车机械基础电子教案

车机械基础电子教案（通用7篇）

车机械基础电子教案 篇1

机械基础电子教案(2学时)

第8章

支承零部件

8．1

轴

[课程名称] 轴 [教材版本] 栾学钢主编。机械基础（多学时）。北京：高等教育出版社，2010 栾学钢主编。机械基础（少学时）。北京：高等教育出版社，2010 [教学目标与要求]

一、知识目标1、2、了解轴的结构、分类、常用材料。

理解轴上零件的轴向和周向固定方法，熟悉轴的结构工艺性。

二、能力目标

1、能够合理选择轴的材料。

2、能够正确分析轴上结构设计的目的。

三、素质目标

1、了解轴的功用和轴的常用材料。

2、能结合实际分析轴上各结构的功用。

四、教学要求1、2、[教学重点]

1、直轴的分类、功用和轴的常用材料。

2、轴的结构要求及轴向和周向固定方法。[难点分析] 轴上零件的固定方法，特别是结构工艺性。[教学方法] 讲授法、实物教具演示、互动法、归纳法 熟悉传动轴、心轴和转轴的区别，及轴的常用材料。了解轴上零件的轴向和周向固定方法，及结构工艺性。[学生分析]

1、学生的实际知识较少，对于轴上零件的固定方法不易理解，尤其是结构工艺性更难懂，教学时应当配以课件或加工实况、实物，或生产安装的教学录像帮助学生理解轴的结构。[教学资源]

1、机械基础网络课程。北京：高等教育出版社，20102、3、[教学安排] 教学步骤：讲授与教具或实物演示交叉进行，配以课件或加工实况录像，穿插互动、提问与设问，最后小结。2学时（90分钟）[教学过程]

一、导入新课（10分钟）

机械零件是组成及其的最基本单元，生产中必须按图纸的工艺要求生产出每一个合格零件，然后再组装成构件和机器。因此必须熟悉常用零件的功用、结构特点和加工工艺，才能生产出适应机器使用要求的零件。常用零件分为通用零件和专用零件。专用零件指某些机器上特有的零件，如直升飞机上的螺旋桨，轮船上的螺旋桨，内燃机上的曲轴等。通用零件是指在各种设备上都共同具有的零件，如螺钉、螺帽、轴承、齿轮等。本课程只讲通用零件的结构、特点。通用零件有部分是标准件，即可以在市场上买到的，不必要自己组织生产；而有一部分必须自己生产，但他们具有统一的标准和规格。

教师可演示实物，如有可能播放生产录像，了解零件的生产过程。强调学习本章内容要注意贴近实际，联系生产。

二、新课（75分钟）

1、轴的功用与分类特点

轴是机器中最重要的零件之一，主要起支承轴上零件并传递运动和转矩的作用。这里注意运动和转矩的区别。

轴的分类主要分清传动轴、心轴和转轴，一般的轴多为转轴，可举学生能见到的例来说明。如书上所举的例子，或如下： 吴联兴主编。机械基础练习册。北京：高等教育出版社，2010 课件、教具、实物。传动轴：汽车方向盘的轴；电风扇的轴 心轴：火车的车轮轴

转轴：大部分轴为转轴，如自行车中轴、齿轮、皮带轮的轴等等。这里要注意的是三种轴的共同特点都应当以转动的轴为前提，再按受力状态来区分。

2、轴的常用材料

应介绍常用中碳钢45钢和合金钢40Cr作轴的材料，但是选择合金钢时，必须进行热处理，才能发挥合金钢的优势，否则合金钢对应力的敏感性对轴的强度反而产生不利的影响。

3、轴的结构

轴上零件的固定方法很多，分为轴向和周向固定两种，常用轴向固定的方法是键联接，它具有可拆性，而且可以传递很大的扭矩，应用广泛。周向固定方法一般选用轴肩或轴套等，要根据实际情况来决定，但要简单方便可靠，易于加工。因此，轴一般为阶梯形状。

教学时一定要结合课件或录像、教具进行，否则枯燥无味，学生没有兴趣。或组织学生进行一次拆装实习，作实践体会，亲手感受。

轴的加工工艺性更难理解，工艺结构要结合车工实习的内容来讲，请同学谈自己实习加工的体会，就比较好懂，中心孔是加工细长轴和为了下一道工序加工准备的；退刀槽是为了加工螺纹时，防止撞坏零件左端面而设计的；越程槽是为了磨削后装配零件能到位而设计的。

装配工艺比较难懂，许多装配工艺是为了方便装配和准确定位而设计的。如30°大倒角是为了顺利安装；两个零件在轴向和径向只能各有一个配合面，不可能使一个配合面同时接触两个面。过度要求适得其反，实际上也是达不到要求的。这里要培养学生从实际的要求为出发点来考虑问题，也就是理论要联系实际。

教学中配合课件演示教学，可以提高效果。

三、小结（10分钟）

1、按载荷方向直轴可以分为传动轴、心轴和转轴三种，大多数轴为转轴。

2、一般常见轴为45钢，较重要的轴为40Cr经过调质处理。

3、轴上零件的固定方法可分为轴向固定和周向固定两种。轴肩和键是常用的两种方法，具体要以实际而选用。

4、轴的加工工艺性是按加工需要确定的。

四、布置作业

练习册中P [课后分析]

车机械基础电子教案 篇2

一、开展“项目引导教学法”的意义

技工学校的教育, 相对于理论学习而言, 更加注重学生动手能力的培养。现在技工学校的学生在传统的课堂教学中, 常有这样的课堂表现:老师讲, 学生睡倒一片;或者, 一大片学生低着头, 玩手机;上课的老师感到困惑、沮丧、无奈。技工学校的学生都有一些共性, 即文化基础差, 抽象思维、逻辑思维能力较差, 厌学比例较大。如果此时教师仍然继续采用传统的教学模式的话, 不但对学生没有吸引力, 而且对他们技能培养也起不到较好的促进作用。

我在担任《电工电子技术基础》课程的教学中引入了“项目引导教学法”开展教学。通过项目选择, 由项目引导教学情景设计, 让理论与实际结合, 充分体现由实际操作引领理论并使之贯穿, 将应知、应会的知识和操作能力培养融入操作之中。让学生在做中学, 学中做, 把学生的被动学习转变为主动学习;将教师的讲课由主动式变为引导式或指导式, 学生在做的过程中会有主动探寻知识的行为。通过这样的顺势引导, 训练学生的做事能力, 培养学生团结协作和分析问题、解决问题的能力和基本操作能力, 提高探寻问题和创新思维的能力, 课堂中也较多地吸引了学生的参与。

在项目引导教学过程中, 一些平时厌学的学生, 也会投入到项目操作过程中, 当其完成一件作品时, 会有很大的成就感;没有成功的学生就会主动找老师问:“为什么我的不成功?”这样不但调动了学生学习的积极性, 增强了学生分析问题、解决问题的能力, 而且还培养了学生的自主意识, 耐心、团结协作的做事态度。这种教学方法的实施, 对技工学校学生的综合素质的培养有极大的促进作用。

教师在开展项目引导教学的过程中, 怎样开展教学方案设计与实施, 除了要对“项目引导教学法”的意义有充分的认识外, 还要懂得一些教学方案设计与实施的具体方法步骤, 才不会使教学混乱, 收到预期的教学效果。

