2014机械设计课程学习指南

机械设计课程学习指南宋宝玉王黎钦编哈尔滨工业大学机械设计系2014年8月1机械设计课程学习指南一、基本情况1、课程名称机械设计课程英文译名MACHINEDESIGN2、主要教材及参考书机械设计，宋宝玉，王黎钦主编，高等教育出版社，20105机械设计（第四版），王黎钦，陈铁鸣主编，哈工大出版社20088机械设计课程设计指导书，宋宝玉主编，高等教育出版社，20105简明机械设计课程设计图册，宋宝玉主编，高等教育出版社，20075机械设计课程设计第五版，张锋、古乐主编，哈工大出版社200712机械设计大作业指导书，张锋，宋宝玉主编，高等教育出版社，20105机械设计实验教材，哈工大教材科机械设计电算教材，哈工大教材科3、教学时数44学时（其中讲课42学时、习题2学时）；另设实验12学时；课外上机20学时（其中电算12学时、画图8学时）。4、考核方式及记分办法采用三个环节累加计分，大作业环节25分（五个大作业，每个5分），电算作业环节（或平时测验）5分，期末考试环节70分，实验单独计分。本门课程成绩的及格标准是每个环节都要及格，即大作业环节15分（交齐五个大作业）、电算作业环节（或平时测验）3分、期末考试环节42分。没有交齐大作业和电算作业的同学不允许参加期末考试。二、作业与实验1、每章后的习题与作业1机械设计，宋宝玉、王黎钦主编，高等教育出版社机电学院各主要章的课后习题作业有第二章P2427，28，29，210题。第三章P5331，33，35，37，310题。第四章P6541，45题。第五章P8451，52，55，57，59题。第六章P14461，64，65，68，613，615题。第七章P16672，74，78，79，712，715题第八章P19183，85题。第九章P21091，92，95，96题。第十章P241101，105，107，1012题。第十一章P273113，117，1110，1112题。第十二章P287121，127题。2机械设计（第四版），王黎钦、陈铁鸣主编，哈工大出版社（能源学院）各主要章的课后习题作业有第二章P1526，27，28题。第四章P4941，43题。第五章P8253题。第六章P9065题。第七章P122711题，收集日常生活和生产中链传动的应用实例（2例以上），并分析特点。2第八章P16682，85题。第九章P18691，92题。第十章、第十一章撰写一篇小论文，论述设计轴系部件有哪几方面的基本要求，如何实现。第十二章P269121，124题。第十三章P283131，136题。2、设计性大作业螺纹连接结构设计手工画图、3号图纸螺旋传动设计手工画图、2号图纸带传动设计利用AUTOCAD画零件工作图、A4纸、上机4学时齿轮传动设计利用AUTOCAD画零件工作图、A4纸、上机4学时轴系部件组合设计手工画图、2号图纸共五个设计性大作业，每个大作业（除螺纹连接结构设计外）都包括设计图纸一张和设计计算说明书一份。设计计算说明书使用A4纸、按本科生毕业设计论文格式书写，封面统一格式，打字或手写不限。3、上机电算作业（适用机电学院的学生）结合带传动设计大作业，编出带传动设计计算程序，并计算出结果（上机12学时）。4、平时测验（适用能源学院的学生）课堂上教师随机出一些小题目测验。（保留答题纸存档）5、实验机械组成及典型机械零部件认识与分析实验（2学时）；带传动实验（2学时）；轴系部件设计与分析实验（4学时）；摩擦学基础实验（2学时）；滑动轴承实验（2学时）；机械传动方案及结构设计与分析实验（4学时）。根据各专业不同、各授课班级不同，选做其中的12学时。每个实验项目都有实验指导书。实验报告要用学校统一印制的封面和实验报告纸书写，并装订成册。三、各章的主要内容、基本要求、重点与难点以下内容按机械设计（宋宝玉、王黎钦主编，高等教育出版社）教材的章节顺序编写；机械设计（王黎钦、陈铁鸣主编，哈工大出版社）教材可参照以下内容，但章节顺序不同。四、本课程各章的主要内容、重点与难点、学时分配第1章绪论（讲课1学时）3主要内容机械的组成及本课程研究的对象，本课程的性质和任务，本课程的特点和学习方法。重点与难点本课程的性质、特点和学习方法。第2章机械设计概论（讲课3学时）主要内容设计机械及机械零件的基本要求和一般程序（或方法），机械零件的载荷与应力，机械零件的主要失效形式和设计准则，机械设计的材料选用、结构工艺性和标准化。摩擦、磨损和润滑的基础知识。（部分内容自学）基本要求1）从总体上建立起机械设计和机械零部件设计的总体概念，即从机械的总体要求出发，引出对机械零部件的要求，根据零件的失效形式，拟定设计准则，用一定的设计方法来设计零部件。