合工大机械设计基础教学大纲

机械设计基础课程教学大纲（合肥工业大学机械原理与零件教研室）2000年10月一、课程的性质和任务机械设计基础是一门培养学生具有一定机械设计能力的技术基础课，为学生学习后续课程及解决生产实际问题奠定基础。本课程教学内容方面应着重基本知识、基本理论和基本方法，在培养学生实践能力方面应着重设计技能的基本训练，同时注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。本课程的主要任务是：１、掌握常用机构的基本原理、运动特性和机构动力学的基本知识，初步具有分析和设计基本机构的能力，并对机械运动方案的确定有一定的了解；２、掌握通用机械零件的工作原理、特点、选用和设计计算的基本知识，初步具有设计简单机械及普通机械传动装置的能力；３、具有运用标准、规范、手册、图册等有关资料的能力；４、能通过实验验证理论，并巩固和加深对理论的理解。二、教学内容和基本要求１、教学基本内容机械设计基础的主要内容。机械设计的一般步骤和原则。平面机构的机构分析。平面连杆机构。凸轮机构。齿轮机构。轮系。其它常用机构。机构运动方案的选择。机械调速，刚性回转件的平衡。机械零件的工作能力和计算准则。机械零件常用材料及选用原则。机械零价工艺性和标准化。联接件设计：螺纹联接、键、花键联接等。传动件设计：带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、螺旋传动等。轴系零、部件设计：轴、滑动轴承、滚动轴承、联轴器、离合器、制动器。其它零部件设计：弹簧、减速器等。传动系统方案分析和设计。２、教学基本要求⑴要求掌握的基本知识：机械设计的一般知识。机械和机械零件的主要类型、性能、特点、应用、机械零件的常用材料、标准和结构工艺性。摩擦、磨损、润滑和密封的一般知识。⑵要求掌握的基本理论和方法机构的组成、工作原理和运动特性。机械动力学的基本原理和运动特性。机械动力学的基本原理、防震、减振的途径。机械零件的工作原理、受力分析、应力状态、失效形式等。机械零件的设计计算准则：强度、刚度、耐磨、寿命、热平衡等。简化计算、当量法、试算法等。改善载荷和应力分布不均匀的方法，提高零件疲劳强度的措施，改善摩擦学性能的途径。⑶要求掌握的基本技能绘制机构简图，零部件的设计计算及工作图的绘制，查阅技术资料，编写技术文件等。三、习题课、课外习题、设计作业根据教学需要，适当安排习题课、课外习题和设计作业。每个学生应完成１～２个设计作业，每个作业约10～20学时（课外）。每个作业的份量一般为装配图一张，设计计算说明书一份。学生必须独立、按时完成课外习题和设计作业。习题和作业完成情况应作为评定课程成绩的一部分。四、课程设计课程设计的目的在于进一步巩固和加深所学基本知识，使学生能综合运用已学的有关课程的基本知识。通过简单的机械传动设计，培养学生独立设计能力，掌握基本的设计方法，学会查阅技术资料，树立正确的设计思想和严谨的工作作风。１、课程设计的题目课程设计的题目应能满足教学要求，符合生产实际，建议采用能包括课程大部分内容的部件，如减速器或简单机械传动装置。２、课程设计的内容课程设计的内容应包括传动装置的全部设计计算和结构设计，具体要求如下：（a）设计准备阅读设计任务书，明确设计要求、工作条件、内容和步骤；通过对减速器的拆装和观看减速器制造录像片了解设计对象；阅读有关资料，明确课程设计的方法和步骤，初步拟定设计计划。（b）传动装置的总体设计根据任务书中所给参数和工作要求，分析和选定传动装置的总体方案；计算功率并选择电动机；确定总传动比和分配各级传动比；计算各轴的转速、转矩和功率；绘制传动装置方案简图。（c）各级传动零件的设计计算通过设计计算，确定各传动零件的主要参数和尺寸，一般包括带传动、联轴器、齿轮传动（或蜗杆蜗轮传动）等。一般应先计算箱外传动件，后计算箱内传动件。（d）减速器装配工作图的结构设计及绘制分析和选定减速器的结构方案，绘制装配草图；校核轴、键和联轴器的强度及滚动轴承寿命；进行轴系、箱体及其附件的结构设计。箱体附件一般应包括窥视孔、油标、排油孔及其螺塞、起吊装置等。草图完成后，应进行检查并修改。标注必要的尺寸和公差配合，写出减速器特性、技术要求和零件序号，编写零件明细表及标题栏。（e）零件工作图的设计和绘制绘制零件工作图，尺寸和公差标注及技术要求应完整，绘制齿轮零件工作图应有齿轮公差表。（f）完成减速器装配图（g）整理、编写设计说明书说明书应包括文字叙述、设计计算和必要的简图，在说明书每页的右侧应单独写明有关计算结果和简短结论，如：“m＝3”、“满足强度要求”等。（h）设计总结和答辩课程设计集中在两～三周内完成。设计完成后应进行总结答辩，成绩应单独评定。３、学生设计工作量每个学生应完成减速器装配图一张（l号或0号图纸），零件工作图2张（按1：1比例绘制），设计说明书一份。五、实验实验课是理论联系实际的重要环节，可以使学生验证、巩固和加深所学的基本理论，能训练学生某些有关的实验方法、能力、测量技能，培养踏实细致、严谨认真的工作作风。实验前，要求学生预习实验指导书，明确实验要求和内容，实验后要填写实验报告，并由实验指导教师批阅，评定成绩。本课程要求开设实验3～4个，共6～8学时。实验内容可在下表第1～4和5～8中各选择1～3项。