二、实施“项目引导教学法”案例

1.教案设计的意义

《声光控电路装配与调试》项目引导型教学方案, 把晶闸管等常用电子元件与逻辑门电路关键知识的学习和综合应用技能培养相结合, 把电子电路的认识与焊接、装配与调试的基本操作技能培养融入项目教学之中, 让学生在做中学, 学中做, 调动学生积极主动参与学习;在学生的操作实验中, 教师讲课由主动式变为引导式或指导式;结合学生在电路焊接与调试中遇到的问题, 引导知识的学习、电路图的识读和工作原理的分析;通过任务驱动, 培养学生团结协作和分析问题、解决问题的能力。

2.本项目教学目标

(1) 掌握晶闸管知识、单结晶体管触发电路的原理和应用。

(2) 掌握逻辑门电路基本应用知识。

(3) 锻炼学生识读电子电路图。

(4) 掌握万用表对电子元器件的基本测判方法。

(5) 掌握电子元器件基本装配技巧与调试方法。

3.教学方案及实施

任务一、声光控电路的电子元件认识和测试

(学生跟着老师一起操作, 老师边讲边做, 学生边看边做) 。

(1) 晶闸管、单结晶体管。

(2) 色环电阻、光敏电阻、电容器等。

(3) 逻辑门电路集成元件CD4011。

(4) 整流二极管、三极管。

任务二、焊接装配与调试操作 (每个学生一套)

(1) 装配电路认识, 老师引导性地讲解。

(2) 学生装配焊接操作与电路调试。

任务三、装配电路故障分析

(学生对自己装配好的产品进行调试, 可能会有许多问题出现, 如下面提到的几个典型问题) 。

(1) 灯会亮, 但不会调光?

(2) 灯会亮, 不可以声控?

(3) 灯不会亮?

任务四、电子原理电路图识读

(在学生调试过程中, 依据出现的问题, 引导学生对电路进行学习和分析) 。

任务五、电路原理分析和理论知识学习

(针对出现的问题, 引导学生学习有关的知识) 。

(1) 晶闸管、单结晶体管知识、触发电路知识学习。

①晶闸管结构和工作原理;

②单相可控整流电路与工作原理;

③单结晶体管结构与特性;

④单结晶体管触发电路工作过程;

⑤电阻、电容组成充放电的延时作用。

(2) 逻辑门电路基础知识学习。

①基本门电路知识学习;

②复合门电路基础知识学习;

③集成门电路功能测试 (老师指导学生实验, 用实验方法使学生掌握集成门电路元件的测试和使用方法) 。

(3) 声光控节能电子开关的电路工作原理分析 (针对学的知识, 进行电路工作原理分析, 探寻故障的原因, 并采取正确方法进行排除) 。

①电路组成的元件介绍;

②CD4011组成的电路介绍;

③光敏电阻:有光照电阻值小, 无光照电阻值大;

④电路组成学习;

⑤声光控电路工作原理分析。

任务六、对学生成绩评议与小结成绩评价

三、教案设计与实施的探讨

在以知识学科体系为中心的传统教学过程中, 往往采用先理论后实践的教学方式:技工学校的学生文化基础较差, 逻辑分析问题能力较弱, 听不懂理论课, 学习积极性不高;在教师规定的验证性实验中, 实验方式和手段也比较单一。从上面的项目引导教学的方案与实施中, 通过对教学情景的设计和理论与实际相结合的形式, 充分体现实际操作引领理论贯穿的一种新型教学过程, 将应知应会知识和操作能力培养融入操作之中, 教师在其中起到穿针引线的作用, 调动了学生参与的积极性, 激发了学生学习的热情, 发掘了学生的创造潜能, 让学生在学习中获得乐趣。

项目引导教学有开始与结束, 需有完成任务的设计计划方案, 规则上应有一个可看到的产品。如本案例中“声光控节能开关”是一个完整的产品, 结束后有一个正确的评价结果。所以, 项目引导教学方案设计与实施的基本步骤, 我认为可从下面几方面进行:

1.项目确定, 任务驱动

在“项目引导教学法”中, 教师首先要确定并设计好项目。项目要有引领知识学习和学生技能培养的作用, 还要有可开展的实际操作性;项目要靠任务去驱动, 一个项目要有多个任务驱动;任务驱动要有串联知识的作用和实用操作能力培养教育的具体内容;项目也要有一定的趣味性。

2.学生组织与设备资源分配

根据项目的不同需要, 设备资源的配套安排, 项目完成时间大概分配, 学生可以个人或多人分成小组, 组织小组成员共同制定计划, 共同或分工完成安排任务。

3.情景设置

创设学生当前学习的内容与现实条件接近的情景设置。如“声光控电路”必须提前准备:晶闸管、单结晶体管、电阻、电容、逻辑门元件CD4011、光敏电阻、驻极体话筒、电路焊接板、电烙铁, 调试灯具等, 可以创设出整个焊接操作、调试的情景。

4.必要的操作示范

围绕当前学习的知识点, 便于学生知识迁移需要, 选择一些内容, 带领学生操作并进行示范演示, 或指导学生进行一些验证实验以掌握元件的知识和功能;示范解决项目中的一些小项目等。

5.独立操作与探索

让学生独立操作电路的装配与调试。当装配完成时, 学生急于去调试, 教师要注意检查用电安全, 但不要代替学生操作。调试时, 会出现:“他的成功, 我的为什么不成功?”等问题, 教师不要急于回答学生, 而应当引导学生对装配电路故障进行分析, 对知识点进行理解回顾, 再指导学生去查找问题, 最后总结学生产品中存在的多种问题, 进行问题分析、讨论。

6.协作完成任务

开展分工协作、项目任务驱动, 进行小组交流、讨论。

7.评价学生成绩

上面提到的“成绩评价表”, 它可以由教师评价、学习小组评价、自我评价三方面完成表中各项评价, 然后求平均得到学生这个项目的成绩。

车机械基础电子教案 篇3

【关键词】机械设计基础 教学改革 电子封装技术

【中图分类号】 G 【文献标识码】 A

【文章编号】0450-9889（2015）06C-0076-02

机械设计基础课程是高等学校电子封装技术专业的一门重要的专业基础必修课。它在完成机械制图、工程材料及机械制造基础、金工实习、理论力学和材料力学等主要先修课程的基础上教学，为电子封装技术专业的学生学习专业机械设备课程提供必要的理论基础，在专业课程设置中起着承前启后的纽带作用；为培养从事工艺、运行、管理的技术人员，使其在了解机械的传动原理，设备的选购、正确使用与维护及故障分析等方面提供必要的基本知识。该课程设置在专业课程之前，此时的学生对机械设计的相关概念及理论认识较浅，面对课程概念多、原理难、内容抽象、实践性强等特点，往往会感到困难和枯燥，学习兴趣大打折扣。针对电子封装技术专业的培养目标，要使学生在有限的时间内掌握常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本设计理论和计算方法，需要教师结合专业特点，充分利用包括通用和专业实验设备在内的资源和条件，有针对性地安排教学内容，灵活运用教学方法，重视实践教学环节，以期提高教学质量。

一、课程教学存在的问题

（一）教学目的针对性不强

电子封装技术专业机械设计基础课程的目的是为学习半导体制造工艺设备、电子封装与组装设备和片式元件制造工艺及设备等专业机械设备打基础，强调的是其基础性和应用性，而不是像机械设计专业学生以能够设计机器为目标。因此，学生不需要对复杂的设计计算公式和方法理解得完全透彻明白，而主要是能够运用这些公式、定理来解决专业机械设备学习过程中的疑问，能够在将来的工作和学习中解决在购置、管理、使用及维护专业设备中遇到的一些机械方面的问题。