2）掌握关于机械零件的载荷与应力的基本概念，尤其要熟练掌握变应力、极限应力、许用应力与安全系数、接触应力的基本概念。3）掌握机械零件材料的选用原则和结构工艺性设计的基本要求，学会采用标准。4）了解各类摩擦、磨损的机理、特性及其影响因素，特别是了解流体动力润滑的基本概念。重点与难点1）机械零件的载荷与应力的分类及变应力、极限应力、许用应力与安全系数、接触应力的概念和有关公式。2）机械零件的失效形式及设计准则。3）机械零件的材料、结构工艺性及机械设计中的标准化。4）摩擦、磨损的分类、机理、特性及其影响因素，形成油膜的动压和静压原理，弹性流体动力润滑的基本知识。5）润滑剂的主要性能指标及其影响因素。第3章螺纹连接（讲课4学时）主要内容螺纹及螺纹连接的基本知识；螺栓组连接的设计，包括单个螺栓连接的预紧、强度计算、螺栓组结构设计、受力分析及提高螺栓连接强度的措施等。基本要求1）掌握螺纹的基本知识螺纹的基本参数、常用螺纹的种类、特性及其应用。2）掌握螺纹连接的基本知识螺纹连接的基本类型、结构特点及其应用，螺纹连接标准件，螺纹连接的预紧与防松。3）掌握螺栓组连接设计的基本方法螺栓组连接的结构设计，受力分析，单个螺栓连接的强度计算理论与方法。4）掌握提高螺纹连接强度的各种措施。重点与难点1）螺纹和螺纹连接的基本知识。2）单个螺栓连接的强度计算，主要是承受横向载荷和轴向拉伸载荷的紧螺栓连接的强度计算。43）螺纹连接的结构设计与表达。4）受倾覆力矩作用的螺栓组连接受力分析。7）复杂受力状态下的螺栓组连接受力分析。6）受预紧力和轴向工作载荷作用时，单个螺栓连接的螺栓总拉力的确定。第4章其它连接（讲课1学时）主要内容轴毂连接类型、特点，平键连接、花键连接的工作原理、结构。基本要求1）掌握平键连接的工作原理、结构特点，平键的剖面尺寸和长度的确定方法及平键连接强度校核计算方法。2）掌握花键连接的齿形、特点、工作原理。重点与难点平键连接的工作原理、失效形式和强度校核计算；平键剖面尺寸及长度的确定。第5章带传动（讲课3学时）主要内容带传动的类型、工作原理、特点及应用，普通V带与V带轮的规格和基本尺寸，带传动的理论基础带传动的几何尺寸，受力分析，应力分析，弹性滑动与打滑现象，带传动的失效形式及设计准则，普通V带传动的设计，带传动的张紧。基本要求1）了解带传动的类型、工作原理、特点及应用（含同步带传动）。2）熟悉V带与V带轮的结构、规格与基本尺寸。3）掌握带传动的受力分析、应力分析与应力分布图、弹性滑动和打滑的基本理论。4）掌握带传动的失效形式、设计准则、普通V带传动的设计计算方法和参数选择原则。重点与难点1）带传动的工作原理、特点及其应用。2）带传动的工作情况分析受力分析、应力分析、弹性滑动与打滑，带传动中的弹性滑动与打滑现象及其相互间的区别。3）带传动的失效形式、设计准则和普通V带传动的设计计算。4）最大有效拉力FMAX的物理意义及其影响因素，单根V带所能传递的基本额定功率P0的物理意义及其影响因素；第6章齿轮传动（讲课6学时）主要内容齿轮传动的失效形式和设计准则，齿轮常用材料及热处理形式，齿轮传动的计算载荷，齿轮传动的受力分析，齿轮传动的强度计算，齿轮的结构，齿轮传动的设计（材料、热处理、精度、主要参数的选择与确定、几何尺寸计算、结构、齿轮公差等）。基本要求1）掌握齿轮传动的失效形式及其机理、失效部位，以及针对不同失效形式的设计计算准则。2）掌握选用齿轮材料及热处理方式的基本要求。3）理解计算载荷的定义及载荷系数（四个系数）的物理意义、影响因素及减小载荷系数的措施。54）熟练掌握齿轮传动的受力分析方法包括假设条件、力的作用点、各分力大小的计算与各分力方向的判断。5）掌握直齿圆柱齿轮传动的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算的力学模型、理论依据、力作用点及计算点（或截面）、应力的类型及变化特性，掌握强度计算公式中各参数的物理意义及其对应力（或强度）的影响，掌握斜齿圆柱齿轮传动强度计算的特点。6）掌握齿轮传动的设计方法与步骤（包括材料、热处理方式和精度选择、参数选择和结构设计）。重点与难点1）齿轮传动的失效形式的机理分析；2）齿轮传动的计算载荷（四个系数）及轮齿受力分析,载荷系数的主要影响因素及减小措施。3）圆柱齿轮传动强度计算中的重要系数（齿形系数、螺旋角系数、应力集中系数等）的物理意义、影响因素及这些系数对齿轮传动强度的影响。4）斜齿圆柱齿轮的各分力大小计算和轴向力FA的方向判断，各类齿轮传动的综合受力分析。5）齿轮传动设计计算中各个系数的物理意义、影响因素及这些系数对齿轮传动强度的影响。