資源簡(jiǎn)介

普 通 高 中 教 科 書
《通用技術(shù)》選擇性必修3
工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
第三章 工程設(shè)計(jì)建模
第 二 節(jié) 工程圖
教學(xué)設(shè)計(jì)
教學(xué)背景
什么是工程？工程是人類運(yùn)用技術(shù)手段，遵從科學(xué)規(guī)律，有組織、有計(jì)劃地打造具有特定功能物件的實(shí)踐活動(dòng)。物件中的“物”包括非生命體、生命體；物件中的“件”包括軟件、硬件。
工程活動(dòng)與我們的日常生活息息相關(guān)：建筑工程建造出舒適的房屋，讓人類不再風(fēng)餐露宿；機(jī)械工程制造出各種機(jī)械，將人類從繁重的體力勞動(dòng)中解放出來(lái)；計(jì)算機(jī)及軟件工程增強(qiáng)了人類應(yīng)對(duì)繁雜、深?yuàn)W腦力勞動(dòng)的能力；通信及網(wǎng)絡(luò)工程讓我們可以隔空交流，即時(shí)互通語(yǔ)音、文字、圖像信息，縮短了人們之間的心靈距離；交通工程、航空工程為人類創(chuàng)造出高速鐵路、高速公路及空運(yùn)系統(tǒng)，縮短了旅行時(shí)距，將偌大個(gè)地球變成了“地球村”；生物工程、人工智能工程、機(jī)器人工程……一系列新興工程的成熟與推廣應(yīng)用，正在改變、引領(lǐng)著我們的現(xiàn)在和未來(lái)。
黨的二十大報(bào)告指出，要實(shí)施科教興國(guó)戰(zhàn)略，強(qiáng)化現(xiàn)代化建設(shè)人才支撐。工程設(shè)計(jì)是實(shí)現(xiàn)中國(guó)式現(xiàn)代化的重要支柱，我們需要培養(yǎng)造就更多大師、戰(zhàn)略科學(xué)家、一流科技領(lǐng)軍人才和創(chuàng)新團(tuán)隊(duì)、青年科技人才、卓越工程師、大國(guó)工匠、高技能人才。
教學(xué)目標(biāo)：
知識(shí)與技能目標(biāo):
1.識(shí)讀基本工程圖樣。
2.初步掌握尺寸與公差。
教學(xué)內(nèi)容分析:
工程設(shè)計(jì)作為工程活動(dòng)中最關(guān)鍵的內(nèi)容，其任務(wù)是構(gòu)想、優(yōu)化被打造物件的功能、形態(tài)、細(xì)節(jié)形狀或其他參數(shù)，并用圖紙、文件、表格等有效形式準(zhǔn)確無(wú)誤地將這些內(nèi)容逐項(xiàng)表達(dá)清楚，用以指導(dǎo)實(shí)施打造物件的施工活動(dòng)。學(xué)習(xí)工程技術(shù)，就是要掌握將設(shè)想變成物件的本領(lǐng)，用實(shí)用、先進(jìn)的方法創(chuàng)造具有實(shí)際用途的物件，改善人類生存、工作環(huán)境，造福人類的現(xiàn)在和未來(lái)。
工程師們?nèi)绾芜M(jìn)行工程設(shè)計(jì)？他們應(yīng)具備哪些基本知識(shí)和技能？工程師之間如何進(jìn)行思想交流并做到準(zhǔn)確無(wú)誤的相互理解？現(xiàn)代工程師在進(jìn)行結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)或思想表達(dá)時(shí)采用什么計(jì)算機(jī)軟件？使用這些軟件難不難？
本章將通過簡(jiǎn)單實(shí)例來(lái)回答以上問題。
學(xué)情分析:
生活在科技迅猛發(fā)展的21世紀(jì)，同學(xué)們有必要了解一些機(jī)器人的知識(shí)，
通過典型工程案例分析，同學(xué)們了解工程發(fā)展的簡(jiǎn)要?dú)v史和工程分類。結(jié)合著名工程師的工程實(shí)踐案例，進(jìn)一步了解工程師工作的特點(diǎn)和職業(yè)要求。
通過典型工程設(shè)計(jì)的分析，同學(xué)們理解工程設(shè)計(jì)的一般過程，并利用“無(wú)碳小車”的工程項(xiàng)目制作讓學(xué)生親身體驗(yàn)設(shè)計(jì)過程。學(xué)會(huì)編制簡(jiǎn)易的工程設(shè)計(jì)任務(wù)書。
將通過實(shí)例，同學(xué)們介紹現(xiàn)代工程設(shè)計(jì)中常用的3D建模方法，并讓同學(xué)們獲得一次制作實(shí)物模型的體驗(yàn)。
同學(xué)介紹工程設(shè)計(jì)過程中評(píng)價(jià)和決策的重要性，讓大家初步學(xué)會(huì)運(yùn)用決策矩陣、層次分析法、決策樹等工具和方法進(jìn)行時(shí)間管理、質(zhì)量管理和成本評(píng)估等。