（二）学生重视程度不够，学习兴趣不高

有学生片面地认为，电子封装技术专业主要是学习电子封装制造方面的知识，不设计机械，机械设计基础课程不用好好学，用处不大，在思想上没有正视课程的重要性。另外，学生感到课程内容抽象、枯燥、杂乱无章，学习困难，产生厌学情绪，消极应付，直接影响学习效果。

（三）教学方法单一，过分依赖多媒体

课程中的理论设计计算可以说贯穿整本教材，容易采用单一的教学方法；且理论性强，知识点众多，初学者容易混淆遗忘，理解掌握困难。再者，教学大都采用多媒体，虽然节省了板书时间，但由于信息量大，教学进度变快，学生的思路跟不上教师的讲解进度，使学生连思考的时间都没有，对需要掌握的知识点感到无所适从。

（四）实验室建设滞后

由于场地、经费等现实条件的限制，场地有限，实验设备不能及时更新，开出的实验项目受限；教学方式以教师讲解、学生观摩为主，学生不能亲自操作、感受实验的整个过程，好奇心不能得到满足，想法不能得到验证，对学生的实践能力提高不大，实验效果不佳。

二、教学改进途径

（一）转变观念

重视课程在电子封装技术专业课程体系中及在教学中的重要性介绍，上好第一堂课，让学生清楚了解该课程的纽带作用。在条件允许的情况下，增加参观实验室环节，通过介绍实验设备特别是本专业的教学科研仪器设备，使学生了解课程在机械设备中的重要地位。在此基础上，始终保持学习兴趣是激发学生学习动机的有效方法。这就需要采用灵活的授课方式（例如实物教学、设问式教学、专题讨论等）、多样的教学内容表现形式（例如动画演示、模拟仿真、图表比较等），充分发挥学生的主体能动性，激发学生的求知欲和学习兴趣，提高教学效果。

（二）优化整合教学内容

从机械设计角度讲，电子封装技术专业培养目标是使学生掌握封装设备运行与维护的专业知识和技能，毕业后成为在通信设备、军事电子设备相关厂家及科研机构从事生产及经营管理等方面工作的工程应用型高素质复合人才。根据此目标，课程内容应选择与本专业结合紧密的教学内容，特别是与专业设备密切相关的内容，主要包括各类机构和传动、连接和轴承等，使学生在有限的时间和精力上，掌握与本学科专业知识相联系的机构和零部件的工作原理及设计方法等基础内容，为后面的专业课学习打下坚实的基础。

（下转第104页）

（上接第76页）

（三）用好多媒体，板书辅助

多媒体教学是一种正在蓬勃发展的现代化教学手段，具有直观性、图文声像并茂、交互性、动态性、可重复性等诸多优点，可以生动形象地展示教学内容，充分调动学生的视觉、听觉系统，使学生在开阔视野的同时，调动学习积极性和能动性，但要避免多媒体教学的弊端，把握好教学节奏。当然，多媒体教学并不能完全取代传统的板书。板书教学更能适应学生的思维方式，更有利于学生记笔记和互动。教师能够随时通过观察学生的表情和积极性，而及时放慢或加快讲授速度，充分合理地利用时间。作为当前最为普遍使用的两大教学手段，采用以多媒体教学为主、板书教学为辅的联合教学方式，合理运用，无疑可以提高教学效果。

（四）实践环节应强调学以致用

电子封装技术专业的实践环节，应从本专业的社会需求出发，培养学生的实践动手能力，关注知识综合应用能力，重点解决与电子封装仪器设备直接相关的机械结构设计，运动学分析和动力学分析三个方面的能力。实验应体现设计性、综合性、研究性和系统性，实现实验教学学以致用的目标。

（五）充分利用网络资源

网络正在成为人们工作、生活和学习中不可或缺的部分，在教育教学方面也扮演着越来越重要的角色。网络教学、在线答疑、远程教育、资料查阅等网络资源，可谓丰富多彩，且具有实时性、快捷性、动态性等优点。充分合理地利用这些资源，不仅有利于学生自主学习，也提高了教学效率和教学质量。

随着社会对电子封装技术人才的专业知识结构、综合素质及实践能力等各方面要求的提高，机械设计基础课程的教学内容、授课方式也应进行相应的调整与改革。在优化教学内容的基础上，采用现代技术与传统教学相结合的教学模式，运用灵活多样的教学手段，激发学生学习的主动性，提高学生独立思考、解决问题的能力，以达到教学相长的目的。

【参考文献】

[1]杨柯祯，程光蕴，李仲生，钱瑞明.机械设计基础（第六版）[M].北京：高等教育出版社，2013

[2]周志刚，徐芳.机械设计基础教学质量控制及创新能力培养[J].实验室研究与探索，2013（10）

[3]陈厚荣.非机械专业机械设计基础课程教学方法探讨[J].西南农业大学学报：社会科学版，2012（5）

【基金项目】广西微电子制造工程特色专业（桂教高教[2011]66号）；桂林电子科技大学电子工程训练实习内容多样化改革与实施项目（ZL2454）

【作者简介】范 勇（1975- ），男，桂林电子科技大学讲师，研究方向：表面组装技术及教学。

车机械基础电子教案 篇4

本课件使用最新的CAD/CAM软件、应用最新的计算机仿真技术和虚拟现实技术精心制作了大量的三维实体造型素材和数百个二维、三维动画，涵盖了机械设计基础的全部内容。本系统通过对教学内容的分析及设计，根据认知规律及建构主义理论，对难点、重点的知识点，提供文字、图形、动画、视频等多种表现形式，通过形象的动态仿真，介绍各种机构的组成、类型和运动特点，展示不易理解的机构运动关系，培养学生的形象思维能力。通过加强人机交互功能，实现逐步、反复的观察、使抽象的工作原理变得直观易懂，生动有趣。其中动态可调参数动画可通过任意调整构件尺寸适时观察构件尺寸变化引起的机构类型的改变和构件间相对运动关系的改变。采用先进的虚拟现实建模语言VRML制作的虚拟现实动画可用鼠标拖动机构或零件，随心所欲的从任意角度观察构件的结构和构件间的运动关系。

1．机械设计基础电子教案是一个供教师课堂教学使用的计算机软件系统，本电子教案以高等教育出版社出版的基本流行教材我蓝本编制，包含了这些教材所有章节（共十七章）的全部内容。本电子教案的内容和体系既与教材基本保持一致，又结合了教案编者的教学改革思路与课堂教学的体验。

2．本电子教案以PowerPoint XP为平台，教案以PowerPoint文件的形式体现，将基本教材的主体内容以课堂教学语言的形式体现出来，并与大量教学素材进行了链接，使用本电子教案的教师可方便地按个人的教学风格修改教案，在此基础上经过适当修改组成新的教案。

3．本电子教案的素材以swf（Flash文件）、wrl（虚拟现实文件）、jpg（图片文件）、avi（动画文件）及mpeg（视频文件）等形式体现。本电子教案提供的教学素材的数量多于教材中的素材，以便使用者有更多的挑选余地。

