如内燃机、颚式破碎机等)的实例，介绍机构运动简图的画法。

　）强调机构具有确定运动的条件是：机构的原动件数等于机构的自由度数）强调平面机构自由度的计算，关键判断机构的活动构件数、低副数和高副数。

　）计算机构的自由度时，需要注意的事项是必须正确地处理复合铰链；局部自由度；虚约束等，才能得到正确的计算结果。

　项目二：平面连杆机构

　教学目的：掌握铰链四杆机构的基本概念和基本知识；能用图解法设计平面连杆机构。

　1）了解铰链四杆机构的基本形式，掌握曲柄存在条件、传动角、死点、急回运动、行程速比系数、运动连续性等概念；

　? ?铰链四杆机构有整转副的条件? ?3）掌握铰链四杆机构的演化掌握设计平面连杆机构的基本方法。

　铰链四杆机构的基本型式及基本知识；有关铰链四杆机构的演化；铰链四杆机构的基本设计方法。

　用图解法设计铰链四杆机构。

　平面四杆机构的设计

　枚举日常生活中和常见机构中的实例说明什么是铰链四杆机构，分析其特点和应用。教学手段采用多媒体，用多媒体的各种铰链四杆机构模型的运动进行分析讲解。并用实例引导学生进行课堂分析讨论边讲边画图说明平面四杆机构的图解法设计。

　布置作业：课后习题

　项目三 凸轮机构

　教学目的掌握凸轮机构设计的基础知识，并能根据已知运动规律设计用相对运动反转法设计盘形凸轮的轮廓曲线。

　1）了解凸轮机构的分类及应用。

　?2）了解从动件的常用运动规律。

　? ?3掌握用图解法设计凸轮的轮廓曲线。

　4掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题。

　1）根据从动件的运动规律盘形凸轮机构设计轮廓曲线；

　2）凸轮机构基本尺寸的确定。

　应用 “反转法”原理设计凸轮廓线

　1）凸轮机构的应用和类型2）从动件的常用运动规律3）凸轮机构的压力角）用图解法设计凸轮的轮廓曲线

　可用模型和图举几个凸轮机构应用的例子，说明凸轮机构是由凸轮、从动杆(推杆)和机架三个基本构件组成。用模型和图说明凸轮机构的分类、从动件杆的运动规律以及压力角等。教学手段采用多媒体，用多媒体凸轮机构模型进行分析讲解。

　以尖底从动件盘形凸轮机构设计为基础，讲深讲透“反转法”原理及设计作图步骤。教学手段采用多媒体，用多媒体自定义动画讲解凸轮廓线设计的反转法的基本原理，对其作法进行分析讲解。对滚子从动件盘形凸轮机构等的设计，讲清理论廓线和实际廓线的联系和区别。结合解析法设计凸轮轮廓讲述确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题。

　1）指出凸轮机构结构简单紧凑，设计容易，能实现复杂的运动规律，在受力不大的控制机构中得到广泛应用。

　2）指出推杆常用的运动规律有等逮、等加速等减速、简谐运动规律和正弦加速度等几种，冲击特性不同。改进运动规律可采用多种运动规律的组合。1)“反转法”原理2）解析法设计凸轮轮廓及凸轮机构的基本尺寸时应考虑问题了解齿轮传动的啮合原理；并能掌握齿轮的基本参数和几何尺寸的计算方法。

　1)了解齿轮机构的特点和类型。

　? ? 2) 齿廓实现定角速比传动的条件及有关基本知识及渐开线齿廓；

　? ? 3) 熟悉齿轮各部分的名称、渐开线齿轮的基本尺寸的计算。

　? ? 4) 了解渐开线直齿圆柱齿轮的啮合特性及渐开线齿轮传动的正确啮合条件、连续传动条件等。

　? ? 5)了解渐开线齿廓的切齿原理及根切现象；渐开线标准齿轮的最少齿数，及渐开线齿轮的变位修正和变位齿轮传动的概念。

　? ? 6)了解斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成、啮合特点及标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸计算。

　? ? 7)了解标准直齿圆锥齿轮的传动特点及其基本尺寸的计算。

　8)对蜗轮蜗杆的传动特点有所了解。

　渐开线标准直齿圆柱齿轮外啮合传动的基本理论及设计计算一对齿轮传动的啮合过程、斜齿轮的当量齿数及圆锥齿轮的当量齿数的概念。

　教学内容：

　? ?1）齿轮机构的特点和类型2）齿廓实现定角速比传动的条件

　3）渐开线齿廓4）齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸）渐开线标准齿轮的啮合）渐开线齿轮的切齿原理）根切、最少齿数及变位齿轮一是凑中心距，让小齿轮正变位，改善、提高小齿轮的轮齿强度和齿面接触强度利用多媒体或模型，紧密联系齿轮机构在机械工程中的应用实例，使教学内容充实生动。通过画图讲述渐开线的形成，分析其特性，介绍渐开线齿轮的基本概念。可用渐开线标准直齿提出怎样的一对渐开线齿轮才能正确地啮合传动?一对齿轮安装时，其中心距是根据什么确定的?一对齿轮连续传动的条件是什么?从而引出齿轮的正确啮合条件；零侧隙啮合，两轮的节圆与各自的分度圆相重合；齿轮的连续传动条件等。从切齿原理引伸到变位齿轮，变位齿轮的优点介绍等。

　圆柱外齿轮的图或一个模型，介绍各部分的名称。然后介绍齿轮各部分的几何尺寸计算。讲述斜齿轮齿廓曲面的形成，端面参数与法面参数的关系，斜齿轮的当量齿轮和当量齿数，以及斜齿轮传动的特点及优缺点。利用多媒体或图分析说明：直齿轮在啮合时与斜齿轮啮合的不同，斜齿轮传动平稳。增加了重合度。提高了抗弯强度。在高速大功率传动中，斜齿轮传动获得了广泛的应用。1）齿轮机构类型虽然很多，但直齿圆柱齿轮机构是最基本、最常用的。

　2）互相啮合传动的一对齿轮，在任一位置时的传动比，都与其连心线被两啮合齿廓在接触点处的公法线所分成的两段成反比。这就是齿廓啮合的基本定律。

　3）齿轮的传动是依靠主动齿轮轮齿的齿廓推动从动轮轮齿的齿廓来实现的。渐开线齿廓能满足角速比传动的条件。

　1)分度圆与节圆；啮合角与压力角齿侧间隙2)直齿圆柱齿轮的正确啮合条件3)有关实际啮合线、理论啮合线和啮合极限点等概念。重合度与齿轮的连续传动条件4)讲授注意比较直齿与斜齿、圆锥齿轮的基本参数和几何尺寸计算的异同点5）变位齿轮的加工方法及优点