机械设计基础.doc

机械设计基础课程教学大纲一、课程编码及课程名称：课程编码：081230613课程名称：机械设计基础 Foundation of Mechanical Design二、学时、学分及适用专业总学时数：68 学分：3 适用专业：汽车服务工程（本科）三、课程教学目标本课程属工科学校相关专业的必修课，要求通过本课程的教学，帮助学生初步掌握同机械工程有关的工程知识，提高学生分析和解决力学实际问题的能力，促进学生综合素质的提高四、课程的性质和任务机械设计基础课程对于机械类专业是主干技术基础课程，是研究机械共性问题的主干学科基础。综合运用先修课程中所学到的有关知识和技能，通过学习本课程的机构和通用机械零件的基本知识和基本设计方法，结合各种教学实践环节进行机械工程应用型人才必要的基本训练，为顺利地过渡到学习专业课程及进行机械工程现场的技术应用打下初步的基础。五、课程教学的基本要求学生应按本大纲具体要求，掌握；初步掌握应用相关的基本概念、基本理论和基本方法,进行常用机构的性能分析；通用零件的设计。并能综合运用所学的知识分析和解决简单的机械工程的实际问题。六、课程教学内容绪论（2学时）（一）本章教学基本要求介绍本课程的内容、性质、任务，使学生明确本课程是在各先修课程的基础上进一步理论联系实际，研究常用机构和一般通用零件的设计原理和方法的课程。使学生对本课程有一个初步的整体认识,并对其学习方法有所了解。（二）小结绪论部分阐述机构和机器的概念和组成，介绍本课程的性质和研究对象以及学习本课程的方法。要求学生理解机构和机器的概念，了解机器的组成。了解本课程的性质、研究对象和学习本课程的基本要求和学习方法。第一章 平面机构自由度分析（共4学时）（一）本章教学基本要求掌握平面运动副的一般表示法，能熟练看懂一般机构运动简图，基本掌握将实际机构绘制成机构运动简图的技能。掌握一般平面机构的自由度计算并能判断机构运动是否确定。 1.1 教学内容：平面运动副及其分类。 1.2 教学内容：平面机构运动简图及测绘。 1.3教学内容：平面机构自由度计算（二）重点与难点重点：平面机构自由度的计算。难点：平面机构运动简图的绘制（三）小结在本章教学过程中，教师应尽可能提供一些典型机构的实物或模型，如缝纫机机头等，以增强学生的感性认识，便于掌握好机构运动简图的绘制方法。本章教学完成后应及时完成实验第二章平面连杆机构（共4学时）（一）本章教学基本要求掌握平面连杆机构的特点和应用，以及铰链四杆机构的类型和曲柄存在的条件。了解压力角、传动角、死点、急回特性等概念。掌握平面四杆机构运动设计的方法。1.1 教学内容：铰链四杆机构的基本形式和特性。1.2 教学内容：铰链四杆机构的演化。 1.3教学内容：铰链四杆机构曲柄存在的条件。1.4教学内容：平面四杆机构的设计。（二）重点与难点重点：铰链四杆机构曲柄存在条件。难点：铰链四杆机构曲柄存在条件。（三）小结本章的教学应尽可能结合各种四杆机构的实物或模型进行，讲解过程中可联系学生在生产劳动中碰到的实际机构，从感性到理性的分析，也可组织学生到牛头刨床或插床等有关机床旁进行现场教学。 第三章 凸轮机构（4学时）（一）本章教学基本要求掌握凸轮机构的应用和类型。凸轮机构的魔概念。凸轮轮廓设计简介1.1 教学内容：凸轮机构的应用及分类。 1.2 教学内容：从动件的常用运动规律。 1.3教学内容： 按给定从动件运动规律设计盘形凸轮轮廓。 1.4教学内容：设计凸轮机构应注意的问题。（二）重点与难点重点：凸轮轮廓设计难点：从动件的常用运动规律。（三）小结本章的重点是尖顶对心移动从动件盘形凸轮轮廓的设计，这也是其它盘形凸轮轮廓设计的基础。摆动从动件盘形凸轮轮廓的设计只作简介。第四章 齿轮机构（7学时）（一）本章教学基本要求掌握齿轮机构的特点和类型，齿廓啮合基本定律。渐开线形成及性质。齿轮各部分名称及渐开线齿轮的几何尺寸计算。渐开线标准齿轮的啮合。齿轮加工。根切、最少齿数及变位齿轮。斜齿圆柱齿轮齿廓形成及参数关系。当量齿轮、当量齿数，几何尺寸计算。