机械设计基础(96).doc

机械设计基础教学大纲一、课程基本信息课程编号： 课程中文名称机械设计基础课程英文名称Foundation of Mechanical Design课程类别专业基础课适用专业过程装备与控制工程专业开课学期第五、六学期总 学 时96 学时（理论教学90学时，实验6学时）总 学 分6先修课程机械制图，金属工艺学，工程力学，机械工程材料，互换性与测量技术课程简介机械设计基础是面向过程装备与控制工程专业开设的一门重要的专业技术基础核心课程，是一门理论与实际紧密结合的课程，是一门以一般机械中常用机构和通用零部件的设计为核心的设计性课程，讲述其工作原理、结构特点、基本的设计理论和计算方法，培养学生具有设计通用零部件和简单机械传动装置的能力。建议教材杨可桢等.机械设计基础（第五版）.北京：高等教育出版社，2006参考资料1 陈良玉.机械设计基础M.沈阳：东北大学出版社，20002 孙桓，陈作模主编.机械原理M.北京：高等教育出版社，20063 濮良贵，纪名刚主编.机械设计M.北京：高等教育出版社，2006二、课程教学目标1. 掌握机构的结构原理，运动特性和机械动力学的基础知识。初步具有分析和设计机构的能力，并对机械运动方案的确定有所了解。2. 掌握通用零部件的工作原理、特点、选用和设计计算的基本知识，并初步具有设计机械传动装置和简单机械的能力。3. 基本具有运用标准规范手册等有关技术资料的能力；能通过实验来验证理论，巩固和加深对理论的理解。4. 培养学生树立正确的设计思想，了解国家当前有关技术经济政策。5.使学生对机械设计的新发展有所了解。三、理论教学内容与要求1 绪 论（2 学时）教学内容要求程度（1）本课程研究对象、内容理解构件和零件的区别，理解机器和机构的区别，理解通用零件和专用零件的区别。（2）本课程在教学中的地位（3）机械设计的一般要求和过程2 平面机构的自由度和速度分析（6 学时）教学内容要求程度（1）运动副及其分类掌握运动副的定义、分类。（2）平面机构运动简图掌握常用运动副和构件的表达方法，理解平面机构运动简图的绘制方法和步骤。（3）平面机构的自由度理解平面机构自由度计算公式的推导过程，掌握平面机构的自由度计算公式，掌握机构具有确定运动的条件，掌握复合铰链、局部自由度和虚约束的概念及其在计算机构自由度时的处理方法。（4）速度瞬心及其在机构速度分析上的应用掌握速度瞬心的定义、类型、数目和位置的确定方法，掌握速度瞬心在常用机构速度分析中的应用。3 平面连杆机构（7 学时）教学内容要求程度（1）基本类型及其应用理解连杆机构的特点，掌握铰链四杆机构的基本类型，理解铰链四杆机构的变型，了解平面连杆机构的应用。（2）平面四杆机构的基本特性掌握铰链四杆机构具有曲柄的条件，掌握用作图法确定机构的极限位置，掌握极位夹角、摆角和行程速比系数的概念，理解机构的急回特性，掌握机构的压力角和传动角的概念及其对机构传力性能的影响，掌握机构的死点的定义及其应用。（3）平面四杆机构的设计掌握运用作图法进行平面四杆机构的设计。4 凸轮机构（5 学时）教学内容要求程度（1）凸轮机构的应用和类型了解凸轮机构的应用，理解凸轮机构的分类。（2）从动件的运动规律理解凸轮轮廓与从动件位移线图，理解从动件常用运动规律对机构冲击的影响，了解运动方程的推导过程。（3）凸轮机构的压力角掌握凸轮机构压力角的定义及其对机构传动效率的影响，掌握压力角与凸轮机构尺寸的关系。 （4）图解法设计凸轮轮廓掌握运用反转法进行直动从动件盘形凸轮轮廓的绘制，理解摆动从动件盘形凸轮轮廓的绘制。5 齿轮机构（8 学时）教学内容要求程度（1）齿轮机构的特点和类型理解齿轮机构的特点，了解齿轮机构的类型。