机械设计教学大纲.doc

机械设计教学大纲一、简要说明 机械设计课程是机械设计制造及其自动化、车辆工程等专业的必修课程。课程以通用机械零、部件为研究对象，讲述通用机械零、部件的工作原理、特点、应用范围和设计计算方法。学时为60学时，学分为3.5学分。本课程有为期3周的课程设计，安排在课程结束之后进行，另计3学分，另外还设有0.5学分的设计性综合性实验。 二、课程的性质、地位和任务 课程的性质：本课程是一门技术基础课。是以通用机械零、部件为设计对象的设计性课程。 课程的地位：本课程应安排在下列课程之后进行教学：机械制图、高等数学、工程材料及热处理、金属工艺学、理论力学、材料力学、机械原理、公差与技术测量。本课程可为后续专业课中机器或机械装置中的结构和工作原理的学习讲打下基础。 课程的任务：通过本课程的学习，培养学生具有一定的机械设计能力及和决策能力，能初步设计机械传动装置和简单机械。具体任务为： 1培养学生能够运用所学基础理论知识，解决机械中通用零件的设计问题。 2培养学生掌握通用零、部件的工作原理、特点、选型及其计算方法。 3培养学生初步了解有关工业技术政策，学会运用手册、标准、规范等资料。 三、教学基本要求和方法 本课程以学生应具备的基础理论、基本技能和基本方法等方面组织教学内容，通过教学实践，全面培养学生工程设计能力和创造性，更好适应市场经济和新技术发展的需要。在教学过程中，除理论讲授外，还安排适当的作业、实验及课程设计等实践性环节，培养学生的分析问题和解决问题的能力和工程设计能力。 四、授课教材及主要参考书目 教材： 濮良贵、纪名刚主编机械设计（第八版）高等教育出版社 参考书： 1、邱宣怀主编机械设计（第四版）高等教育出版社，高等学校教材 2、吴宗泽主编机械设计高等教育出版社 3、吴宗泽、黄纯颖主编机械设计习题集（第三版）高等教育出版社 4、吴宗泽等编机械设计课程设计手册高等教育出版社 五、学分和学时分配 内? 容课堂教学（学时）实验或习题课（学时）学分绪? 论31机械零件的疲劳强度3螺纹联接62带传动41链传动2齿轮传动7蜗杆传动34（传动）滑动轴承4滚动轴承6联轴器、离合器4轴（含键、花键、销）64复习2合? 计48123.5六、教学内容及学时分配 （一） 理论教学内容（48学时） 第一章 绪论? 1、目的要求：了解本课程的性质、任务和主要内容 2、要点： 第一节 “机械设计”的概念 1. 机器省力增效的工具（代替、超越人力） 功能：变换或传递能量、物料、信息 结构组成：零件构件机构机器 2. 机械零件分：专用零件、通用零件（60%70%） 3. 机械设计：内涵、课程特指 第二节 课程性质、任务、教与学 1. 性质：设计性课程、综合运用先修课程知识的专业基础课 2. 任务与作用：知识获取、能力培养 3. 教与学若干问题：教学内容、环节；考核方法；课程难点；学习方法 第三节 机械设计概述1. 机器系统的组成 2. 设计机器的一般过程 3. 机械零件的工作能力 4. 主要计算准则 5. 机械零件设计的一般步骤 3、重点、难点： 本课程在专业技能与素质教育、能力培养方面的作用，机械设计过程的概貌，课程学习的难点 第二章 机械零件的疲劳强度 1、目的要求： 了解交变应力与疲劳失效，疲劳强度的基本理论 熟悉应力循环特征及术语、常见的交变应力规律 掌握s N 疲劳曲线，机械零件的持久极限计算 2、要求： 第一节 交变应力与疲劳失效 疲劳失效：现象、机理、特点 交变应力：交变应力概念、应力循环特征及术语、常见的交变应力规律 第二节 疲劳强度的基本理论 s N 疲劳曲线 疲劳极限应力图 机械零件的持久极限计算 机械零件的疲劳强度计算 3、重点、难点： ? 重点：疲劳强度的基本理论 难点：机械零件的疲劳强度计算 第三章 螺纹联接 1、目的要求： 了解联接的功能和分类、常用螺纹的特点和应用 掌握螺栓组联接的结构设计和受力分析 紧螺栓联接的计算（螺栓仅受预紧力时的计算，螺栓承受预紧力和工作载荷时的计算，螺栓承受工作剪力的计算）。 2、要点： 联接概论：联接的功能和分类 第一节 螺纹概述 1. 螺纹的类型与应用 2. 螺纹的主要参数 3. 螺纹的自锁与效率 第二节 螺纹联接的基本类型、标准联结件 1. 主要类型 3. 标准联接件 第三节螺栓联接的预紧 1. 预紧目的 2. 拧紧力矩T的计算 3. T的控制方法 第四节 螺栓联接的防松 1. 松脱的原因 2. 