为保证FLASH动画、三维动画及虚拟现实动画能正常运行，运行本系统前，应先安装支持视频压缩（DivX412codec.exe或DivX502Bundle.exe）、虚拟现实（cortvrml.exe）、FLASH6(Install Flash Player 6 AX.exe、Install Flash Player 6.exe)的4个驱动程序。

4．本程序在PowerPoint XP平台下制作，由于使用了VBA（Visual Basic for Application）程序，所以运行时可能会出现宏病毒的警告，这时，只要选择启用宏就可以正常地进行后面的演示（如果取消宏，将有许多功能无法演示）。但此类警告还会在后面不断的出现。请按如下的操作顺序除去此警告对话框：

进入PowerPoint，选择 工具→宏→安全性，参见下图： 后弹出如下所示的对话框：

在安全级别中选择无，然后点击确定，这样就不会再出现病毒提示对话框了。

5．本系统可在光盘上直接运行，也可拷贝到硬盘上运行，为保证运行速度，尽量拷贝到硬盘上运行。双击文件名“机械设计基础.ppt”可进入主页面，在主页面上点击可进入总目录，也可每一章单独运行。

6．本电子教案的基本页面如下：

每个页面中的内容通常在以鼠标左键单击页面或按任意键时顺序出现。每个页面中在文字下面有下划线的地方有链接。或当鼠标指针停留或经过的地方鼠标指针变为小手形状时，说明该处有超级链接，链接教学素材。在图片上鼠标指针停留或经过的地方鼠标指针变为小手形状时，点击可链接大图片，再点击鼠标左键可返回原状。

7．页面右下角按钮的作用：为下一页；

为上一页；

为返回章目录或返回到原调用的页面。为进入；为退出。

8．浏览每个页面时，一般单击页面可顺序演示内容，但因为我们在PowerPoint种嵌入了Flash文件，若点击到Flash内容时，可能没有反应，这时可将鼠标向页面边缘移动后再点击即可。

9．由于在PowerPoint中嵌入了Flash文件，可利用Flash的功能将演示内容放大，以便于仔细讲解细部结构。操作：在Flash内容上单击鼠标右键，在工具提示框中选择Zoom In(放大)，选择Zoom All（回复原状）。参见下图：

10．要注意Flash动画中的热区和按钮，有些FLASH动画需要点击播放按钮后才开始运动。通过交互操作，可加深对问题的理解。

11．齿轮传动类型采用的是虚拟现实动画，按住鼠标左键出现移动、转动、翻转符号时，用鼠标拖动可从任意角度观察齿轮传动及齿轮的结构。在鼠标指针变成小手的地方点击鼠标左键，齿轮即开始转动。如齿轮不能任意翻转，请点击STUDY按钮。

---------------限于编者水平和时间仓促，误漏不当之处，恳请批评指正。作者邮箱：zjz6688@163.com

联系人：山东科技大学工程学院

- 机械基础教案 篇5

一、教学目的与要求：

1.了解机器机构构件和零件等基本概念 2.了解本课程的内容性质和任务

1）了解工程力学的基本知识和相应简单扼要的计算 2）了解机械机械工程材料的基础知识； 3）了解常用的机构和机械传动原理； 4）了解金属零件的联接和支承 5）了解液压传动的基本内容

二、教学方法与手段

方法：讲授法、谈话法、讨论法、演示法、参观法、调查法、练习法、实验法、引导发现法、自学辅导法、案例教学法、情境教学法、实训作业法等。

手段：常规或现代（多媒体投影、音像资料、各种教具、实物、案例素材文件等）。

三、教学重点、难点：

机器与机构、构件和零件概念，的区别和联系

四、课时分配计划：2课时布置作业：0-1，0-2 实施情况及课后教学效果分析

引

言

当人们拓展视野、深入到创造物质世界活动中时会发现，单纯的数学、物理或化学，常常无法解决实际应用问题。不同的应用领域，需要将数、理、化知识适度综合，高度概括，从而形成解决问题更为直接、更为有效的理论体系，这便产生了诸如机械工程、电气工程、计算机工程、化学工程、建筑工程等门类众多的应用工程科学。它们是创造人类社会多姿多彩物质世界的应用理论基础。

一、本课程的研究对象

机械工程的研究对象是机械。

什么是机械?机械是机器与机构的总称。1．机器

机器是用来变换或传递能量、物料和信息，能减轻或替代人类劳动的工具。

图1一1所示的台钻是比较常见的典型机器。观察其工作过程：电动机1转动，驱动带传动，带传动又将运动和动力传递给变速箱2内的齿轮系，变速箱中的主轴与钻头3直接联接，从而熔话动与动力传涕给了钻头。最后完成对工件的切削加工。

图O-2所示为牛头刨床，它由电动机1通过带传动3和齿轮传动装置2实现减速，又通过暇动导杆机构9改变运动形式，使滑枕5带动刨刀7作往复移动来实现刨削。

由上述两例分析表明，机器通常由三大部分组成：原动装置一传动装置一执行装置。机械最常见的原动装置是电动机。传动装置和执行装置通常是由一些机构或传动组成(如台钻的传动装置为带传动和变速箱，牛头刨床的执行装置为摆动导杆机构等)。2．机构

机构是具有确定相对运动的构件组合。图0一3所示为实现滑枕运动的摆动导杆机构，它由若干构件(大齿轮6，滑块1、3，导杆2，滑枕4)组合而成。从运动的角度看，构件是机器中运动的最小单元。3．机械零件

从制造的角度看，机器是由许多零件组成的。零件是不可拆的最小制造单元。

一个零件可能是一个构件(如图O-3中的导杆)。但多数构件是由若干零件固定联接而成的刚性组合。如图。一4所示的齿轮构件，就是由轴、键和齿轮联接而成。

4．运动副

构件与构件之间既保证相互接触和制约，又保持确定的运动，这样一种可动联接称为“运动副”。只允许被联接的两构件在同一平面或相互平行的平面内作相对运动的运动副称为平面运动副。按照接触特性，平面运动副可分为低副和高副。构件问的接触形式为面接触的运动副称为低副。常见的平面低副有回转副和移动副。图0一5b所示为回转副及其运动简图符号，回转副有时也称为铰链(图O一5c)；图0一5a所示为移动副及其运动简图符号。构件间的接触形式为点、线接触的运动副称为高副。如图O-6所示，在凸轮机构和齿轮机 构中，构件1和构件2形成的运动副均为高副。

综上所述，归纳要点如下：

1)构件与零件的区别在于：构件是机械运动的基本单元，零件是机械制造的基本单元；有时一个零件就是一个构件，但通常构件由多个零件刚性固接而成。2)机器与机构的区别在于：虽然机器和机构都具有确定的相对运动，且机器可以是一个机构或由若干构件与零件组成，但机器具有能代替或减轻人类劳动，完成功能转换的特征，而机构则不具有此特征。

3)平面运动副可分为低副和高副：低副为面接触；高副为点或线接触。

二、本课程的主要内容

1．机械产生的步骤

实际应用的机械是怎样产生的?它通常要经历这样一些步骤： 1)根据工作要求，用规定的机构运动简图符号勾画出机器和机构的运动简图，并分析构件的运动速度和加速度等情况，通常称之为机械的运动设计。

2)按类比法，确定所要设计零件的材料；对铁碳合金材料，还要考虑其热处理方式。这一步骤可称之为机械的材料设计。

3)根据机器运动设计的简图，对各构件或零、部件进行受力分析，最终确定零件的受载情况，通常称之为机械的工程力学分析。

4)根据零件的最大受载和零件可能产生的失效破坏形式，按设计准则确定零件的主要参数，这称之为机械C零件)的强度设计。5)计算零件的全部几何尺寸，按机械制图标准规范和公差配合要求画出零件工作图，通常称之为机械零件的结构设计。．

6)根据零件工作图，进行加工制造的工艺设计。

7)用机床(或数控机床)对零件进行制造加工。8)装配，试车。2．本课程的主要内容

1)工程力学基础； 2)机械工程材料基础；

3)常用机构与机械传动；4)联接与支承零部件； 5)液压传动。

思考题与习题

O-1 为什么机器中要用机构?机器与机构的根本区别是什么? 0-2辨别自行车、机械式手表、汽车、台虎钳等何为机器?何为机构?

