北航机械设计教学大纲

机械设计课程教学大纲机械设计课程是一门培养学生机械设计能力的技术基础课，是以机械学为主干学科的各专业教学计划中的主要课程之一。本课程包括机械设计理论学习和机械设计课程设计两部分，分布在两个学期进行。第一学期：机械设计（理论学习）大纲课程编号：07j8014课程名称：机械设计A4(机械设计)MechanicalDesignA4学分/学时：3/51+6°+12ˇ先修课程：机械设计基础A1，A2，A3；金属工艺学，理论力学A，材料力学A一.教学目标机械设计是一门培养学生机械设计能力的技术基础课。在以机械学为主干学科的各专业教学计划中，它是主要课程，本课程在教学内容方面应着重基本知识、基本理论和基本方法，在培养实践能力方面应着重设计构思和设计技能的基本训练。本课程的主要任务是培养学生：〈1〉、树立正确的设计思思想，了解国家当前的有关技术经济政策；〈2〉、具有运用标准、规范、手册、图册、和查阅有关技术资料的能力；〈3〉、掌握通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具有设计机械传动装置和简单机械的能力；〈4〉、掌握典型机械零件的实验方法，获得实验技能的基本训练；〈5〉、对机械设计的新发展有所了解。二.教学内容及基本要求（一）、主要内容：第一部分机械设计概述（课内学时：1）1）课程性质、内容及任务；2）本课程的学习方法；3）机械设计的基本原则和设计程序；4）机械零件的设计要求和步骤。第二部分强度和刚度设计强度和刚度设计基础（课内学时：1）