表１：机械设计基础课程实验序号实验名称学时数1机构认识实验12机构运动简图测绘实验23齿轮范成原理实验24直齿圆柱齿轮参数的测定与分析实验25机械零件认识实验16齿轮传动实验27带传动实验28减速器结构分析及拆装实验1六、几点说明⑴本大纲是根据1995年原国家教育委员会批准印发的《高等工业学校机械设计基础课程教学基本要求》编写的，适用于对机械原理、机械设计有一定要求，但课程时数有限的一类专业，如热加工工艺类专业、动力运行类专业等；⑵根据专业的不同要求，本大纲给出的课内时数参考范围为100～130（教学时数60～80，课程设计课内时数30～50，实验课时数4～8），要求课内课外时数之比为1/（1～1.5）；⑶要处理好本课程与有关先修课程，如画法几何和机械制图、工程力学、金属工艺学、公差配合与技术测量、工程材料、机械制造基础、金工实习等课程的衔接和配合；⑷本大纲基本要求所列内容应通过讲课、习题课、课外习题、设计作业、课程设计、实验等教学环节进行教学。也可以根据具体情况灵活安排各环节和学时比例，力求符合学生的认识规律；⑸应根据具体条件，注意结合教学过程培养学生应用计算机的能力，以提高教学质量和水平；⑹习题内容要多样化，习题内容应含有结构和工艺性方面的内容，习题作业要能起到巩固理论、掌握计算方法和技巧，加强结构和工艺性方面的训练，提高分析问题、解决问题的能力，起到熟悉标准和规范的作用；⑦设计作业和课程设计同样都是培养学生设计能力的重要环节。设计作业的题目要灵活多样，教师要加强指导和考核，注意培养和发挥学生的独立工作能力和创新精神。为保证设计能力的培养，课程设计宜分散进行，每个教师同时指导的人数不应多于15人；⑧实验要严格要求。同一实验台上同时操作的人数不宜过多，以保证学生都能动手操作。实验后，每个学生要写出实验报告；⑨本课程教学环节较多，实践性较强，教学中应教育学生树立正确的设计思想，培养良好的工作作风和工作方法；⑩在教学中，授课教师应充分利用计算机辅助多媒体教学和教学挂图、模型等手段，以提高教学质量、教学效率和教学水平，培养学生的兴趣，加强学生的理解。附表：课内教学时数安排参考（总学时60）教学主要内容参考学时绪论1.引言2.本课程研究的对象和内容3.本课程的目的和特点4.机械设计的基本要求和一般过程1第一章平面机构及其自由度1.运动副及其分类2.平面机构运动简图3.平面机构的自由度及其计算4.速度瞬心及其在机构速度分析中应用4第二章平面连杆机构1.概述2.铰链四杆机构的基本类型和特性3.铰链四杆机构的力学特性4.铰链四杆机构的演化5.平面四杆机构的设计6.平面多杆机构简介4第三章凸轮机构1.凸轮机构的应用和分类2.从动件的常用运动规律3.图解法设计凸轮轮廓4.解析法设计凸轮轮廓简介5.设计凸轮机构应注意的问题4第四章齿轮机构1.引言2.齿轮机构的特点及类型3.齿廓啮合基本定律4.渐开线性质及渐开线齿廓5.渐开线直齿圆柱齿轮各部分的名称和尺寸计算6.渐开线标准齿轮的啮合传动7.渐开线齿廓的加工原理及变位齿轮的概念8.平行轴斜齿齿轮机构9.圆锥齿轮机构4第五章轮系1.引言2.轮系的类型3.定轴轮系及其传动比4.周转轮系及其传动比5.混合轮系及其传动比6.轮系的典型应用7.几种特殊的行星传动简介3第六章其它常用机构1.棘轮机构2.槽轮机构3.不完全齿轮机构4.凸轮间歇运动机构5.组合机构2第七章机械的动力性能1.回转件的平衡2.机械速度波动与调节3.机器的机械效率3第八章机械零件设计概论1.机械零件设计概述2.机械零件设计要点3.机械零件的强度4.机械零件的接触强度5.摩擦、磨损及润滑概述3第九章联接1.螺纹的形成、分类和参数2.螺纹副的受力、效率和自锁分析3.机械设备常用螺纹4.螺纹联接的基本类型和常用螺纹联接件5.螺纹联接的预紧和防松6.螺栓联接的强度计算7.螺栓的材料和许用应力8.螺栓联接设计时应注意的问题9.螺旋传动10.键联接和花键联接11.其他联接4第十章齿轮传动1.概述2.齿轮传动的失效形式3.齿轮材料及热处理4.齿轮传动的精度5.直齿圆柱齿轮传动的强度计算6.斜齿圆柱齿轮传动的强度计算7.直齿圆锥齿轮传动的强度计算8.齿轮结构4第十一章蜗杆传动1.概述2.圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸3.蜗杆传动的失效形式、材料和结构4.蜗杆传动的强度计算5.蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算3第十二章带传动1.概述2.带传动的工作情况分析及设计准则3.普通V带传动的设计计算4.V带轮设计5.带传动的张紧装置6.其它带传动简介4第十三章链传动1.概述2.滚子链的链条和链轮3.链传动的工作情况分析4.滚子链传动的承载能力和设计计算5.链传动的润滑、布置和张紧6.齿形链传动简介2第十四章轴1.概述2.轴的材料3.轴的结构设计4.轴的强度计算5.轴的刚度计算2第十五章滑动轴承1.概述2.径向滑动轴承的结构3.轴承材料和轴瓦结构4.非液体润滑滑动轴承的计算5.流体动压润滑的形成原理6.液体静压轴承与气体轴承简介3第十六章滚动轴承1.概述2.滚动轴承的主要类型性能和特点3.滚动轴承的代号4.滚动轴承的失效形式和尺寸选择