第一篇 工程力学基础

第一章静力学概要

一、教学目标与要求

1．了解力的两种效应和力的三要素

2．了解静力学的基本力学规律，本书要求掌握静力学的四个基本公理。3．了解受力图的基本画法 4．了解力矩和力偶的基本概念

二、学习重点和难点

1．学习重点 1）．了解力的两种效应和力的三要素 2）．了解静力学的基本力学规律，本书要求掌握静力学的四个基本公理。2．学习难点 1）．了解受力图的基本画法 2）．了解力矩和力偶的基本概念

三、教学方法

讲授法、演示法、案例分析法和相互讨论法为主

四、讲授课时 8课时

如图1—1所示，在对工程实际对象(如汽车、船舶、机床、卫星等)进行力学分析时，首先要把它理想化，即合理抽象为力学模型，这样才便于进行数学描述，得到数学模型。这一过程也简称为“建模”。然后进行计算，一般用计算机数值求解。随后，对得出结果加以分析，特别要与实验结果相比较，如误差符合要求，则结束分析，如误差大，往往要修改力学模型再分析。由此可见，力学模型直接决定计算结果的正确性，它是力学分析的基础，十分重要。

静力分析的常用模型为刚体。实际物体在受力作用时，其内部各质点间的相对距离总要发生一定的伸长或缩短，即变形。由于这种变形通常十分微小，在对某些问题的研究中可以忽略不计，因此引入“刚体”这一为分析方便而假设的力学模型。所以说，刚体是在力作用下不变形的物体。．

刚体静力学是研究刚体在力系的作用下平衡规律的科学，简称为静力学。

第一节静力学基础

一、静力学基本概念 1．力

力是物体间的机械作用。这种作用有两种效应：使物体产生运动状态的变化和形状变化，前者称为运动效应，后者称为变形效应。

物理学中学过，力有三要素：大小、方向、作用点，如图1—1所示。因此可用有向线段OA表示，矢线始端O表示力的作用点，矢线方向表示力的方向，按一定比例尺所作线段OA的长度表示力的大小。计算时，力的单位采用我国的法定计量单位N；目前已不再使用的原工程单位制中，力的单位是kgf。N与kgf的换算关系是lkgf=9．807N 力对刚体只有运动效应(包括平动、转动及其特例——平衡)。这样，力的三要素可改述为大小、方向、作用线。这种作用在刚体上的力沿其作用线滑移的性质称为力的可传性，如图1—2所示。如图1—3a所示刚性环与图1—3b所示柔性环均在二力作用下处于平衡，即F，=F。力F，沿作用线滑移前后，对刚性环的运动效应相同；但对柔性环的变形效应，则由呈椭圆形到仅有局部变形，二者差别很大。这说明力的可传性只适用于刚体模型。

2．分布力与集中力在物理学中和工程简化计算中，物体的受力一般认为力集中作用于一点，称为集中力。实际上，任何物体间的作用力都分布在有限的面积上或体积内，应为分布力。集中力在实际中并不存在，它只是分布力的理想化模型。但由于分布力的分布规律比较复杂，因此计算时需简化为集中力。

图1—4a、b所示为静置在路面上的车轮胎和水坝。轮胎是弹性的，其所受的力作用在以宽度为b表示的小面积内，当b同其它尺寸(如汽车轮距)相比较很小时，即可忽略不计，而用集中力FR代替，但在车辆动力学中，则要考虑弹性变形后的分布力，要用弹性力学来解决。水坝受到的静水压力分布在坝与水的接触面上，为面分布力，作近似计算时，将坝体简化为变截面梁的线分载荷，如图1-4b中的虚线三角形所示，在分析坝体的平衡时，可用集中力的大小与作用位置代替分布力。3．理想约束

理想约束是对物体间接触性质和连接方式的理想化处理。

物体的受力可分为两类：约束力和主动力。约束施加于被约束物体的力称为约束力或约束反力；除约束力以外的其它力称为主动力或载荷，如物体的重力，结构承受的风力、水力，机械零件中的弹簧力、电磁力等。本课程中，主动力一般是给定的(实际工作中则往往需要自行确定)，对物体进行的受力分析只是分析约束力。

接触面的物理性质分为绝对光滑(理想约束)和存在摩擦(一般为非理想约束)两种。这里主要介绍理想约束。下面介绍几种典型的约束模型。

(1)理想冈lI性约束这种约束也是刚体，它与被约束间为刚性接触。常见的有： 1)光滑接触面。当物体与固定约束(图l一5a)或活动约束(图1—5b)间的接触面非常光 滑，其摩擦可忽略不计时，即可简化为这类约束，其约束反力的方向为公法线挖的方向，称为法向反力，记为FN。2)光滑圆柱铰链。这种约束简称为柱铰，包括固定柱铰(图1—6)和活动柱铰(图1—7)，实际是平面回转副的两种表现形式，常简称为固定铰链和活动铰链。这种光滑面约束，其约束体与被约束体的接触点在两维空间内是未知的，因此其约束反力可用一对正交力F。、F，表示．

(2)理想柔性约束 如图1—8所示，柔性线绳受物体外力(如重力)作用，此时线绳约束力与外力方向相反，并一定沿着线绳方向。当忽略摩擦时，这种约束称为理想柔性约束。工程中常遇到的钢索、链条、传动带等物体均可近似认之为柔性约束。

二、静力学公理

静力学公理是人类经过长期经验积累和实践验证总结出来的最基本的力学规律。它概括了力的一些基本性质。下面简要介绍四个公理。1．两力平衡公理

刚体受两个力作用，处于平衡状态的充分和必要条件是：两力大小相等、方向相反，且作用在同一直线上(图1—9a)，即 F1一F2 这个公理总结了作用于刚体上最简单的力系(两个力以上的一组力)平衡所必须满足的条件。这个条件对刚体来说，既必要又充分。但对非刚体来说，这个条件是不充分的。例如对柔性约束，受两个等值、反向的拉力作用时可以平衡，而受两个等值、反向的压力作用时就不能平衡。若刚体受两个力作用处于平衡状态，则这两个力的方向必在两力作用点的连线上，此刚体称为二力体，如果刚体是杆件，也称二力杆(图1—9b)。． 2．加减平衡力系公理

在任意一个已知力系上，可随意加上或减去一平衡力系，这不会改变原力系对 物体的作用效应。

这一公理对研究力系简化问题十分重要。实际上，前述力的可传性是这一公理的推理。如图1—10所示，图a为原力系，图b在原力系上加了一个F。一Fz的平衡力系，设F=F。，显然F与Fz也构成一平衡力系，可以减去，于是变为图c情况，力在刚体上成功地实现了滑移。

