《机械设计基础》教学大纲.doc

机械设计基础教学大纲课程编号：010073课程性质： 专业基础课 先修课程：高等数学、工程数学、画法几何与机械制图、材料力学、理论力学、工程材料、金工实习、互换性与技术测量和机械制造基础等 总学时数： 63 学分： 3.5 讲课： 57 实验： 6 上机： 0 课外： 0 适合层次： 本专科 适合专业：材料工程、自动化、工业工程等 一、课程的目的与任务 机械设计基础是一门介绍常用机构和通用机械零件的基本知识和基本设计方法，培养学生初步具有设计简单机械传动装置能力的技术基础课。 本课程的主要任务是培养学生： 1、掌握常用机构的结构，特性等基本知识，初步具有选用分析基本机构的能力。2、掌握通用机械零件的工作原理、特点、应用和简单设计计算方法，并初步具有选用、分析和设计简单的机构传动装置的能力。3、初步会运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料。由于本课程的特点，它不仅为学习后续课程，也为解决生产实际问题建立基础。二、理论教学要求(一) 绪论1、 了解机械工业在现代化建设中的作用；2、 理解机构和机器的概念，了解机器的基本组成要素，掌握通用零件、专用零件及部件的概念；3、 明确本课程的性质、研究对象和学习本课程的基本要求和学习方法；了解机械设计的基本要求和一般过程。（二）连杆机构本章是研究和设计机构的基础。1、 掌握构件、约束和平面运动副和机构自由度的概念；2、 了解平面常用机构运动简图的绘制方法；3、 熟练掌握平面机构自由度的计算方法以及理解机构具有确定运动的条件；4、 了解平面四杆机构的组成及特点；5、 掌握传动角、死点、急回运动、行程速比系数、运动连续性等基本概念；6、 平面四杆机构的基本型式及其演化和应用；7、 简单掌握用作图法设计平面四杆机构的方法。（三）凸轮机构1、了解凸轮机构的分类及应用；2、掌握从动件常用的运动规律以及其运动规律的选择原则和凸轮机构的压力角、自锁等基本概念；3、掌握在确定凸轮机构的基本尺寸时应考虑的主要问题（合理选择滚子的半径以及基圆半径）；4、熟练掌握凸轮轮廓曲线的设计方法（以作图法为主），能根据给定的运动规律，应用反转法绘制各种从动件盘形凸轮的轮廓曲线。 （四）间歇运动机构1、 了解槽轮机构、棘轮机构、不完全齿轮机构、凸轮间歇运动机构的工作原理、运动特点、应用及设计要点。2、 了解其它常用机构的工作原理、运动特点及应用。（五）机械的调速和平衡1、 理解机械调速的目的；2、 了解机器两种速度波动调节方法（主要是周期性速度波动的调节）；3、 掌握机器主轴的平均角速度和运转速度不均匀系数等基本概念；4、 掌握飞轮转动惯量的计算方法，了解飞轮主要尺寸的确定；5、 理解回转件平衡的目的；6、 掌握刚性转子静、动平衡的原理和方法；7、 了解回转件的静试验方法。 (六)机械零件设计和计算概论1、 了解机器及机械零件的一般要求、设计步骤；2、 理解各种计算准则（强度、耐磨性、刚度、振动稳定性、耐热性）；3、 一般了解常用材料及其机械性能，了解常用的热处理方法，理解选择材料的要求；4、 掌握应力的分类和特点，一般了解选择许用应力的方法，理解部分系数法及疲劳断裂产生的原因；5、 理解工艺性的基本要求、标准化的原则和意义。（七）联接1、理解螺纹的形成，熟练掌握螺纹的基本参数和常用螺纹的种类、特性(主要指牙根强度、效率与自锁)及其应用；2、了解螺纹联接的基本类型、结构特点及其应用场合等基本知识，在设计时能正确地选用它们，了解螺纹联接件的类型、结构、特点和应用场合等基本知识；3、了解预紧的目的，理解扳手拧紧力矩和由此产生的预紧力的关系，掌握控制预紧力的方法；理解防松的目的和防松的原理，掌握各种防松装置及其应用；4、 掌握紧螺栓联接的计算（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）；5、 了解螺栓的材料和许用应力；6、 