强度计算概述，静应力状态下的强度计算，变应力状态下的强度计算，表面强度计算，机械零件的刚度和振动计算等。2.1轴（课内学时：4）1）轴的功用及分类；2）轴的材料及其选择；3）轴的计算准则：强度、刚度、振动稳定性；4）轴的结构设计及画法；提高轴的强、刚度措施；5）轴的强度计算：许用应力法及安全系数法；6）轴的刚度计算及振动稳定性计算简介。2.2传动概论、齿轮传动（课内学时：7，习题课学时：2）1）机械传动在机器中的作用；2）机械传动的分类和主要特性；3）机械传动的运动和动力参数的计算。4）齿轮传动的类型、特点及应用；5）齿轮传动的精度等级及其选择；6）轮齿的失效形式、计算准则及防止失效措施；7）齿轮材料及其选择，齿轮材料的热处理；8）直齿圆柱齿轮传动计算：受力分析、计算载荷、齿根弯曲疲劳强度计算、轮齿表面接触疲劳强度计算；9）斜齿圆柱齿轮传动特点、受力分析及强度计算特点；10）直齿圆锥齿轮传动特点，受力分析及强度计算特点；11）直齿轮、斜齿轮及圆锥齿轮传动的参数选择；12）齿轮的结构及画法；13）新型齿轮传动简介。2.3蜗杆传动（课内学时：4）1）蜗杆传动的类型、特点和应用；2）蜗杆传动的运动关系、啮合特点和主要参数；3）蜗杆和蜗轮材料的选择；4）蜗杆传动的受力分析、失效形式和计算准则；5）蜗杆传动的计算：齿根弯曲疲劳强度计算、齿面接触疲劳强度计算、主要几何尺寸计算；6）蜗杆传动的润滑、效率及热平衡计算；7）蜗杆、蜗轮的结构及画法；8）弧面蜗杆传动简介。第三部分摩擦学设计摩擦学设计基础（课内学时：1）摩擦学设计概述；摩擦及其基本性质；磨损、润滑、润滑剂的基本概念。3.1滑动轴承（课内学时：3）1）滑动轴承的主要类型及特点；2）轴承材料及轴瓦结构；3）润滑材料和润滑方法；4）非液体摩擦滑动轴承的计算；5）液体动压润滑的基本方程式；6）液体动压润滑轴承的计算。3.2带传动（课内学时：4）1）带传动的工作原理，主要类型，特点及应用；2）带传动的受力分析；3）弹性滑动概念及带传动的传动比；4）带传动的应力分析；5）带传动的失效形式和计算准则；6）单根三角带所能传递的功率和三角带传动的设计计算；7）带轮的材料、结构和尺寸；8）带传动作用在轴上的载荷；9）张紧装置简介。第四部分标准件设计标准件设计基础（课内学时：1）标准件的概念，常用标准件种类，标准件设计的特点。4.1螺纹联接（课内学时：7，习题课学时：2）1）螺纹主要参数，常用的标准螺纹；2）螺旋副中力的关系、效率和自锁；3）搬手力矩和预紧力；4）螺纹联接的主要类型、紧固件及画法；5）螺纹联接的防松原理和防松措施；6）螺纹联接的失效形式和计算准则；7）螺栓组的受力分析；8）松螺栓联接的计算；9）紧螺栓联接的计算；10)螺栓联接的许用应力；11)提高螺栓联接强度的措施；12)螺旋传动的种类和应用：滑动螺旋传动的设计计算。4.2轴类连接零件（课内学时：3）1)键联接的类型、结构、特点及应用；2)平键联接的失效形式和强度计算；3)花键联接的类型，对中方法、工作特点及应用；4)花键联接的强度计算。5）联轴器4.3滚动轴承（课内学时：8，习题课学时：2）1）滚动轴承的构造、特点、精度等级及常用代号；2）滚动轴承的主要类型、特点、应用及画法；3）滚动轴承所受载荷的种类、分布情况及变化特点；4）滚动轴承的失效形式及计算准则；5）滚动轴承的寿命计算和静载荷计算；6）滚动轴承的组合结构设计：轴承的装拆、预紧、配合、调整、密封及润滑等。减速器及其它零件设计（课内学时：1）（二）基本要求1、要求掌握的基本知识：机械设计的一般知识，机械零件的主要类型、性能、结构特点、应用、材料、标准等。2、掌握通用机械零件的工作原理及相关的基本理论与设计方法。机械设计的基本原则；机械零件工作原理、受力分析、应力状态、失效形式等；机械零件工作能力计算准则，如体积强度与表面强度、静强度与疲劳强度、刚度与柔度、摩擦、磨损与润滑，寿命与可靠性，以及热平衡、冲击性能、稳定性等；计算载荷，条件性计算，等强度计算，当量法或等效转化法，试算法等；改善载荷和应力的分布不均匀性，提高零件疲劳强度，或增强摩擦，改善局部品质，提高零部件工艺性的途径和方法，以及预应力、变形协调原则等在设计中的应用。3、要求掌握的基本技能：设计计算，结构设计、实验技能和编制技术文件技能。（三）学时分配内

