〈机械设计基础〉51大纲修订.doc

机械设计基础课程教学大纲课程名称：机械设计基础 课程编号：321008 适用专业：非机类专业总学时数：51 学分数：3一、 课程的性质、目的与任务机械设计基础是一门培养学生机械原理及机械设计能力的专业基础课。在教学内容方面应着重基础知识、基本理论和基本方法，在培养实践能力方面应着重设计技能的基本训练。本课程的基本任务是培养学生：1. 掌握机构分析与设计的基本理论和基本方法；具有对机械系统运动方案创新设计的初步能力。2. 掌握设计或选用通用机械零部件的基本理论、基本知识和基本技能，具有设计机械零部件的、机械传动装置和一般机械的设计能力。3. 具有运用标准、规范，查阅技术资料的能力，计算能力和绘图能力。4. 掌握机械设计基础的实验原理和方法，具有进行实验研究的初步能力。了解机械设计的新理论、新方法。二、 课程教学基本要求1掌握的基本知识、能力和具备的素质机械原理及设计的一般知识机构和机械零件的主要类型、性能、特点和应用。机械零件的常用材料、标准及结构工艺性。摩擦、磨损、滑和密封的一般知识。2. 要求掌握的基本理论和方法:机构的组成.工作原理和运动特性.机械动力学的基本原理.防震减震的途径.机械零件的工作原理,受力分析,应力状态,失效形式等.机械零件的设计计算准则:强度.刚度.耐磨性.寿命.热平衡等.简化计算,当量法,试算法等改善载荷和应力分布不均匀的方法,提高零件疲劳强度的措施,改善摩擦性能的途径.3.要求掌握的基本技能:绘制机构简图,零部件的设计计算及其工作图的绘制,查阅技术资料,编写技术文件等.三、 课程教学主要内容绪论介绍本课程的性质、内容及学习方法，机械设计的基本方法和一般过程。第一章：平面机构的自由度和速度分析1 运动副及分类，机构运动简图2 平面机构的自由度3 速度瞬心及在速度分析中的应用 第二章：平面连杆机构1 铰链四杆机构的基本形式、特性，存在整转副的条件2 铰链四杆机构的演化3 平面四杆机构的设计第四章：齿轮机构1. 齿轮机构的特点、类型2. 齿廓啮合基本定律、渐开线齿廓3. 齿轮各部分的名称和几何尺寸计算4. 渐开线齿轮的啮合原理5. 渐开线齿轮的切齿原理、标准齿轮的根切现象，6. 平行轴斜齿轮机构、圆锥齿轮机构第五章：轮系1 轮系的类型2 轮系传动比的计算3 轮系的应用第六章：间歇运动机构1 棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构2 凸轮简写运动机构、组合机构第七章：机械运转速度波动的调节1 机械调速的目的和方法2 机械运转的平均速度和速度不均匀系数3 飞轮设计的近似方法 第八章：回转件的平衡1 回转件平衡的目的及计算2 回转件平衡的实验方法 第九章：机械零件设计概论1 机械零件的工作能力、失效形式2 机械零件的强度条件、设计准则3 机械零件常用材料的选择原则4 机械零件的公差与配合、表面粗糙度、工艺性与标准化 第十章：联结1 螺纹联结的参数、类型2 键联结的应用及选择 第十一章：齿轮传动1 轮齿的失效形式2 齿轮的材料及热处理、传动精度3 齿轮传动的受力及强度计算4 齿轮传动的润滑及效率 第十三章：带传动和链传动1 带传动的类型和应用2 带传动的受力分析和应力分析3 带传动的设计计算 第十四章：轴1 轴的功用、类型和材料2 轴的结构设计 第十六章：滚动轴承1 滚动轴承的类型、特点、代号2 滚动轴承的选择计算3 滚动轴承的润滑、密封、组合设计四、 学时分配 教 学 内 容教学环节讲 课实 验习题课上机电教 绪论11. 平面机构的结构分析622. 平面连杆机构63. 凸轮机构自学4. 齿轮机构625. 轮系46. 其他常用机构,机械调速,回转的件平衡自学9. 机械零件设计概论210.螺栓连接，键,花键连接311.齿轮传动612. 蜗杆传动自学13.带传动4214.轴116.滚动轴承617.滑动轴承,联轴器,离合器*自学 总 计456 五、 课程与其他课程的联系与分工 机械设计基础课程是一门技术基础课，本课程是非类各专业必修的主要课程之一。它在教学计划中起着承前启后的桥梁作用，为学生掌握一般工程机械及其学习专业课程打下必要的基础。在培养高级工程技术人才的全局中，本课程为学生今后从事一般机械设计、研究和开发创新奠定必要的基础，并具有增强学生对机械技术工作适应能力的作用。机械设计基础课程要求学生完成的先修课程有：高等数学、大学物理、理论力学等。