3．平行四边形公理

作用在物体上同一点的两个力，可以合成为一个力，其作用线通过该点，合力的大小和方向由以已知两力为边的平行四边形的对角线表示，这称为力的平行四边形公理或称平行四边形法则。如图1—11所示，作用在物体O点上的两已知力F，、Fz的合力为F，力的合成法则可写成矢量式

4．作用力与反作用力公理

即牛顿第三定律。两个物体之间的作用力和反作用力，总是大小相等、方向相反、作用线相同，但分别作用在两个物体上。例如车刀在工件上切削，车刀作用在工件上的切削力为F。，与此同时，工件必有一反作用力F；作用在车刀上，如图1—12所示，此两个力F。F总是等值、反向、共线的。必须注意，由于作用力与反作用力作用在两个物体上，因此不能说成是一对半衡力。

三、受力图

在求解力学问题时，必须根据已知条件和待求量，从与问题有关的许多物体中，选择确了定一物体(或几个物体的组合)作为研究对象，对它进行受力分析。为了清楚地表示所研究物体的．受力情况，需将研究对象从周围的物体中分离出来(即解除约束)，单独画出。这种被分离出来的物体称为分离体。画有分离体及其全部主动力和约束反力的简图称为受力图。下面举例说明受力图的画法。

例1-1用力拉动碾子以压平路面，碾子受到一障碍物的阻碍，如图1—13a所示，如不计接触处的摩擦，试画出碾子的受力图。

解1)取碾子为研究对象，并画出分离体图。2)画出主动力。有重力以和杆对碾子的拉力F。3)画出约束反力。

碾子的受力图如图1—13b所示。

例1-2水平梁AB的A端为固定铰链支座，B端为可动铰链支座，梁中点C受主动力F。作用，如图1—14所示。不计梁的自重，试画出梁的受力图。解1)取梁为研究对象，并画出分离体图。2)画出主动力Fp。3)画出约束反力。

例1—3 图1-15a所示为一压榨机机构的简图，ABC为杠杆，CD为连杆，D为滑块。在杠杆的端部加一力Fp，不计各构件的自重和接触处的摩擦，试分别画出杠杆、连杆和滑块的受力图。

解 1)取连杆CD为研究对象。2)取杠杆ABC为研究对象。

3)取滑块D为研究对象。

连杆CD、杠杆ABC、滑块D的受力图如图1—15b所示。

例1-4如图1—16所示为油压夹具。液压缸中的油压力F。通过活塞杆AD、连杆AB使杠杆BOC压紧工件。其中A和B为铰接，0处为固定铰链支承，C和E处为光滑接触。不计各构件白重，试分别画出活塞杆AD、连杆AB、滚轮R(连同销钉A)、杠杆BOC以及它们组成的物系的受力图。

解 1)取活塞杆AD为研究对象。2)取连杆为研究对象。

． 3)取滚轮R(连同销钉A)为研究对象。

4)取杠杆BOC为研究对象。

5)取活塞杆、连杆、滚轮和杠杆组成的物系为研究对象。如图1—16f所示。

第二节平面汇交力系

静力学研究的主要问题是力系的合成与平衡。

根据由简到繁、由特殊到一般的认识规律，我们先从比较简单的平面汇交力系开始研究。

平面汇交力系是各力的作用线都在同一平面内，且汇交于同一点的力系。如图1—17所示的起重机的吊钩，即受一平面汇交力的作用。

研究平面汇交力系的合成与平衡将采用两种方法：几何法和解析法。

一、平面汇交力系合成的几何法

根据力的可传性原理，作用于刚体上的平面汇交力系中的各点可以分别沿它们的作用线移到汇交点上，并不影响其对刚体的作用效果，所以平面汇交力系与作用于同一点的平面力系(平面共点力系)对刚体的作用效果桂同。因此这里只需研究共点力系力合成的几何法则。1．两个共点力合成的力三角形法则

这一法则实际上是力的平行四边形法则的另一种表达方式。设有F。和F。两力作用于某刚体的A点，则其合力可用平行四边形法则确定，如图1—18a所示。此法称为求两个共点力合力的三角形法则其矢量式为 F=F1+F2 2．多个共点力合成的多边形法则 如图1-19a所示，由图1—19b可以看出，虚线矢量可不必画出，只要将力系各力首尾相接形成一个开口的多边形ABCDE，最后将其封闭，由最先画出的F，的始端A指向最后画出的Fa以受力图中不必画出内力，只需画出物系以外的物体对物系的作用力即可，这种力称为外力。合力F的大小和方向。此法称为多边形法则，其矢量表达式为 F=F1+F2+F3+F4 上述方法可推广到平面汇交力系有咒个力的情况，于是可得结论：平面汇交力系合成的结果是一个合力，合力作用线通过力系汇交点，合力大小由多边形的封闭边表示，即等于力系各力的矢量和。其矢量表达式为，二、平面汇交力系平衡的几何条件

我们已经知道，平面汇交力系可以合成为一个合力，即平面汇交力系可用其合力来代替。因此若合力F等于零，则说明物体处于平衡；反之，若物体处于平衡，则其合力F一定等于零。可见平面汇交力系平衡的充分与必要条件是力系的合力等于零，即

在力系合成的几何法中，平面汇交力系的合力是由力多边形的封闭边表示的，当力系平衡时，合力封闭边变为一点，即力系中各力首尾相接构成一个自行封闭的力多边形，如图1—20所示。因此可得平衡力系平衡的充分与必要的几何条件是：力系中各力构成的力多边形自行封闭。．

用力多边形封闭的条件求解平面汇交力系平衡问题的方法称为几何法。这种方法常用于求解三力汇交的平衡问题，这时三力构成一个自行封闭的力三角形。

机械基础中职教案 篇6

教学目标

1.科学探究：会做杠杆尺的探索性实验，能够观察记录杠杆尺的状态，学习使用图示法简化问题。能够从众多看似杂乱的数据中，分析整理出杠杆省力的规律。

2.情感态度和价值观：在科学探究过程中，培养乐于探究、注重科学事实、敢于提出不同见解、乐于合作与交流的意识;能够利用杠杆解决生活中的实际问题。

3.科学知识：能合理解释身边的杠杆工具的工作原理。

教学重难点

分析、整理数据，发现杠杆省力的规律。能够从众多看似杂乱的数据中，分析整理出杠杆省力的规律。

器材准备

学生材料：杠杆尺(课前组装好)、钩码一盒、实验记录表。(每组一份)

老师材料：学生材料一份、课件、老虎钳、镊子、小黑板。

教学建议

本课是具体认识一种简单机械的起始课，教师在实验过程中要特别注意“教、扶、放”的关系。

教学过程

第一课时

一、导入

1.科技史引入-阿基米德的故事

讲一讲古希腊阿基米德的大话、提出质疑阿基米德为什么说出如此大话?他所说的是一种什么神奇的装置呢?

2.活动一：我们也来撬地球。

⑴给你一根撬棍，你会如何撬起地球?模拟体验撬动地球(两种方法)

⑵认识它的结构(阻力点、支点、动力点)：像这种撬动“地球”的装置叫杠杆。杠杆工作时总围绕一个点转动。这个点叫支点。“撬地球”时，对杠杆用力的那点就是动力点，悬挂“地球”的点就是阻力点。

二、活动二：寻找杠杆的秘密。

1.分别移动杠杆支点、阻力点、动力点的位置，再去撬一撬“地球”，效果有什么不同?