教學(xué)重難點(diǎn):
識(shí)讀基本工程圖樣。
初步掌握尺寸與公差。
教學(xué)策略:
本節(jié)課教學(xué)“學(xué)習(xí)目標(biāo)”幫助我們明確章節(jié)應(yīng)該掌握的要點(diǎn)；“案例”通過引入典型工程或事件，讓同學(xué)們初步認(rèn)知工程設(shè)計(jì)的各個(gè)要素；“任務(wù)驅(qū)動(dòng)”將知識(shí)要點(diǎn)分解為各種小任務(wù)，引導(dǎo)同學(xué)有的放矢地學(xué)習(xí)；“立即行動(dòng)”讓同學(xué)們手腦并用，通過親身體驗(yàn)來(lái)理解、掌握與章節(jié)有關(guān)的知識(shí)內(nèi)容；“探究”為同學(xué)們深入探究問題提供了線索；“練習(xí)”能幫助同學(xué)們檢測(cè)和回顧應(yīng)該掌握的知識(shí)。
教學(xué)準(zhǔn)備:
展示用的圖片、其他技術(shù)產(chǎn)品、多媒體課件。
教學(xué)過程:
情景導(dǎo)入:
老師：本節(jié)課我們學(xué)習(xí)《通用技術(shù)》選擇性必修3第三章 工程設(shè)計(jì)建模第 二 節(jié) 工程圖。
一、認(rèn)識(shí)工程圖
工程圖樣是精確表達(dá)施工信息的技術(shù)語(yǔ)言，是工程項(xiàng)目參與者進(jìn)行交流溝通的一種重要工具。
機(jī)械工程中常用的工程圖有零件圖和裝配圖兩種。前者表達(dá)單個(gè)零件的制造要求，后者表達(dá)多個(gè)零件的裝配關(guān)系。“技術(shù)與設(shè)計(jì)1”模塊中，已經(jīng)介紹了相關(guān)內(nèi)容。圖3-12（參見教材P59）是一幅機(jī)械手爪的裝配圖。該圖采用了分解裝配的表達(dá)形式，也稱為爆炸圖。
工程圖一般包括以下內(nèi)容。
1．視圖。
視圖是按投影規(guī)則布置在圖紙中的幾何圖樣，是工程圖的主體。
長(zhǎng)期以來(lái)，多個(gè)視圖組合一直是工程師們準(zhǔn)確表達(dá)物體空間幾何形態(tài)的重要工具。如今，計(jì)算機(jī)三維模型因其對(duì)物體的空間形態(tài)表達(dá)更直接、更簡(jiǎn)單且基本涵蓋了視圖的表達(dá)功能，呈現(xiàn)出取代組合視圖的趨勢(shì)。
2．文字和符號(hào)。
工程圖中通常還包括一些不適宜用圖形表達(dá)的文字或符號(hào)信息，如：尺寸、顏色編號(hào)、工件表面加工紋理和粗糙度、裝配配合狀態(tài)及標(biāo)題欄、明細(xì)欄、技術(shù)要求等。
其中，標(biāo)題欄中含有圖紙名稱、編號(hào)、設(shè)計(jì)者、審核者、設(shè)計(jì)時(shí)間、圖紙的隸屬的工程項(xiàng)目等信息。
二、制圖標(biāo)準(zhǔn)
圖紙中的圖線、符號(hào)、文字不能隨意繪制或書寫，以避免讀圖者產(chǎn)生誤解。如：數(shù)字6，轉(zhuǎn)180°方向觀看就是9，如果不規(guī)定書寫和觀看方向，就容易出錯(cuò)。又如：粗實(shí)線用于表達(dá)未遮擋的投影輪廓線，虛線用于表達(dá)被遮擋的輪廓投影線，點(diǎn)畫線用于表達(dá)對(duì)稱線等。這些規(guī)定有利于制圖者與讀圖者之間的準(zhǔn)確思想溝通，避免誤解。
制圖標(biāo)準(zhǔn)是統(tǒng)一圖紙“語(yǔ)言”的文件，用于規(guī)范表達(dá)方式、防止圖紙中的信息被誤解。
不同的國(guó)家或區(qū)域有不同的標(biāo)準(zhǔn)，常見的標(biāo)準(zhǔn)如下：
ISO：國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織制定的標(biāo)準(zhǔn)；GB：中國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；ANSI：美國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；JIS：日本國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)；DIN：德國(guó)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)。
我國(guó)的制圖標(biāo)準(zhǔn)有：GB / T 14689—2008《技術(shù)制圖 圖紙幅面和格式》，GB /T 4457.4—2002《機(jī)械制圖 圖樣畫法 圖線》，GB / T 10609.1—2008《技術(shù)制圖 標(biāo)題欄》，GB / T 4458.4—2003《機(jī)械制圖 尺寸注法》等。