（2）齿廓实现定角速比传动的条件理解齿廓啮合基本定律，理解齿廓实现定角速比传动的条件。（3）渐开线齿廓掌握渐开线的形成和特性。理解渐开线齿廓的特点。（4）齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸掌握外啮合齿轮各部分名称，掌握齿数、模数、压力角、齿顶高系数和顶隙系数等五个基本参数，掌握渐开线标准齿轮基本尺寸的计算公式。（5）渐开线标准齿轮的啮合理解正确啮合条件的推导过程，掌握正确啮合的条件，理解标准中心距的推导过程，掌握标准中心距的计算公式，理解重合度的定义及其对齿轮传动的影响，掌握齿轮连续传动的条件。（6）渐开线齿轮的切齿原理理解成形法和范成法的加工过程及其特点 。（7）根切、最少齿数及变位齿轮理解根切现象产生的原因，掌握标准直齿圆柱齿轮不发生根切的最少齿数，理解变位齿轮与标准齿轮的相同点和不同点。了解变位齿轮传动的类型。（8）平行轴斜齿轮机构理解斜齿轮啮合的共轭齿廓曲面，掌握斜齿轮正确啮合条件，掌握斜齿轮各部分名称和几何尺寸计算公式，理解斜齿轮重合度计算公式，理解斜齿轮的优缺点。（9）锥齿轮机构理解锥齿轮传动的特点，掌握锥齿轮正确啮合条件，理解锥齿轮几何尺寸计算。6 轮系（5 学时）（1）轮系的类型理解轮系的分类。（2）定轴轮系及其传动比掌握定轴轮系传动比计算方法，掌握定轴轮系轮齿转动方向的判定。（3）周转轮系及其传动比掌握周转轮系各部分的名称和分类，重点掌握运用反转法对周转轮系进行传动比计算。（4）复合轮系及其传动比掌握复合轮系传动比的计算方法。（5）轮系的应用理解轮系的应用。7 间歇运动机构（1 学时）（1）棘轮机构理解棘轮机构的组成和工作原理，了解棘轮机构中棘爪工作条件、几何尺寸计算和齿形的画法，理解棘轮机构对运动的转换形式。（2）槽轮机构了解槽轮机构的组成和工作原理，了解槽轮机构的类型和特点，理解槽轮机构的主要参数和对运动的转换形式。（3）不完全齿轮机构了解不完全齿轮机构的组成和工作原理，理解不安全齿轮机构对运动的转换形式。（4）凸轮间歇运动机构了解凸轮间歇运动机构的组成和工作原理，理解凸轮间歇运动机构对运动的转换形式。8 机械运转速度波动的调节（2 学时）（1）机械运转速度波动调节的目的和方法理解机械运转速度波动产生的原因、危害和类型，理解对周期性波动和非周期性波动的调节方法。（2）飞轮设计的近似方法掌握周期性速度波动的表述参数，掌握飞轮设计的基本原理，掌握最大盈亏功的计算方法。（3）飞轮主要尺寸的确定了解飞轮直径、宽度、轮缘厚度等有关尺寸的确定。9 回转件的平衡（2 学时）（1）回转件平衡的目的理解回转件不平衡的原因、危害和平衡的目的（2）回转件的平衡计算掌握静不平衡和动不平衡的的原因，掌握静平衡和动平衡的原理及计算方法。（3）回转件的平衡试验了解对回转件进行静平衡和动平衡的各种方法与实验设备。10 机械零件设计概述（5 学时）（1）机械零件设计概述了解机械零件设计的一般要求，理解零件失效和承载能力的定义，理解零件失效的原因，理解机械零件的工作能力计算准则，了解机械零件的一般设计步骤。（2）机械零件的强度了解机械零件设计的许用应力法和安全系数法，掌握零件应力的种类，重点掌握循环变应力的种类和表述参数，掌握静应力下的许用应力，理解变应力的特点，掌握变应力下的许用应力，理解疲劳曲线，了解影响机械零件疲劳强度的主要因素，理解安全系数的意义和选取原则。（3）机械零件的接触强度理解接触应力的特点和对零件的影响，掌握赫兹公式和运用赫兹公式对机械零件进行接触应力计算。（4）机械零件的耐磨性了解机械零件中磨损的危害和主要类型。（5）机械制造常用材料及其选择掌握机械制造中常用金属材料的性质和牌号，了解机械制造中常用的非金属材料。