直齿圆锥齿轮齿面形成、背锥、当量齿数，几何尺寸计算。1.1 教学内容：齿轮机构的应用和类型。 1.2 教学内容：齿廓啮合的基本定律。 1.3教学内容：渐开线的形成、性质。1.5教学内容：渐开线齿廓满足齿廓啮合基本定律。1.6教学内容：渐开线齿轮各部分的名称及尺寸。1.7教学内容：渐开线标准齿轮正确啮合条件和啮合过程。1.8教学内容：渐开线齿轮的切制原理: 仿形法，范成法。1.9教学内容：根切现象，最小齿数及变位齿轮概述。1.10教学内容：斜齿圆柱齿轮机构：齿廓的形成，端面和法面参数，正确啮合条件，基本尺寸，重合度，当量齿数，优缺点、人字齿轮。*1.11教学内容：基本尺寸，重合度，当量齿数，优缺点、人字齿轮。（二）重点与难点重点：齿轮各部分名称及渐开线齿轮的几何尺寸计算。难点：当量齿轮、当量齿数，背锥、当量齿数。（三）小结本章以渐开线直齿圆柱齿轮传动和几何尺寸计算为重点，变位齿轮传动只作了解。带*的部分为选学内容，不作基本要求。第五章 轮系（2学时）（一）本章教学基本要求掌握定轴轮系传动比的计算。周转轮系传动比的计算。混合轮系传动比的计算。了解轮系的应用。1.1 教学内容：轮系的分类和应用。 1.2 教学内容：定轴轮系的传动比 1.3教学内容：周转轮系的传动比。1.4教学内容：混合轮系的传动比（二）重点与难点重点：混合轮系传动比的计算。难点：混合轮系传动比的计算。（三）小结本章以轮系的传动比计算为重点，可针对传动比计算上一次习题课。减速器简介一节可结合减速器的装拆实验进行教学。第六章 其它常用机构简介（1学时）（一）本章教学基本要求了解棘轮机构，槽轮机构，不完全齿轮机构等机构的结构1.1 教学内容：万向连轴节。 1.2 教学内容：螺旋机构。 1.3教学内容： 棘轮机构。1.4教学内容：槽轮机构。（二）重点与难点重点：螺旋机构。难点：螺旋机构。（三）小结通过应用实例了解棘轮机构和槽轮机构的工作原理与特点，尽可能提供上述机构的实物、模型或进行现场教学。第七章 机械设计概述（4学时）（一）本章教学基本要求了解机械零件的主要失效形式。掌握机械零件设计的一般步骤，机械零件的工作能力和计算准则。机械零件的强度。摩擦、磨损和润滑基础。机械零件的常用材料。机械零件的工艺性、标准化1.1 教学内容：机械零件设计概述。 1.2 教学内容：机械零件的强度， 1.3教学内容： 常用的材料及其选择。1.4教学内容：机械零件的工艺性及标准化。（二）重点与难点重点：机械零件的强度，难点：机械零件的强度，（三）小结本章是其他章节的基础，应结合工程力学知识，掌握分析零件失效的方法第八章 螺纹联接（5学时）（一）本章教学基本要求掌握联接的类型和应用，平键联接的选用、校核和计算。花键联接。销联接。螺纹的参数。螺旋副的受力分析、效率和自锁。常用螺纹。螺纹连接的基本类型及紧固件。螺纹连接的预紧和防松，螺栓联接的强度计算。材料及许用应力。提高螺栓联接强度的措施。1.1 教学内容：螺纹的类型、特点和应用。螺纹的主要参数。 1.2 教学内容：螺旋副的受力分析、效率和自锁。螺纹联接的预紧、防松原理和常用方法。 1.3教学内容：单个螺栓联接的强度计算。1.4教学内容：螺纹联接的许用应力。1.5教学内容：提高螺纹联接强度的结构和工艺措施。1.6教学内容：其它联接及选用简介。（二）重点与难点重点：螺栓组联接的强度计算。难点: 螺栓组联接的强度计算。（三）小结本章重点放在螺纹联接方面，螺旋传动部分只作简单介绍。讲授螺纹联接件时应向学生介绍有关标准和规范第九章 带传动和链传动（5学时）（一）本章教学基本要求掌握带传动的类型和应用。带传动的运动分析。带传动的受力分析。带的应力分析。弹性滑动与打滑。普通带传动计算。带轮结构。了解链传动的特点和应用。链传动运动的不均匀性。链传动的受力分析。链传动的主要参数及其选择。滚子链传动的设计计算。链传动的布置和润滑。1.1 教学内容：带传动的主要类型、工作原理、特点和应用范围。 1.2 教学内容：带传动的受力分析。 1.3教学内容： 弹性滑动和打滑的概念。