6）齿轮传动设计中主要参数的选择（齿数、螺旋角等）及参数的协调与中心距圆整。第7章蜗杆传动（讲课2学时）主要内容蜗杆传动的特点及应用，蜗杆传动的主要参数及其选择，蜗杆传动的失效形式、设计准则及材料选择，蜗杆传动的受力分析及运动分析，蜗杆传动的承载能力计算，蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算，蜗杆、蜗轮的结构。基本要求1）了解蜗杆传动的特点及应用。2）掌握普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择原则。3）掌握蜗杆传动的失效形式、设计准则和常用材料及选用原则。4）掌握蜗杆传动的受力分析及其强度计算特点。5）了解对蜗杆传动进行效率计算和热平衡计算的意义和方法，掌握提高传动效率和散热能力的措施。重点与难点1）蜗杆传动的特点及正确啮合条件。2）蜗杆传动的受力分析。3）蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料选择及其强度计算特点。4）蜗杆传动的效率与热平衡计算；第8章其它传动（讲课3学时）主要内容滑动螺旋传动的设计计算方法，链传动的类型、工作原理、特点及其应用，滚子链条与链轮的结构、规格和尺寸，链传动的运动特性。基本要求1）掌握滑动螺旋传动的常用设计方法。2）了解链传动的类型、工作原理、特点及其应用。63）了解滚子链的结构、规格及其链轮的结构特点。4）了解链传动的运动特性。重点与难点1）滑动螺旋传动的常用设计方法。2）链传动的运动特性、链传动的“多边形效应”。第9章轴（讲课3学时）主要内容轴的分类。转轴的受力、应力与失效分析，轴的材料，轴径的初算，轴的结构设计，轴的强度计算和刚度计算。基本要求1）了解轴的功用与分类，掌握各类轴的受力与应力分析。2）掌握轴的结构设计基本要求和方法。3）掌握轴的三种强度计算方法和刚度计算原理。重点与难点1）各类轴的受力与应力分析。2）转轴的强度计算；3）轴的结构设计（轴上零件的定位固定方法、与轴的配合、结构工艺性、确定各段轴的直径D和长度L等）。第10章滚动轴承（讲课6学时）主要内容滚动轴承的构造、类型、特点及选择。滚动轴承的代号。滚动轴承寿命的校核计算（失效形式、额定寿命计算、寿命计算和极限转速）。滚动轴承部件的组合设计。基本要求1）了解各类轴承的结构和特点，能正确选择轴承的类型；2）熟悉滚动轴承代号的组成及常用滚动轴承的类型、尺寸、公差等级、代号。3）掌握滚动轴承寿命校核计算方法。4）能正确进行滚动轴承部件的组合设计，会画滚动轴承部件装配图。重点与难点1）滚动轴承类型的选择。2）滚动轴承基本额定寿命的计算（概念与公式）。3）计及轴承内部轴向力的角接触球轴承和圆锥滚子轴承轴向载荷的计算。4）滚动轴承部件的组合设计，特别是支承结构形式的选用，轴承内外圈的定位固定及角接触轴承的安装方式。减速器输出轴部件设计习题课（讲课2学时）通过实例使学生进一步掌握轴和滚动轴承部件组合设计的基本要求、结构设计要点及设计步骤。第11章滑动轴承（讲课4学时）主要内容滑动轴承的结构、类型、特点及轴瓦材料与结构，非液体摩擦轴承的计算，液体动7压形成原理及基本方程，液体动压径向滑动轴承的计算要点，多油楔动压轴承简介，润滑剂与润滑装置。基本要求1）了解滑动轴承的类型、特点及其应用；2）掌握各类滑动轴承的结构；3）了解对轴瓦材料的基本要求和常用轴瓦材料，了解轴瓦结构；4）掌握非液体摩擦轴承的设计计算准则及其物理意义；5）掌握液体动压润滑的基本概念、基本方程和油楔承载机理；6）了解液体摩擦动压径向润滑轴承的计算要点（工作过程、压力曲线及需要进行哪些计算）；重点与难点1）轴瓦材料及其应用；2）非液体摩擦滑动轴承的设计准则与方法；3）液体动压润滑的基本方程及形成液体动压润滑的必要条件；第12章联轴器、离合器和制动器（讲课2学时）主要内容联轴器、离合器、制动器的特点及功用。基本要求1）掌握常用联轴器、离合器和制动器的主要类型、结构、工作原理、特点及选择与计算方法。2）掌握联轴器联接的两轴间位置补偿的原理及联轴器和离合器在功能上的同异。重点与难点各类联轴器、离合器和制动器的结构、工作原理、特点及选用。第13章弹簧（讲课1学时）主要内容弹簧的功用、分类、材料、许用应力及制造。圆柱形压缩（拉伸）螺旋弹簧的设计计算。基本要求1）了解弹簧的功用、分类、材料及许用应力的确定。2）掌握圆柱形压缩（拉伸）螺旋弹簧的主要几何参数、特性线、强度计算与刚度计算的目的和计算公式。重点与难点圆柱形压缩（拉伸）螺旋弹簧的设计计算。第14章