2.看来并非任何情况下杠杆都能轻松撬起重物，怎样利用它才能使我们更省力?下面我们借助“杠杆尺”来进行进一步研究。

3.认识杠杆尺

⑴它的支点在哪里?我们把挂在左边的钩码看成“地球”，那么它挂的位置就是阻力点。右边不用手按，也挂上钩码来显示力的大小，那么这些钩码就可就成为动力，挂的位置就是动力点。既然这样，做实验的时候左右两边都只能在一个位置挂上钩码，不能遍地开花的到处挂。

⑵要想更明晰的分析实验现象，记录是必不可少的。怎样记录呢?

A、独立思考。

B、出示记录单：

杠杆尺不同时候的状态记录

第____小组____年____月____日

左（阻力点）情况	杠杆尺的状态（图示）	右（动力点）情况
钩码数	与支点距	钩码数	与支点距

C、杠杆尺不同状态的简笔图示：(见下表)

D、提示：小组内每做一次就记录一次。

4.小组活动

⑴小组商议成员分工。

⑵领取材料进行实验、记录。

5、汇报交流各组实验情况。

⑴.请各小组将材料放桌子中间，我们一起来交流一下实验结果。教师根据学生的汇报记录在小黑板上。 ⑵观察分析以上数据你们有什么发现?

(给学生留下思考的时间，如果学生觉得茫然，可以引导学生重点分析杠杆平衡状态的情况)

希望学生能有的发现：

A、不是所有杠杆都能省力;

B、当杠杆左右两边乘积相等，杠杆就能平衡。

C、动力点与阻力点，谁离支点近，谁就省力，谁离支点远，谁就省力。

⑶现在你能分析阿基米德所说的“大话”必须在什么情况下才能实现?

第二课时

一、复习回顾：

上节课我们一起认识研究了杠杆，大家都有哪些收获呢?(独立思考后交流)

二、杠杆在生活中的应用：

1.课件出示：下列工具中哪些属于杠杆类工具(钉锤、钓鱼竿。压井抽水柄、剪刀、镊子、虎口钳、钢笔?)你能找出它的三个关键的位置吗?

2.这些杠杆类工具中，哪些可以省力?为什么?

3.另外这些杠杆在使用中并不省力有时反而更费力，为什么我们还要使用这样的杠杆呢?

4.跷跷板(胖爸爸和瘦女儿一起玩跷跷板，怎样坐才协调?)

5.人体中的杠杆(参见课本26页拓展)

三、特殊杠杆(既不省力也不费力)——天平。

1.课件出示：天平，它是杠杆吗?省力还是费力呢?

2.介绍我国天平的的历史。(结合教材25页指南车资料)

3.你也能制作一个小天平吗?怎样做?需要哪些材料?(参考课本26页制作方法)

4.小组协商分工，领取材料进行制作。

机械工程控制基础教案 篇7

[教学内容]

1．控制理论学科的发展概况

2．控制理论的研究对象

3．控制系统的工作原理及基本要求

4．学习目的和学习方法

[教学安排]

安排的教学时数：4学时

[知识点及基本要求]

了解机械控制工程理论的由来和发展，了解其在机械制造领域中的作用。熟悉有关“反馈与反馈控制”的基本概念。学习分析具体控制系统的组成环节，知道系统的被控对象、被控量、扰动量、控制量等，会画工作原理方框图。

[重点和难点]

反馈与反馈控制；

控制系统的概念；

[教学法设计]

应用多媒体课件，开展案例教学。

第二章 控制系统的数学模型

[教学内容]

1．控制系统动态微分方程的建立以及非线性方程的线性化；

2．传递函数的概念及传递函数方块图的简化方法；

3．典型环节的传递函数；

[教学安排]

本章安排的教学时数：6学时

2.1.1 线性系统与非线性系统；2.1.2 线性系统微分方程的列写；2.1.3系统非线性微分方程的线性化。安排2学时。

2.2.1 传递函数的定义；2.2.2传递函数的常见形式；2.3.1控制系统的基本联接方式；2.3.2扰动作用下的闭环控制系统。安排2学时

2.3.3 传递函数方块图的绘制；2.3.4传递函数方块图的变换；2.3.5传递函数方块图的简化。安排2学时。

2.4 典型环节的传递函数。安排2学时。

[知识点及其基本要求]

2.1 控制系统的微分方程

线性系统与非线性系统，以质量-弹簧系统等为例引出线性系统与非线性系统的概念，让学生对概念有明确的理解；

线性系统微分方程的列写，是本次课的重点，通过力学、电学等方面的实例让学生掌握动态系统建模的方法；

系统非线性微分方程的线性化，让学生理解非线性动态微分方程线性化的处理方法。

2.2 传递函数

传递函数的定义，是本次课的重点讲解内容，通过实例让学生理解为什么要引入传递函数表述动态系统；

传递函数的常见形式，让学生了解它的多种表达方式；

控制系统的基本联接方式，主要掌握串联、并联和反馈控制等基本联接方式；

扰动作用下的闭环控制系统。

3.3传递函数方块图的绘制；

传递函数方块图的变换，是学生掌握的重点和难点；

传递函数方块图的简化，通过大量的训练能熟练掌握。

2.4典型环节的传递函数

了解每一个典型环节的传递函数表达的含义，并能熟练掌握传递函数的表达式。

[重点和难点]

传递函数的定义；

传递函数方框图的变换和简化。

[教学法设计]

多种实例分析贯穿本章教学始终，做到举一反三，全面理解和熟练应用。

[应用]

以例子穿插讲解。

[板书设计]

结合多媒体课件，进行教学。

第三章 控制系统的时域分析

[教学内容]

1．时间响应的基本概念及其组成，几种典型的输入信号；

2．一阶系统的时间响应，二阶系统的时间响应；

3．控制系统的动态性能指标；

4．控制系统的稳定性。

[教学安排]

本章安排的教学时数：8学时

3.1.1 时间响应及其组成；3.1.2 典型输入信号；3.2一阶系统的时间响应。

安排2学时。

典型输入信号：单位阶跃信号、单位斜坡信号、单位加速度信号、单位脉冲信号、单位脉冲信号、单位正弦信号；

一阶系统的时间响应介绍一阶系统在单位阶跃信号和单位脉冲信号输入下的响应。

3.3 二阶系统的时间响应。安排2学时

介绍二阶系统的数学模型以及二阶系统在单位阶跃信号和单位脉冲信号输入下的响应。

3.5 控制系统的动态性能指标。安排2学时。

介绍欠阻尼状态下的二阶系统在单位阶跃输入的响应下瞬态响应指标：上升时间、峰值时间、最大超调量、调整时间，并举例求响应的响应指标。

3.6 控制系统的稳定性。安排2学时。

稳定性的基本概念及线性系统稳定的充要条件，Routh（劳斯）稳定判据

[知识点及其基本要求]