1.4教学内容：带传动的应力分析。1.5教学内容：带传动的失效形式和计算准则。1.6教学内容：V带传动设计计算步骤和参数选择。1.7教学内容：带轮材料、结构和尺寸。带的张紧和防护装置。1.8教学内容：链传动的类型、特点和应用。1.9教学内容：链传动的运动不均匀性现象。1.10教学内容：套筒滚子链的结构、代号。链轮的结构和材料。1.11教学内容：套筒滚子链的参数选择和设计步骤。1.12教学内容：链传动的张紧和润滑（二）重点与难点重点：普通带传动计算。滚子链传动的设计计算。难点: 弹性滑动与打滑。链传动运动的不均匀性。（三）小结三角带传动的设计计算是本章的重点，也是生产实际中经常遇到的设计问题，要求学生要掌握好，同时，对于带传动的特点、受力分析、应力分析、滑动分析以及弹性滑动和打滑的概念也要充分理解链传动作为非重点内容，只要求学生了解链传动的特点和应用，对于链轮的结构、链传动的运动特性等内容可不讲或作简单介绍。第十章 齿轮传动（9学时）（一）本章教学基本要求掌握齿轮的失效形式及计算准则。齿轮材料及热处理。直齿圆柱齿轮的受力分析。直齿圆柱齿轮齿面接触强度及齿根弯曲强的计算。斜齿圆柱齿轮受力分析及强度计算。直齿圆锥齿轮受力分析及强度计算。齿轮的结构设计、齿轮传动的润滑1.1 教学内容：齿轮传动的类型、特点和应用。 1.2 教学内容：轮齿的失效形式和计算准则。1.3教学内容：齿轮常用材料及其热处理及传动精度。1.4教学内容：直齿圆柱齿轮传动的计算：受力分析和计算载荷；齿面接触强度计算；1.5教学内容：齿根弯曲强度计算；许用应力，参数选择和计算步骤。1.6教学内容：斜齿圆柱齿轮受力分析和计算特点，主要参数选择；1.7教学内容：直齿圆锥齿轮传动的受力分析和计算特点，参数选择。1.8教学内容：*齿轮结构。齿轮传动的润滑。（二）重点与难点重点：直齿圆柱齿轮齿面接触强度及齿根弯曲强的计算。难点: 斜齿圆柱齿轮受力分析及强度计算。（三）小结本章以直齿圆柱齿轮传动为重点，应讲清它的失效形式、受力分析和强度计算方法，对于接触强度和弯曲强度的计算公式只要求学生搞清各符号的意义和计算方法，不要求公式的推导。关于齿轮的结构只需讲解其类型和应用范围，而各部分尺寸的确定则不必详细讲解。第十一章 蜗杆传动（4学时）（一）本章教学基本要求掌握蜗杆传动的类型和应用。蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算。蜗杆传动的受力分析和强度计算。蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算。1.1 教学内容：蜗杆传动的类型、特点和应用。1.2 教学内容：普通圆柱蜗杆传动的参数选择及几何计算。 1.3教学内容：蜗杆传动的受力分析，滑动速度。1.4教学内容：蜗杆传动的失效形式，材料选择。1.5教学内容：蜗杆传动的强度计算，许用应力选择。1.6教学内容：蜗杆传动杆润滑、效率和热平衡计算。1.7教学内容：蜗杆、蜗轮结构。（二）重点与难点重点: 蜗杆传动的受力分析和强度计算。蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算。难点: 蜗杆传动的受力分析和强度计算。（三）小结本章蜗杆传动的失效形式和受力分析为重点，对蜗杆传动的效率和热平衡计算仅作一般介绍。第十二章 轴（4学时）（一）本章教学基本要求掌握轴的功用和类型、轴的材料。轴的结构设计，轴的强度计算。轴的刚度计算。1.1 教学内容：轴的分类和设计要求。 1.2教学内容：轴的常用材料。 1.3教学内容： 轴的结构设计。1.4教学内容：轴的强度计算：按扭转强度计算；按当量弯矩计算。 1.5教学内容：提高轴的疲劳强度的措施。（二）重点与难点重点：轴的结构设计。难点: 轴的结构设计。（三）小结本章以轴的结构设计和强度计算为重点，而轴的刚度计算和轴的工作图只需作简要介绍。在讲授轴的强度计算之前，可先让学生复习材料力学的有关内容。讲授轴的结构设计时，可以理论联系实际，列举一些典型轴系结构。