三、了解公差
工程圖中的數(shù)字，看似與數(shù)學(xué)中的數(shù)字相同，但其含義是有所差別的。數(shù)學(xué)上的數(shù)字50，是50.000...，即小數(shù)點(diǎn)后所有數(shù)字都為0。工程圖紙上的50，則含義會(huì)有所不同，例如，一張桌子的桌面，在工程圖上標(biāo)注寬度尺寸為50cm，桌面成品尺寸可能只能做到50.05cm、50.01cm或49.98cm等。雖然這些成品的尺寸不完全等于標(biāo)注的理想值，但它們都能滿足使用要求，認(rèn)定它們合格是合理的。公差的概念就是為了應(yīng)對(duì)這樣的問題而產(chǎn)生的。公差使得工程圖紙中的尺寸數(shù)字不像數(shù)學(xué)中的數(shù)字那么嚴(yán)苛，降低了施工難度。
工程圖中標(biāo)注的尺寸數(shù)值，是一種名義尺寸，其含義是該尺寸的真實(shí)數(shù)值可以在標(biāo)注尺寸附近的一個(gè)范圍之內(nèi)變動(dòng)。這一尺寸變動(dòng)的允許范圍稱為允差，也稱為公差。
機(jī)械制造行業(yè)的公差，是指零件幾何尺寸的允許變動(dòng)范圍。在我國(guó)的國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)中，幾何公差有20個(gè)不同等級(jí)，分別是IT01、IT0、IT1、IT2......IT18，其等級(jí)依次降低。公差等級(jí)越高，尺寸允許的變動(dòng)范圍越小，加工難度也越大，加工成本越高，反之亦然。普通機(jī)床的加工精度通常低于IT6。
機(jī)械工程中的公差主要有尺寸公差和形位公差兩大類別。
如：圖3-13中的 ，這就是一種尺寸公差的標(biāo)注，其中30稱為名義尺寸，而“+0.2”和“-0.2”是該尺寸對(duì)應(yīng)的公差值。它表示該成品的指定尺寸處于29.8mm與30.2mm之間，則“符合設(shè)計(jì)要求”。
除尺寸外，零件的形狀也不可能處于絕對(duì)理想的狀態(tài)。
如圖3-13（參見教材P61）中直徑為30mm的外圓，其輪廓線上的每個(gè)點(diǎn)距離圓心的距離不可能絕對(duì)等于15.000...mm，外部輪廓的圓心和輪軸孔的圓心也不可能絕對(duì)重合。然而，即使有點(diǎn)偏差，也未必影響使用。對(duì)此，工程中用形位公差來(lái)加以規(guī)范。圖3-13（參見教材P61）中，在尺寸φ30下面有兩個(gè)符號(hào)，第一個(gè)符號(hào)表示圓度公差為0.01mm，即實(shí)際輪廓線上所有點(diǎn)到圓心的距離與理想輪廓線的偏差在0.01mm內(nèi)都認(rèn)定為合格。第二個(gè)符號(hào)后面有數(shù)值0.01和字母A，它與輪子中間圓孔上的基準(zhǔn)符號(hào)A相呼應(yīng)，表示：φ30直徑圓的軸心線與中心孔的軸心線可以不同心，只要偏差小于0.01mm就認(rèn)定為合格。除此以外，形位公差還有許多其他項(xiàng)目，如：平行度、直線度、垂直度……
需要注意的是，在工程圖紙中，沒有標(biāo)注公差的尺寸并不代表公差值為零，而應(yīng)理解成其公差等于默認(rèn)值。不同的行業(yè)，不同的應(yīng)用場(chǎng)合，默認(rèn)值是不同的，這些數(shù)值在相關(guān)的標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范中都有明確規(guī)定。
思考
公差有什么作用？公差值大些好，還是小點(diǎn)好？
立即行動(dòng)
利用課外時(shí)間查閱資料了解工程中互換性、配合的概念，以及它們與公差的關(guān)系。
習(xí) 題
1．若某尺寸標(biāo)注為 ，指出其對(duì)應(yīng)的允許尺寸范圍。
2．公差和偏差有什么區(qū)別，又有什么聯(lián)系？
板書設(shè)計(jì)
第三章 工程設(shè)計(jì)建模
第 二 節(jié) 工程圖
一、認(rèn)識(shí)工程圖
1.視圖
2．文字和符號(hào)
二、制圖標(biāo)準(zhǔn)
三、了解公差
教學(xué)反思
通用技術(shù)
選擇性必修3
工程設(shè)計(jì)基礎(chǔ)
普 通 高 中 教 科 書
主 編 劉瓊發(fā)
副 主 編：李 榕 周衛(wèi)星 朱美健 席春玲
本 冊(cè) 主 編：王華權(quán)
本冊(cè)副主編：周 嘉
編 寫 人 員：
周 熙 周 嘉 王華權(quán) 柯 力　林 敏 陸 超
廣東教育出版社
廣東科技出版社

展開更多......

收起↑