11 连接（9 学时）（1）螺纹参数理解螺纹的形成，掌握螺纹的分类和主要参数。（2）螺旋副的受力分析、效率和自锁理解矩形螺纹和非矩形螺纹的受力分析，理解正行程和反行程所需驱动力的推导过程，掌握螺纹自锁的条件，掌握螺旋副传动的效率，重点掌握螺纹参数对自锁和传动效率的影响。（3）机械制造常用螺纹掌握机械制造常用螺纹的类型和特点。（4）螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件掌握螺纹连接的基本类型、特点和应用场合，了解各种螺纹紧固件。（5）螺纹连接的预紧和防松理解螺纹预紧的目的，理解拧紧力矩的推导过程，掌握螺纹防松的实质及各种防松方法。（6）螺纹连接的强度计算掌握松螺栓连接的强度计算公式，掌握紧螺栓连接与松螺栓连接的区别，掌握紧螺栓连接的强度计算，重点掌握受横向工作载荷和轴向工作载荷的紧螺栓强度计算。（7）螺栓的材料和许用应力了解螺栓的常用材料，理解螺栓材料性能等级的表达方法，理解螺纹连接的许用应力的确定方法。（8）提高螺栓连接强度的措施掌握如何提高螺栓连接的强度。（9）键连接和花键连接掌握键连接的作用、类型，重点掌握平键连接中键的尺寸选择准则，掌握平键、半圆键和楔键的工作原理，掌握平键连接的强度校核，了解花键连接的特点。（10）销连接了解销连接的类型和特点。12 齿轮传动（8 学时）（1）齿轮的失效形式掌握齿轮传动中轮齿的五种失效形式，理解失效形式的形成机理，了解防止失效的措施。（2）齿轮材料及热处理了解齿轮材料的种类和热处理方法，掌握齿轮材料的选择原则。（3）齿轮传动精度了解误差对齿轮传动的影响，了解国标规定的齿轮精度等级，了解齿轮精度对传动的影响。（4）直齿圆柱齿轮传动作用力及计算载荷掌握轮齿作用力分析，掌握各分力的表达式和作用方向，掌握计算载荷与名义载荷的区别。（5）直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算理解接触强度计算的目的、理论基础，理解接触强度计算公式的推导过程，掌握接触强度计算公式中参数的意义和选取原则。（6）直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算理解弯曲强度计算的目的、理论基础，理解弯曲强度计算公式的推导过程，掌握弯曲强度计算公式中参数的意义和选取原则。（7）设计圆柱齿轮时材料和参数选取理解齿轮材料的选取原则，掌握齿轮设计时主要参数的选取原则，掌握齿轮的设计准则。（8）斜齿圆柱齿轮传动理解斜齿圆柱齿轮的受力分析模型，掌握各分力表达式和作用方向，重点掌握轴向力的方向判断，理解斜齿轮强度计算公式的推导，掌握斜齿轮强度计算公式中参数的意义和选取原则。（9）直齿锥齿轮传动理解直齿锥齿轮传动的受力分析模型，掌握各分力的表达式和作用方向，理解直齿锥齿轮强度计算公式的推导，掌握强度计算公式中参数的意义和选取原则。（10）齿轮的构造了解齿轮的各种构造形式。（11）齿轮传动的润滑和效率了解齿轮传动润滑的目的和方法，理解齿轮传动中效率的影响因素。13 蜗杆传动（5 学时）（1）蜗杆传动的特点和类型掌握蜗杆传动的特点，了解蜗杆传动的类型。（2）圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸掌握圆柱蜗杆传动的主要参数，掌握中间平面的概念和圆柱蜗杆正确啮合条件，理解圆柱蜗杆传动的几何尺寸计算。（3）蜗杆传动的失效形式、材料和结构理解蜗杆传动的失效形式和材料选取原则，了解蜗杆和蜗轮的结构形式。（4）圆柱蜗杆传动的受力分析理解蜗杆传动的受力分析，掌握各分力之间的关系，掌握各分力的方向判断，掌握蜗轮蜗杆转向的判断。