了解滑动螺旋传动设计计算的基本知识；7、 了解键联接的种类、构造特点和应用；熟练掌握平键联接的失效形式和校核计算和了解花键联接的种类、对中方式、特点和应用；8、 了解铆接种类和应用、铆钉的主要类型，理解铆缝的形式；9、 了解焊接的用途、基本方法、焊接件常用材料，理解焊缝的形式以及焊缝的强度计算；（八）带传动和链传动1、了解带传动的类型、特点和应用；2、理解和掌握带传动的工作原理和理论基础（带传动的几何关系，带传动的力分析，带传动的弹性滑动和打滑，带传动的有效圆周力，带传动的失效分析和设计准则，单根V带所能传递的功率）；3、熟悉V带的结构和标准及V带轮的结构特点；4、掌握V带传动失效形式、设计准则和设计计算；5、了解链传动的类型特点和应用；6、 了解链条、链轮的结构形式及尺寸；7、 掌握链传动的主要参数及其选择：传动比、链轮齿数、链节距、中心距、链条节数等；8、 掌握套筒滚子链传动的设计计算。（九）齿轮传动1、 了解齿轮机构的类型和应用；2、 了解齿廓啮合的基本定律；3、 深入了解渐开线直齿圆柱齿轮的啮合特性及渐开线齿轮传动的正确啮合条件和连续传动条件；4、 熟练掌握渐开线齿轮各部分的名称、基本参数及各部分几何尺寸的计算；5、 了解渐开线齿廓的展成切齿原理及根切现象；6、 渐开线标准齿轮的最少齿数及渐开线齿轮的变位齿轮的概念；7、 一般了解常用的齿轮材料及其热处理；8、 掌握齿轮传动的失效形式和设计准则；9、 掌握直齿圆柱齿轮传动的强度计算：传动中的受力分析。计算载荷。齿面接触疲劳强度计算及许用接触应力。齿根弯曲疲劳强度计算、齿形系数和许用弯曲应力；10、通过例题与示范讲解，掌握齿轮传动的设计计算；11、了解斜齿圆柱齿轮齿廓曲面的形成、啮合特点，并能计算标准斜齿圆柱齿轮的几何尺寸；12、掌握斜齿圆柱齿轮传动受力分析及计算；13、了解标准直齿圆锥齿轮的传动特点及其基本尺寸的强度计算；14、掌握直齿圆锥齿轮传动的受力分析及强度计算；15、根据齿轮的尺寸、生产条件来选择毛坯种类与具体结构形式，并会画零件工作图。（十） 蜗杆传动1、 了解蜗杆传动的特点、应用和分类；2、 了解普通蜗杆传动的主要参数，并着重了解标准蜗杆分度圆直径d1的含义及限制蜗杆分度圆直径d1的数量的重要性；3、 掌握蜗杆传动的受力分析及强度计算；4、 理解蜗杆传动的润滑、效率和热平衡计算的意义。5、 了解蜗杆、蜗轮的材料及结构。（十一）轮系、减速器和无级变速传动1、 轮系的分类和应用，2、 正确划分轮系，掌握定轴轮系的传动比计算，了解定轴轮系的功用；3、 了解常用的减速器类型、结构和润滑；4、 一般了解机械无级变速传动。（十二）轴1、 理解轴的组成、分类、功用；2、 一般了解常用的轴材料；3、 掌握轴的结构设计；4、 掌握轴的强度计算；5、 一般了解轴的刚度设计。（十三）轴承1、 理解轴承的用途和分类；2、 了解滑动轴承的摩擦状态；3、 一般了解滑动轴承常用的结构、材料、润滑剂和润滑装置；4、 掌握非液体摩擦滑动轴承失效形式、设计准则及设计计算；5、 理解滚动轴承的类型，了解常用轴承类型的结构特点及应用场合，掌握类型选择的基本原则；6、 熟悉滚动轴承的基本代号；7、 理解滚动轴承中的失效形式及计算准则；8、 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；9、 了解滚动轴承的组合设计。（十四）联轴器、离合器和制动器1、 了解联轴器与离合器的主要类型和用途；2、 了解联轴器和离合器的结构特点、工作原理和选用步骤。（十五）弹簧1、 了解弹簧的功用和类型；2、 掌握圆柱螺旋弹簧的基本几何参数，特性曲线和刚度；3、 了解圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的应力与变形及其设计；4、 了解弹簧工作图的画法。（十六）起重机械零件1、对本章内容只需做一般性了解。三、实践教学要求实验课是机械设计基础课程中重要的实践环节。