4.4 表面粗糙度（教案）《机械基础》（多学时）同步精品课堂（高教版·第3版）

《机械基础》（第3版）教案 详细教案 一、设计摘要 课程课题 任务4.4 表面粗糙度 授课教师 1 学时数 1 授课班级 人数 授课时间 教学地点 理实一体化教室 二、设计意图 学情分析 本节课前测显示，85%学生能区分三种轮廓，但对粗糙度六项性能影响掌握不均，耐磨、疲劳两项正确率仅60%。学生具备加工与检测基础，缺乏失效案例体验。需借显微照片、对比实验强化“微观几何—宏观性能”关联，提升综合运用能力。 背景分析 零件表面几何误差控制是机械精度设计的核心环节，其背景源于现代装备向高速、高压、长寿命发展的迫切需求。传统教学多聚焦尺寸与形位公差，忽视表面微观轮廓对耐磨、疲劳、密封、腐蚀等服役性能的系统影响。随着高端制造与可靠性工程兴起，企业反馈因粗糙度选用不当导致的早期失效频发，倒逼课程将“粗糙度六项性能影响”纳入必修模块。课程依托最新ISO标准与典型失效案例，填补学生从“可加工”到“可服役”的知识断层，支撑后续精度设计、工艺优化及质量管控能力培养。 学习目标 设定 情感目标 知识目标 能力（技能）目标 能够结合本节课所学知识，增强动手能力和解决问题的能力。 掌握粗糙度轮廓对零件工作性能和寿命的影响 能够学会粗糙度轮廓幅度参数值及其选用 学习任务 描述 掌握粗糙度轮廓对零件工作性能和寿命的影响 能够学会粗糙度轮廓幅度参数值及其选用 教学资源 准备 教师准备：讨论主题、学生任务书； 学生准备：在线讨论、完成任务书。 教学重点 掌握粗糙度轮廓对零件工作性能和寿命的影响 教学难点 能够学会粗糙度轮廓幅度参数值及其选用 教学难点突破方法 能够学会基础知识并运用 三、教学策略 教法 讲授法、演示法、讨论法； 学法 小组讨论法、自主阅读法。 四、教学资源 教材工具材料 《机械基础》，主编：栾学钢赵玉奇陈少斌，2024年8月第3版；高等教育出版社出版。 教学情景 创设 五、教学过程 教学环节 教学内容 教师活动 学生活动 设计意图 知识复习与回顾（2分钟） [引入主题]（2分钟） 任何零件表面，无论是经过切削加工的表面，还是采用铸造、锻造、冲压、热轧、冷轧等方法获得的表面，总是存在着几何形状的误差。 提出问题，认真回答问题。 接收并查看本节课堂任务书。查看并记住本节任务的学习目标。 1、组织学生回答问题，使同学们提起兴趣，对学习内容参与度更深。 2.下发和展示任务，让学生明确课堂任务，学习课堂知识。 新 课 导 入 （3分钟） [新课引入]（3分钟） 引导学生分析任务书，明确本节课的学习内容。 通过任务书，采用提问方式引出今天的内容。 1.跟上老师思路。 2.学生分小组交流讨论，总结出小组答案。 激发学生探索学习的欲望与兴趣，还可以把本次课程的内容快速引入课堂。 探索 新知（12分钟） 1.表面轮廓 任何零件表面，无论是经过切削加工的表面，还是采用铸造、锻造、冲压、热轧、冷轧等方法获得的表面，总是存在着几何形状的误差。如图4-22所示，将实际表面轮廓放大，可以按照波距(相邻两波峰或两波谷之间的距离)的大小划分为三类：波距小于1mm的称为粗糙度轮廓，波距为1～10mm的称为波纹度轮廓，波距大于10mm的称为宏观形状轮廓。粗糙度轮廓、波纹度轮廓和宏观形状轮廓叠加在同一表面上，构成几何形状误差。对于粗加工后的表面，用肉眼就能看到；对于精加工后的表面，要用放大镜或显微镜才能观察到。笔记 上课前老师收集相关的新专业、职业、技能等知识。 学生对新专业了解后，再上网查一下新专业所涉及的知识点。 使用学生对新专业有个大概了解，自己再去收集相关资料补充自己的知识面。 学 习 新 知（20分钟） 2. 粗糙度轮廓对零件工作性能和寿命的影响 粗糙度轮廓对零件的工作性能和寿命有重大影响。①对耐磨性的影响相互运动的零件，接触表面越粗糙，磨损就越快。②对配合性质稳定性的影响相互配合的孔、轴表面，微小的波峰被磨掉后，配合性质会发生变化。若是过盈配合，则有效过盈会减小；若是间隙配合，则有效间隙会增大。