（5）圆柱蜗杆传动的强度计算理解蜗轮齿面接触强度计算和齿根弯曲强度计算的推导过程，了解蜗杆的刚度计算过程，掌握蜗轮蜗杆传动的一般设计过程。（6）圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算理解圆柱蜗杆传动的效率计算公式，掌握蜗杆传动效率的影响因素，理解蜗杆传动的润滑目的和形式，掌握热平衡计算的目的和进行热平衡所采取的措施。14 带传动和链传动（8 学时）（1）带传动的类型和应用理解带传动的类型，了解带传动的应用，掌握带传动的特点。（2）带传动的受力分析掌握带传动的受力分析，理解欧拉公式的推导过程，掌握带传动所能传递最大圆周力的影响因素。（3）带的应力分析掌握带传动的应力的组成、影响因素，掌握带的应力分布和最大应力。（4）带传动的弹性滑动和传动比掌握弹性滑动和打滑的联系与区别，掌握滑动率的概念（5）V带传动的计算掌握V带的规格和普通V带的型号，掌握普通V带的基本参数，掌握带传动的失效形式和设计准则。理解单根普通V带的许用功率公式推导，掌握带的型号和根数的确定，掌握带传动主要参数的选择，掌握带传动的设计过程。（6）V带轮的结构了解V带轮的制造材料和结构形式。（7）链传动的特点和应用掌握链传动的特点，了解链传动的应用。（8）链条和链轮理解链条的组成和装配关系，掌握链条的参数及其对传动的影响，了解链轮的几何尺寸计算。（9）链传动的运动分析和受力分析掌握链传动的多变形效应，理解链传动的受力分析。（10）链传动的主要参数及其选择掌握链传动主要参数对传动的影响及其选择。（11）滚子链传动的计算理解滚子链传动的失效形式，理解功率曲线图，掌握链传动的设计计算。（12）链传动的润滑和布置了解链传动的润滑目的和形式，了解链传动的布置形式对传动的影响。15 轴（5 学时）（1）轴的功用和类型理解轴的功用，掌握轴的分类。（2）轴的材料了解轴的材料。（3）轴的结构设计掌握轴上零件的轴向和周向定位方法，掌握轴的各段直径和长度的确定原则，理解改善轴的受力状况和减小应力集中的方法。（4）轴的强度计算掌握按扭转强度和弯扭合成强度计算，掌握弯扭合成强度计算的推导过程，掌握折合系数的意义和选取原则。（5）轴的刚度计算和临界转速的概念了解轴的刚度计算过程，了解轴的临界转速的概念。16 滑动轴承（4 学时）（1）摩擦状态理解摩擦的三种状态。（2）滑动轴承的结构形式理解滑动轴承的特点，掌握滑动轴承的两种类型，掌握向心滑动轴承的结构形式和特点，掌握向心滑动轴承中油沟的作用和形式，掌握推力滑动轴承的结构形式和特点。（3）轴瓦及轴承衬材料理解轴瓦材料应具备的性能，掌握轴承合金的种类和特点，了解青铜及其它轴承材料的特性。（4）润滑剂和润滑装置了解润滑剂的种类和特点，了解滑动轴承的各种润滑装置及其特点。（5）非液体摩擦滑动轴承的计算理解非液体摩擦滑动轴承的设计依据，掌握向心轴承的设计准则，了解推力轴承的设计准则。（6）动压滑动轴承的基本原理理解动压润滑的形成原理，掌握动压润滑形成的条件，理解液体动压润滑的基本方程，理解油膜压力的影响因素。（7）向心动压轴承的几何关系与承载量的计算理解向心动压轴承的几何参数，理解最小油膜厚度及其对轴承承载能力的影响，了解最小油膜厚度的取值范围。17 滚动轴承（6 学时）（1）滚动轴承的基本类型和特点理解滚动轴承的特点，理解滚动轴承的组成，掌握滚动轴承的类型和特点，了解滚动轴承的使用性能，掌握几种常用滚动轴承的类型代号。（2）滚动轴承的代号掌握滚动轴承代号的组成，重点掌握基本代号。（3）滚动轴承的选择计算了解滚动轴承的失效形式，掌握轴承寿命、可靠度、基本额定寿命和基本额定动载荷的概念，掌握寿命计算公式，掌握当量动载荷的计算，重点掌握角接触向心轴承轴向载荷的