第十三章 滚动轴承（5学时）（一）本章教学基本要求掌握滚动轴承类型和特点。滚动轴承的代号。滚动轴承的失效形式。滚动轴承的选1.1 教学内容：滚动轴承的主要类型、特点和选用。精度和代号。 1.2 教学内容：滚动轴承的失效形式及选择计算。 1.3教学内容：滚动轴承的润滑和密封。1.4教学内容：滚动轴承的组合设计。（二）重点与难点重点：滚动轴承的选择计算。难点：滚动轴承的组合设计。（三）小结本章以滚动轴承的类型选择和尺寸选择为重点，而寿命计算是尺寸选择的依据，因此在教学中要着重讲授，最好能安排一次习题课，帮助学生掌握好滚动轴承的寿命计算。滚动轴承的静载荷能力计算仅作一般介绍。滚动轴承组合设计应当足够重视。第十四章 滑动轴承（5学时）（一）本章教学基本要求掌握摩擦状态。滑动轴承的结构型式。轴瓦及轴承材料。润滑剂及润滑装置。非液体润滑轴承的计算。动压润滑形成原理。液体动压向心轴承设计简介。1.1 教学内容：滑动轴承的润滑状态。 1.2 教学内容：滑动轴承的结构形式。 1.3教学内容： 轴瓦及轴承衬材料。1.4教学内容：润滑剂及润滑装置。（二）重点与难点内容：重点：非液体润滑轴承的计算。难点：雷诺方程的推导及求解。（三）小结本章为非重点章节，只需作必要的简介，介绍的重点是非液体摩擦向心滑动轴承的校校计算。第十五章 联轴器、离合器（2学时）（一）本章教学基本要求了解联轴器的类型、特点和应用。联轴器的选择方法。1.1 教学内容：联轴器和离合器的功用和分类。 1.2 教学内容：刚性联轴器和弹性联轴器的主要类型、结构、特点和选择计算。 1.3教学内容：离合器的主要类型、结构、工作原理和特点简介。1.4教学内容：其它联轴器和离合器。（二）重点与难点重点：联轴器的选择方法难点：联轴器的选择方法。（三）小结本章为非重点章节，教学中着重分析、介绍套柱销联轴器的结构、特点、标记和选择方法以及万向联轴器的运动特点，其它内容只作简要介绍。第十六章 弹簧（1学时）（一）本章教学基本要求了解内圆柱螺旋弹簧的主要参数。特性曲线。圆柱螺旋弹簧的应力与变形（二）小结本章为非重点章节，它内容只作简要介绍。七、本课程与其它课程的关系本课程应在学完机械制图课程和工程力学、金属工艺学课程开课一学期以后开讲，可与公差配合与技术测量课程同时开设，并为机械制造工艺学、金属切削机床、模具设计、夹具设计等专业课打下基础。八、教学时数分配机械设计基础课程教学时数分配表总学时：68 学分：4章次各章标题名称讲授学时实验学时辅导学时备注绪论2第一章平面机构自由度分析4第二章平面连杆机构4第三章凸轮机构4第四章齿轮机构7第五章轮系2第六章其它常用机构简介1第七章机械设计概述4第八章螺纹联接5第九章带传动和链传动5第十章齿轮传动9第十一章蜗杆传动4第十二章轴4第十三章滚动轴承5第十四章滑动轴承5第十五章联轴器、离合器2第十六章弹簧1九、教材及参考书教材：机械设计基础 杨可桢主编 高教出版社 1999年参考书：1. 机械设计基础（第四版），杨可贞主编，1998，北京：高等教育出版社2. 机械设计（第四版），邱宣怀主编，1997，北京：高等教育出版社3. 机械设计（第五版），濮良贵主编，1997，北京：高等教育出版社4. 机械原理（第四版），孙 桓主编，1997，北京：高等教育出版社5. 机械设计课程设计指导书（第三版），龚桂义主编，1997，北京：高等教育出版社6. 机械设计课程设计图册（第三版），龚桂义主编，1997，北京：高等教育出版社十、主要教学方法与教学条件要求 1教学方法： 本课程是一门技术基础课，在教学过程中应注重建立感性认识，面授课应尽可能为学生演示各类典型机构及其运动情况。 2.教学要求：1）.习题课和课堂讨论 习题课的目的在于帮助学生消化和巩固课程中重要的繁难基本概念和内容，帮助学生提高解题能力和计算技巧，指导学生查阅技术资料。 习题课的方式可以是讲典型例题，也可以组织学生分析问题，讨论解题方法和步骤。 课堂讨论比习题课更进一步，目的在于指导学生对复杂的、有一定难度的综合性问题