防松方式 第五节 螺纹联接的强度计算 1. 工作类型与承载分析 2. 计算准则 3. 紧螺栓联接的强度计算 第六节 螺栓组联接的设计 1. 螺栓组联接的结构设计 2. 螺栓组联接的受力分析 第七节 螺纹联结件的材料及许用应力 1. 材料 2. 许用应力 第八节? 螺旋传动1. 传动特点 2. 传动类型 3. 主要计算项目 3、重点、难点： 重点：在不同外载荷作用下，螺栓组中各螺栓的受力分析。单个螺栓的强度计算。 难点：受轴向载荷作用的紧螺栓联接的承载计算，一般载荷作用下的螺栓组联接的受力分析计算。 第四章 带传动 1、目的要求 了解带传动的类型、特点和应用 理解和掌握带传动的工作原理，理论基础和V带传动设计计算。 2、要点： 第一节 概述 1. 类型与特点 2. V带传动 第二节带传动的工作情况分析 1. 受力分析 2. 最大有效拉力及影响因素 3. 带的应力 4. 带的弹性滑动 第三节 V带传动设计 1. 计算准则 2. 单根V带的基本额定功率（P0） 3. 设计步骤及方法 第四节? V带传动的张紧 3、重点、难点： 重点：带的弹性滑动和打滑，V带传动的设计。 难点：带的弹性滑动与打滑的关系。 第五章 链传动 1、目的要求：掌握套筒滚子链传动的设计计算 2、要点： 第一节? 传动链与链轮 1. 传动链 2. 链轮 第二节 链传动的运动特性 1. 平均链速与传动比 2. 瞬时链速与传动比 3. 链传动的动载荷 4. 小结? 第三节 链传动的特点及应用 第四节 套筒滚子链的设计及计算 1. 计算准则 2. 主要参数的选择 3. 设计方法 4. 静强度校核 第五节 链传动的合理布置、张紧方法及润滑 3、重点、难点： 重点：滚子链传动的设计计算； 难点：链传动的运动特性；? 第六章 齿轮传动 1、目的要求 掌握齿轮传动的失效形式和计算准则、基本设计原理、设计程序和方法 斜齿轮和直齿圆锥齿轮传动的受力分析。 2、要点： 第一节 概述 1. 特点 2. 按工作条件分类 第二节 齿轮传动的失效形式及计算准则 1. 轮齿的失效形式 2. 不同场合下的主要失效形式及计算准则 第三节 齿轮材料及热处理 1. 基本要求 2. 常用材料及热处理 3. 选用要点 第四节 圆柱齿轮的计算载荷 1. 名义载荷 2. 计算载荷 第五节 标准直齿圆柱齿轮的强度计算 1. 轮齿的受力分析 2. 齿面接触疲劳强度计算 3. 齿根弯曲疲劳强度计算 4. 齿轮传动的许用应力 第六节 齿轮传动的设计方法与步骤 1. 基本方法 2. 主要参数分析与选择 3. d1设计式使用中的问题及对策 4. 主要设计步骤? 第七节 标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 1. 轮齿受力分析 2. 承载特点 3. 齿面接触疲劳强度计算 4. 齿根弯曲疲劳强度计算 5. 参数选择 第八节 直齿圆柱锥齿轮传动的强度计算 1. 概述 2. 受力分析 3. 强度计算 第九节 齿轮传动的效率和润滑、齿轮结构 3、重点、难点： 重点：标准直齿圆柱齿轮传动的设计原理及强度计算方法 难点：齿轮传动的设计方法 第七章 蜗杆传动 1目的要求： 了解普通蜗杆传动的主要参数 掌握蜗杆传动的受力分析及强度计算、蜗杆传动的、效率和热平衡计算。 2要点： 第一节? 概述 特点和应用 分类 第二节 主要参数 1.基本齿廓 2. 模数m、压力角 3. 蜗杆分度圆直径d14. 蜗杆导程角g，头数Z15. 传动比i，Z2第三节 普通圆柱蜗杆传动承载能力计算 1. 蜗杆传动的失效形式，设计准则和常用材料 2. 蜗杆传动的受力分析、效率与润滑 3. 圆柱蜗杆传动的设计计算 3重点、难点： 重点：蜗杆传动受力分析和主要参数选择，掌握蜗杆传动的热平衡原理和计算方法。 难点：蜗杆传动受力分析和主要参数选择 第八章 滑动轴承 1、目的要求： 了解轴承的用途和分类 滑动轴承结构、特点和应用 掌握不完全液体润滑滑动轴承的设计，液体动力润滑径向滑动轴承的设计。 2、要点： 第一节 概述 1. 轴承的功用与分类 2. 摩擦与润滑种类与特点 3. 磨损 第二节 径向滑动轴承的结构及组成 1. 轴承座 2. 轴套与轴瓦 3. 油孔、油沟 4. 轴承衬 第三节 滑动轴承材料 1. 性能要求 2. 常用材料 第四节 润滑剂 1. 流体润滑剂 2. 润滑脂 3. 固体、气体润滑剂 第五节 径向滑动轴承(混合润滑)的条件性计算 1. 