容讲

课习题

课1、绪论、强度和刚度设计基础2

2、轴4

3、传动概论、齿轮传动724、蜗杆传动4

5、摩擦学设计基础、滑动轴承4

6、带传动4

7、标准件设计基础1

8、螺纹联接螺旋传动729、键及花键联接3

10、滚动轴承8211、减速器及其它零件设计1

合

计

51

三、教学安排和方法1、教学安排课堂授课51学时，实验教学6学时，上机12学时。2.教学方式：采用多媒体教学，使讲解生动，加深学生对课程的理解。采用课堂教学+实验教学+课后答疑及练习结合，课内外学时比例为1：1.5。3.实验教学：安排6学时实验：螺栓组实验、带传动实验、轴系装拆实验、滑动轴承实验（四个实验选做三个），拓展学生的知识面，从而加深对机械设计理论知识的理解。安排12学时上机，用于学生熟悉设计计算方法和设计工具软件。四．考核方式：闭卷考试五．参考教材教用教材：《机械设计基础》（下）吴瑞祥王之栎郭卫东刘静华主编，北京：北京航空航天大学出版社，2005参考教材：①《机械设计》（第四版）邱宣怀主编，北京：高等教育出版社，1997②《机械设计》（第二版）濮良贵主编，北京：高等教育出版社，1996③《机械设计基础》（第四版）杨可桢主编，北京：高等教育出版社，1999④《FundamentalsofMachineComponentDesign》RobertC.JuvinallandKurtM.Marshek,JOHNWILEY￡SONSINC，2000第二学期：机械设计课程设计A大纲课程编号：07s8061课程名称：机械设计课程设计AMechanicalCourseDesignA学分/学时：4/4周（160学时）先修课程：机械设计基础A1，A2，A3；金属工艺学，理论力学A，材料力学A一．课程教学目标本课程是继机械设计理论学习之后培养学生实际设计能力的技术基础课。本部分课程在教学内容方面，着重结合综合运用机械设计及其先修课程的基本知识、基本理论和基本方法的能力培养，是对学生理论联系实际、用较完整机械设备装置设计对设计能力和技能的较全面的训练。本课程主要任务是培养学生:〈1〉、树立正确的设计思想，掌握设计原则；〈2〉、熟悉设计过程，学会运用各种资料；〈3〉、综合先修课的理论知识，并运用于实际设计；〈4〉、掌握机械部件设计过程，培养其分析问题和解决问题的能力；〈5〉、解决实际设计问题，完成设计任务；〈6〉、开拓思路，勇于创新。二.教学内容及基本要求（一）、主要内容：第一章绪论（2学时）1、课程设计的目的、内容和一般步骤；2、机械设计的基本原则、过程和方法；3、本次课程设计的任务及要求；4、明确设计任务。第二章机械装置总体设计（12学时）1、根据设计任务提出多种的设计方案；2、对可能采用的不同方案进行可行性分析比较，确定总体方案；3、原动机选择；4、执行机构选型和设计；5、传动装置的选型和方案；6、机械装置的运动和动力参数计算；7、机械装置总体方案简图设计。第三章传动装置的结构设计（28学时）1、常用减速器结构；2、传动零件的设计计算；3、减速器草图的初步设计；4、轴的结构设计、初选轴承型号；5、轴系零件的强度校核计算，轴承的寿命校核计算；6、轴系结构详细设计；7、箱体及轴承盖等设计；8、减速器附件设计；9、其它辅助零部件设计；10、装配草图的检查与完善。第四章装配图样设计（14学时）1、装配图样的设计要求；2、装配图样的绘制；3、装配图的尺寸标注；4、标题栏和明细表；5、装配图中的技术要求和技术特性。第五章零件图样设计（8学时）1、零件图样设计要求；2、轴类零件设计；3、齿轮类零件设计；4、箱体类零件设计。第六章编写编写计算设计说明书和答辩（8学时）1、设计说明书的内容；2、设计说明书的要求和注意事项；3、资料整理；4、答辩准备。（二）基本要求1．完成本课程的主要任务；2．根据设计任务完成课程作业：（1）总体方案的设计和论证，总体方案简图一张；（2）传动部分装配草图1张；（3）传动部分装配图1张；（4）零件图2张（主要传动零件齿轮或蜗轮，输出轴）；（5）计算说明书1份。机械设计的基本原则；机械零件工作原理、受力分析、应力状态、失效形式等；机械零件工作能力计算准则，如体积强度与表面强度、静强度与疲劳强度、刚度与柔度、摩擦、磨损与润滑，寿命与可靠性，以及热平衡、冲击性能、稳定性等；计算载荷，条件性计算，等强度计算，当量法或等效转化法，试算法等；改善载荷和应力的分布不均匀性，提高零件疲劳强度，或增强摩擦，改善局部品质，提高零部件工艺性的途径和方法，以及预应力、变形协调原则等在设计中的应用。3、要求掌握的基本技能：设计计算，结构设计、实验技能和编制技术文件技能。（三）学时分配内

容课

时绪论2机械装置总体设计12传动装置结构设计