六、 推荐教材及教学参考书杨可桢，程光蕴主编 机械设计基础 高等教育出版社孙桓 主编 机械原理 高等教育出版社濮良贵 主编 机械设计 高等教育出版社注：学时不足51时，授课内容作适当删减。 制订： 审定： 批准： 200442授课题目(教学章、节或主题)： 第1章 机械设计概述 教学目的、要求（分掌握、理解、了解三个层次）： 本章概括地论述了两大部分：第一部分为关于机械总体设计的概述，第二部分为关于机械零件的设计概述。 具体的教学要求如下： 1）初步理解机械设计和设计机械零件应满足的基本要求。 2）了解机械设计和零件设计的步骤。 3）理解机械零件工作能力的判定方法和设计准则。 4）了解机械设计的标准化、系列化及通用化 教学内容（包括基本内容、重点、难点）： 1. 机械设计的基本要求 2. 机械设计的内容与步骤 3. 机械零件的失效形式及设计计算准则 4. 机械零件设计的标准化、系列化及通用化 重点：机械设计基本要求及机械零件的失效形式及设计计算准则。 难点：从整体上建立起机械设计，尤其是机械零件设计的整体概念。 讨论、思考、作业： 常见的失效形式有哪几种？ 参考资料（含参考书、文献等）： 濮良贵、纪名刚等.机械设计（第八版）,北京：高等教育出版社,2007. 教学过程设计：复习10分钟，授新课60分钟，安排讨论15分钟，布置作业5分钟 授课类型： 理论课 教学方式： 讲授 教学资源： 多媒体备课内容 1.1 机械设计的基本要求 一台机器进行设计包括以下两种设计： 1）应用新技术，新方法开发创造新机器。 2）在原有机器基础以上重新设计或进行局部改造，从而改变或提高原有机器的性能。 设计质量的高低直接关系到机械产品的性能、价格及经济效益。 机械零件是组成机器的基本单元，在讨论机械设计的基本要求之前，我们首先应了解一下设计机械零件的基本要求。 1.1.1 设计机械零件的基本要求 有二条：可靠，成本低。 什么叫可靠，什么叫成本低，说明一下。 为此要注意以下三点： 1）合理选择材料，降低材料费用。 2）保证良好工艺性，减少制造费用。 3）尽量采用标准化，通用化设计零件，简化设计过程，从而降低成本。 1.1.2 机械设计的基本要求 有五条：1.实现预定功能；2.满足可靠性要求；3.满足经济性要求；4.操作方便，工作安全；5.造型美观，减少污染。 1.2 机械设计的内容与步骤 机械设计是一项复杂、细致、创造性和科学性很强的工作，随着科学技术的发展，对设计的理解也在不断深化，设计方法也在不断发展，近年来发展起来的有：“优化设计”，“有限元计算”，“计算机辅助设计”等等。即使如此，常规设计方法仍然是工程技术人员进行机械设计的重要方法，必须要很好掌握，常规设计方法有理论设计、经验设计和模型实验设计等三种。 机械设计的过程通常分为以下四个阶段： 1） 产品规划阶段 主要工作为提出设计任务和明确设计要求。 2） 方案设计阶段 在满足设计任务书中具体要求的前提下，由设计人员构思出各种可行方案进行分析比较，选出较优者。 3） 技术设计阶段 完成机械产品的总体设计、部件设计、零件设计、设计结果以工程图及设计书形式表达出来。 4） 制造与试验阶段 进行试运行，发现问题反馈给设计人员，经修改、完善，最后鉴定。 与设计机械一样，设计机械零件也需拟定出几种方案，分析比较、选优，那么设计零件的一般步骤如下几点。教材共有五点，分析之。 对于不同的零件的工作条件，以上这五点可以有所不同，互相交错，反复进行，不能作机械分割。 最后提出一点，什么叫条件性计算，这一点是大家所不大了解的，生疏的，但这是工程实际所需作的。 1.3 机械零件的失效形式及设计计算准则 失效形式在工程力学中已学过，结合到机械零件应该如何，它的理论基础还是一样的，进行机械零件设计必须要根据零件的失效形式分析失效原因，提出防止或减轻失效的措施，根据不同的失效形式提出不同的设计计算准则。 1.3.1 失效形式 1） 断裂 常见的有二种：断裂，疲劳断裂，解释一下。 2） 过量变形 应力超过屈服极限，发生塑性变形。 3） 表面失效 主要有疲劳点蚀、磨损、压溃和腐蚀等形式。 4） 破坏正常工作零件引起的失效，例带传动。1.3.2 设计计算准则 同一零件对于不同失效形式的承载能力是各不相同的。这个承载能力就是零件的工作能力，它的计算方法就是设计计算准则。下面对以上失效形式，谈一下设计计算准则。 1. 强度准则 是零件必须满足的基本计算准则。可分为整体强度，表面强度二种。 （1）整体强度的准则 ,