3.1 时间响应与典型输入信号

时间响应的概念，以质量-弹簧系统为例介绍时间响应的组成：瞬态响应与稳态响应，为单位反馈系统时，其偏差与误差相等。

选取典型输入信号的基本原则，单位阶跃信号、单位斜坡信号、单位加速度信号、单位脉冲信号、单位脉冲信号、单位正弦信号等典型信号的产生与数学表达式及其拉氏变换；

3.2 一阶系统的时间响应

一阶系统的微分方程及其传递函数，一阶系统的单位阶跃响应及其性能参数，一阶系统的单位脉冲响应。

3.3 二阶系统的时间响应

二阶系统的微分方程及其传递函数，分情况讨论欠阻尼系统、临界阻尼系统、过阻尼系统、零阻尼系统。

二阶系统的单位阶跃响应，讨论二阶系统在不同阻尼情况下的单位阶跃响应。二阶系统在不同阻尼情况下的单位脉冲响应。

3.5 控制系统的动态性能指标

瞬态响应的性能指标，根据欠阻尼状态下的二阶环节对单位阶跃输入的时间响应，性能指标包括上升时间、峰值时间、最大超调量、调整时间。举例进行介绍如何理解与求解这些性能指标。

3.6 控制系统的稳定性

稳定性的基本概念，线性系统稳定的充要条件，判断控制系统稳定性的方法有两大类：直接求解系统特征方程，根据极点分布来判定系统稳定性，另一类是不求解特征方程的间接方法—Routh（劳斯）稳定判据。

[重点和难点]

二阶系统时间响应；

控制系统的动态响应指标。[教学法设计]

时间响应基本概念以及典型输入信号通过直接法给出；

通过实例分析计算控制系统的时间响应以及时间性能指标的计算，Routh（劳斯）稳定判据的计算。

[应用]

以例子穿插讲解。

[板书设计]

结合多媒体课件，进行教学。

第四章 控制系统的频域分析

[教学内容]

（1）频率特性的基本概念

（2）频率特性图示方法（典型环节Nyquist图和Bode图）

（3）频率特性的特征量、最小相位系统

（4）系统稳定性的初步概念、Routh判据

（5）Nyquist稳定性判据和Bode稳定性判据、（6）系统的相对稳定性 [教学安排]

计划学时数：8 学时

（1）频率特性的基本概念，2学时；

（2）频率特性图示方法（典型环节Nyquist图和Bode图），4学时；

（3）频率特性的特征量、最小相位系统，2学时；

（4）系统稳定性的初步概念、Routh判据，2学时；

（5）Nyquist稳定性判据和Bode稳定性判据，4学时；

（6）系统的相对稳定性，2学时；

[知识点及其基本要求]

了解频率特性的定义及求法；熟悉典型环节频率特性的Nyquist图和Bode图；掌握一般系统Nyquist图和Bode图的画法（注意画图步骤和图面标注）；能应用代数判据和几何判据完成系统稳定性的判别；理解系统频域性能指标及其与时域指标的关系；理解什么是相对稳定性，掌握稳定裕量的计算方法。

[重点和难点]

典型环节的Nyquist图和Bode图；

稳定性的几何判据；

稳定裕量的计算

[教学法设计]

通过工程实例引入频率特性的概念；

使用MATLAB仿真案例

[板书设计]

结合多媒体课件，进行教学。

第五章 控制系统的误差分析

[教学内容]

1．控制系统的误差与偏差以及两者之间的对应关系；

2．瞬态过程与稳态过程、瞬态误差与稳态误差、静态误差与动态误差；

3．静态误差和动态误差的计算。

[教学安排]

本章安排的教学时数：6

5．1 误差的概念；5．2 系统的类型。安排2学时。

结合定义强调误差与偏差的不同以及两者的对应关系；

结合定义强调各误差不同、影响因素；

5．3 静态误差；5．4 动态误差。安排2学时。

不同类型系统的静态误差系数、不同输入信号作用下的静态误差；结合实例进行控制系统的静态误差的计算。

系统的动态误差系数计算；结合实例进行控制系统的动态误差的计算。[知识点及其基本要求]

5．1 误差的概念

一、误差与偏差

控制系统的误差是系统的实际输出与期望输出的差；控制系统的偏差是系统的输入信号与反馈信号的差。两者定义是不同的，但是它们都是表示控制系统精度的量，都反映控制系统的稳态性能，并且它们之间具有确定的对应关系。控制系统为单位反馈系统时，其偏差与误差相等。

二、瞬态过程与瞬态误差

瞬态过程反映控制系统的动态响应性能，主要体现在系统对输入信号的响应速度和系统的稳定性这两个方面；对于稳定的系统，实际上瞬态误差在时间大于调整时间后可以认为基本衰减为零。

控制系统的误差主要是稳态误差。

三、稳态过程与稳态误差

稳态过程反映控制系统的稳态响应性能，它主要表现在系统跟踪输入信号的准确度或抑制干扰信号的能力上；稳态误差是评价控制系统稳态性能的主要指标，是随时间变化的量，与系统及其输入信号的特性有关。它分为静态误差和动态误差两类。

四、静态误差和动态误差

静态误差是系统稳态误差的极限值，其大小取决于系统静态误差系数；动态误差是控制系统稳态误差的过程量，反映稳态误差的变化规律，其大小取决于系统的动态误差系数和输入信号及其各阶导数。

5．2 系统的类型

静态误差为零的系统是无差系统，系统是有差系统还是无差系统取决于系统的类型和输入信号的形式。

5．3 静态误差

一、不同类型系统的静态误差系数

二、不同输入信号作用下的静态误差

三、结合实例进行控制系统的静态误差的计算。

5．4 动态误差

一、系统的动态误差系数计算

二、结合实例进行控制系统的动态误差的计算。

[重点和难点]

系统的动态误差系数计算；

控制系统的动态误差的计算。

[教学法设计]

采用对比分析各定义的异同，逐步引出静态误差、动态误差；

通过实例分析计算控制系统的静态误差、动态误差。

[应用]

例1：已知系统1和系统2的开环传递函数分别为

试计算其静态误差系数和动态误差系数。

例2：对于上例，试计算当控制输入信号分别为

时的静态误差和动态误差。

[板书设计]

结合多媒体课件，进行教学。第六章 控制系统的综合与校正

[教学安排]：

教学时数 6；

教学手段：多媒体教学与仿真试验；

教辅工具：仿真软件MATLAB与MULTISIM；

教学法：形象比喻、设疑、思考、启发、仿真演示与结论；

[知识点及其基本要求]

滞后与超前的含义；

滞后容易理解，但系统为什么能做到超前（因为系统信号是有规律的）；

系统为什么不稳定，不稳定的实质是什么：系统反映过慢，对高频不能做出及时响应。

系统要稳定，有两种情况，（1）系统反映很快，在高频时，幅值与相位误差均很小；（2）系统反映较慢，在高频时，幅值与相位误差均很大，既对高频不敏感。比喻：大雪天不摔跤的两种人：反映快或反映慢走路很小心的人。

然后搞清楚校正的实质是什么？

举例说明超前顺馈校正提高稳定性与响应快速性的方法。

[重点和难点]

掌握系统不稳定的实质；

校正的实质。

[教学法设计]

一、用matlab仿真：（1）相位差超过180度，而幅值仍然大于1的系统；（2）观察这种情况下的反馈系统稳定性；分析原因，提出解决方案，同时理解校正的概念；

用电路仿真，学生观察信号的超前与滞后，并理论计算超前角与滞后角，与仿真结果相比较；

二、设计PID校正，并分析输入与输出的关系；

用电路仿真，观察输入与输出的情况，比对学生的思考。

[应用]