③对耐疲劳性的影响对于承受交变应力的零件，波谷有应力集中，容易产生裂纹源，降低了材料的疲劳强度，导致零件表面疲劳破坏。④对耐蚀性的影响零件表面的微小波谷容易残留一些腐蚀性介质，致使表面产生腐蚀。⑤对密封性的影响零件表面粗糙，使接触表面之间无法严密贴合，流体在压力作用下会通过接触而间的缝隙渗漏。⑥对接触刚度的影响零件的表面越粗糙，零件间的接触面积就越小，单位面积受力增加，局部塑性变形大，接触刚度降低，影响零件的工作精度和抗振性。因此，在精度设计中必须对零件的粗糙度轮廓提出合理的技术要求。 主要讲粗糙度轮廓对零件工作性能和寿命的影响。 学生在书本上找出对应的内容并勾画出重点内容。 通过直观教学法，使用电教媒体PPT的形式，不仅能进一步激发学生的兴趣，也有利于加深学生对知识的理解和对内容的掌握。 3.粗糙度轮廓幅度参数值及其选用 零件加工后的表面粗糙度是否符合技术要求应由测量和评定的结果来确定。鉴于表面轮廓上的微小峰、谷的幅度和间距的大小是构成粗糙度轮廓的两个独立的基本特征，因此通常采用粗糙度轮廓幅度参数、间距参数和混合参数来评定。 在零件图上经常标注的是粗糙度轮廓幅度参数中的两个指标。 教师根据粗糙度轮廓幅度参数值及其选用讲解。 学生跟上老师的思路； 抽取学生回答老师的提问； 让学生能够快速的掌握学习内容，突破了课程内容难点。 (1)轮廓的算术平均偏差Ra 轮廓的算术平均偏差Ra是指在取样长度Ir内，被测实际轮廓上各点到轮廓中线的距离Z的绝对值的平均值，如图4-23所示。 (2)轮廓的最大高度Rz 轮廓的最大高度Rz是指在取样长度Ir内，轮廓的峰顶线Zpma和谷底线Zvma之间的最大距离，如图4-24所示。 R值越大，表面越粗糙。Rr值对于不允许出现较深加工痕迹的承受交变载荷的零件及不便使用Ra值的小零件的表面质量有实际意义。 教师讲解轮廓的算术平均偏差等内容，通过展示图片和理论相结合的形式，更形象的记忆 学生跟上老师的思路； 图片展示更加直观的让学生感受到知识的魅力，加强学生学习的动力。 学生再练习（6分钟） 4、分配任务：（6分钟）（思政导入：团队合作，培养学生学会思考，解决问题能力） 1）、以小组为单位回答问题：总结粗糙度轮廓幅度参数值及其选用。 2）、每组派出代表回答老师提问 4）、学生分组相互评价 5）、老师点评，哪个组最好，回答最准确。评出优胜小组。 1、教师分配任务小组任务，随堂进行观察和指导。 2.讨论完成后，教师以提问形式选择学生进行问题的回答。 3.各组互评后，教师进行总结评价。 学生小组讨论后每个组派一人或者两人回答。学生之间互评打分。 学生对知识的一个巩固过程，调动学生的学习积极性。 课堂 总结（2分钟） 教师总结（2分钟） 本课程以零件表面几何误差为主线，系统讲授粗糙度、波纹度、宏观形状三类轮廓的划分与叠加机理，重点剖析粗糙度对耐磨、配合稳定性、疲劳强度、耐蚀性、密封性及接触刚度六大性能的影响规律；结合ISO标准参数、失效案例与显微图像，引导学生完成从微观几何特征到宏观服役性能的映射，掌握精度设计中粗糙度技术要求的确立方法。 布置下节课任务（40分钟） 布置下节课任务（40分钟） 预习下节课内容 布 置 作业（13分钟） [完成作业]（13分钟） 1.简述粗糙度轮廓幅度参数值及其选用。 2.简述粗糙度轮廓对零件工作性能和寿命的影响。 3.简述表面轮廓。 板书 设计 1.表面轮廓 2.粗糙度轮廓对零件工作性能和寿命的影响 3.粗糙度轮廓幅度参数值及其选用 六、教学评价 教学评价 七、教学反思 教学反思 课后发现，学生对粗糙度六项性能影响记忆零散，案例与公式割裂，主因是案例过于宏观、实验缺位。下一步将引入真实失效件，开展对比磨损与密封实验，并布置“测—算—改”任务，把ISO参数选取融入项目，驱动学生在做中悟，实现由知识到能力的迁移。 教师分配任务 学分组讨论 学生问题提问 学生分组回答 教师总结 原创精品资源学科网独家享有版权，侵权必究！ 学科网（北京）股份有限公司 $$