计算项目 2. 设计步骤 第六节 液体动压润滑的基本原理 1. 托尔实验 2. 液体动力润滑 3. 动力润滑状态的建立的过程 4. 模型转换 5. 雷诺方程-液体动力润滑的基本方程 6. 动力润滑承载机理 第七节 液体动力润滑径向轴承的设计计算 1. 几何参数 2. 设计问题 3. 承载能力计算和承载量系数CP4. 温升t计算 5. 参数选择 3、重点、难点： 重点：轴瓦的材料及其选用，不完全液体润滑滑动轴承的设计准则及设计方法，液体动力润滑径向滑动轴承的设计。 难点：液体动力润滑径向滑动轴承的设计。 第九章 滚动轴承 1、目的要求： 了解滚动轴承的类型、代号，主要轴承类型、特点和选择 掌握滚动轴承的额定寿命、额定动负荷、当量动负荷及其寿命计算 滚动轴承的组合设计。 2、要点： 第一节 概述 1. 基本结构与特点 2. 材料 第二节 滚动轴承的类型和选择 1. 常用类型及类型代号 2. 类型选择要点 第三节 滚动轴承的代号 1. 代号的结构 2. 基本代号 第四节 滚动轴承的失效形式和计算准则 1. 失效形式 2. 计算准则 第五节 滚动轴承的动载荷和寿命计算 1.基本额定动载荷和基本额定寿命 2. 当量动载荷 3. 轴承寿命的计算 4. 向心推力轴承的载荷计算 5. 同一支点成对安装同型号角接触轴承的计算 6. 滚动轴承的静载荷计算 第六节 轴承装置的设计 1. 支承部分的刚性和同轴度 2. 向心角接触轴承的排列方式 3.滚动轴承轴向固定的结构形式 4.轴承游隙及轴上零件位置的调整 5.滚动轴承的配合 6.滚动轴承的预紧 7.滚动轴承的润滑 8.滚动轴承的密封 3、重点、难点： 重点：滚动轴承的当量动载荷和寿命计算。 难点：角接触轴承的的当量动载荷计算，轴承装置的设计。 第十章 联轴器与离合器 1、目的要求： 了解联轴器与离合器的主要类型和用途 掌握联轴器和离合器的结构特点、工作原理和选用 2、要点： 第一节 概述 1.功用与区别 2.型号选择 第二节 联轴器 1. 基本结构与分类 2.两轴的相对位置和相对位移 3.传递载荷的性质 4. 类型选择原则 5. 刚性联轴器 6.刚性元件挠性联轴器 7.金属弹性元件挠性联轴器 8.非金属元件挠性联轴器 第三节 离合器 1.分类 2.牙嵌离合器 3.摩擦离合器 4. 超越(定向)离合器 3、重点、难点：联轴器类型的选用 第十一章 轴 1、目的要求： 了解轴的分类 掌握轴的结构设计与轴的强度计算。 2、要点： 第一节 概述 1. 轴系零件 2. 轴的功能和类型 3. 轴常用材料 4. 主要设计问题 第二节 轴的结构设计 1. 设计要求 2. 轴的各部分名称 3. 轴上零件的轴向定位与固定 4. 轴上零件的周向固定-轴毂联接设计 5. 轴的结构工艺性 第三节 轴的设计计算 1. 强度计算方法 2. 设计计算方法 3、重点、难点：轴的结构设计。 （二） 实验教学内容（6学时） 实验一：观看机械通用零件陈列柜（参观性、1学时） 1、实验目的：机械设计陈列柜是根据机械设计课程的教学基本要求精心设计的，它由十八个模型陈列柜组成，主要展示机械中有关联接、传动、轴承及其它通用零件的基本类型、结构形式和设计知识。学生通过认真观看和录音播放的解说，可直观认识到机械通用零件基本类型、结构形式。 2、实验方法：六个学生一组，随着录音播放讲解观看陈列柜。 3、实验仪器：机械通用零件的陈列柜。 4、实验操作方法：学生事先预习实验指导书，明确本实验的目的，带着问题在录音播放讲解顺序的引导下，顺序观看十八个各类机械通用零件的陈列柜，并认真做好笔记。 实验二：带传动实验（验证性、1学时） 1、实验目的：通过测定带传动的滑动率和传动效率，加深理解带传动的特点和带传动的弹性滑动。 2、实验方法：学生根据实验指导书的内容，二个学生一组亲自动手进行实验。 3、实验仪器：带传动实验台 4、实验操作方法：接通电源，实验台的指示灯亮，检查一下测力计的测力杆是否处于平衡状态，若不平衡则调整到平衡；加砝码3 Kg，使带具有初拉力；慢慢地沿顺时针方向旋转调速按扭，使电机从开始运：逐渐加速到n11000转分左右，记录n2，Q1，Q2 一组数据；打开一个灯泡(即加载)，记录一组n1、n2、Q1和Q2 一数据，注意此时n1和n2 之间的差值，即观察带的弹性滑动现象；逐渐增加负载(即每次打开一个40瓦的灯泡)，直到3 左右，带传动开始进入打滑。若再打开灯泡，则n1和n