本课程应开设三个实验，共6个学时，可根据实际情况由任课教师在下列项目中选取。 实验项目的设置及学时分配实验学时6可开出的实验项目个数13序号实验项目名称实验要求学时分配实验类型备注1机构认识选做1基础性2机构运动简图的测绘与分析必做2基础性3齿轮范成原理和齿轮几何参数测定选做3基础性4刚性转子动平衡实验选做1基础性5机械运动参数的测定与分析选做2综合性6机械运动方案设计与搭接选做3设计性7螺栓组联接实验选做2基础性8带传动实验必做2基础性9机械传动性能综合测试实验选做4设计性10滑动轴承实验选做1基础性11减速器拆装实验选做1综合性12机械零部件认识选做2基础性13组合式轴系结构设计与分析实验必做2 综合性四、学时分配序号课程内容学时分配讲课实验上机课外小计1绪论24机构认识机构运动简图的测绘与分析22平面连杆机构443凸轮机构444间歇运动机构225机械的调速和平衡226机械零件设计和计算概论22机械零部件认识7联接668带传动和链传动810带传动实验29齿轮传动101010蜗杆传动2211轮系、减速器和无级变速传动2212轴35组合式轴系结构设计与分析实验213轴承8814联轴器、离合器、制动器1115弹簧1116合计57663五、课程有关说明1、本课程与其它课程的关系 学习本课程之前应先修下列课程：画法几何及机械制图、工程力学、理论力学、材料力学、C语言程序设计和金工实习等课程。并注意与机械制造基础、公差与配合等课程的衔接和配合。2、对习题课的要求 在平面连杆机构、凸轮机构、联接、带传动和链传动、齿轮传动、蜗杆传动、轮系、滚动轴承和轴等章的讲课中各安排一定数量的习题课或讨论课。习题内容要多样化，起到巩固理论、掌握方法、提高能力、熟悉标准、习惯规范等作用。3、设计作业每个学生至少要完成1个设计作业。建议选题为：螺旋起重器或其他螺旋传动（3周）；V带传动设计（1周）、齿轮传动设计（2周）；轴系与滚动轴承组合设计（1周）和其它。每个作业的份量一般为装配图纸1张，设计说明书1份。4、小论文作业 每个学生根据教师的要求，在课外完成规定内容的小论文1-2篇，字数在2000左右。加强学生对网络资源的认识，提高文献检索的能力，训练学生的综合分析能力，扩大知识面，培养创新能力。 5、学生至少选做1个实验项目，选做实验不占总学时。6、教学方式 通过多媒体课堂教学，到陈列室或现场参观，习题课与讨论课、课外作业与设计作业、实验课、课程设计等教学环节对学生进行结合实物、模型、多媒体动画进行少而精的讲解进行教学的，各环节需要相互配合，力求符合学生的认识规律。7、每周最少给学生答疑或质疑一次。8、考核方式考核方式为笔试。要重视考试方式的改革，如闭卷、开卷、闭卷与开卷相结合，对闭卷考试可采用填空、简答、判断标注、计算题、结构改错等题型，开卷考试可着重于设计、基本原理和方法的应用。期末考试占70% ，平时作业占20% ，实验占10%。六、建议使用教材及参考书目（一）使用教材 1卢玉明. 机械设计基础. 高等教育出版社,1998年5月 第六版（二）参考书目1杨可桢,程光蕴. 机械设计基础. 高等教育出版社,1999年6月第四版 2郑文纬,吴克坚. 机械原理. 高等教育出版社, 1997年7月第七版3邹慧君等主编机械原理北京：高等教育出版社，1999 4王知行，刘延荣 主编机械原理北京：高等教育出版社，20005孙桓，陈作模主编机械原理第6版北京：高等教育出版社，19966申永胜主编机械原理教程北京：清华大学出版社，1999 7濮良贵,纪名刚. 机械设计. 高等教育出版社, 2001年6月第七版 8彭文生. 机械设计. 华中理工大学出版社 2000年3月 9邱宣怀主编机械设计第4版北京：高等教育出版社，1997年10李梅，孙传琼，徐广红主编机械原理与设计实训哈尔滨：哈尔滨工程大学出版社，200311王世刚主编机械设计实践,哈尔滨工程大学出版社. 12王昆,何小柏,汪信远. 机械设计、机械设计基础课程设计. 高