内科大机械设计基础教学大纲

《机械设计基础》课程教学大纲课程英文名称：

TheBasicTheoryof

MechanismsandMachineDesign课程编号：64000200学时数：总64

（其中实验学时数：6）

学分数：4适用专业：冶金、成型、采矿、材料、建环、热能、矿物等专业一、课程的性质、目的和任务机械设计基础是工科机电类、近机类、非机类和工业设计各专业的主干课程，是学生必备的专业技术基础知识。该课程是以一般工况条件下的常用机构和通用机械零、部件为研究对象，以它们的工作原理、运动特性、结构形式以及设计、选用和计算方法等为研究内容。本课程是一门重要的技术基础课程，在从基础理论课程学习过渡到专业课程学习的过程中，起着承上启下的作用。其主要先修课程是机械制图、工程力学、机械制造基础、工程材料、金工实习等。本课程的基本目的和任务是：⑴

培养学生正确的设计思想和创造性思维方法，了解和贯彻国家的技术经济政策和法规；⑵

熟悉常用机构和通用零件的工作原理、结构特点和应用场合；⑶

掌握通用零部件的选用和设计的基本方法，初步具有正确运用各类标准、规范、手册、图册、CAD及网络信息等工程技术资料设计简单机械传动装置的能力；⑷

适当了解机械设计的革新和发展，扩大学生的视野，使所学知识具有时代气息。二、课程教学内容的基本要求、重点和难点1机械设计基础概论基本要求：1．

明确本课程的研究对象、研究内容和任务2．

联系实际搞清机器、机构、机械、零件、部件；常用机构、通用零件和专用零件的基本概念及它们之间的联系3．

了解机械设计的基本要求及一般程序4．

掌握零件设计的基本知识课程内容：*本课程研究的对象、内容和任务机械设计的基本要求及一般程序△机械零件设计的基本知识机械零件的强度

机械零件的材料和选用原则◎2

现代设计方法简介（课外自学）基本要求：1．

了解现代设计方法的发展概况2．

了解计算机辅助设计、优化设计、可靠性设计和创新性设计方法的基本概念和原理课程内容：计算机辅助设计优化设计机械可靠性设计有限元法机械创新设计简介

3

平面机构的组成和运动简图基本要求：1．熟悉构件、运动副、自由度基本概念及运动副分类和代表符号2．明确平面机构的组成、自由度计算及其意义和机构具有确定运动的条件3．

基本掌握简单机构运动简图的绘制方法课程内容：△平面机构的组成△平面机构的运动简图*平面机构的自由度

4

平面连杆机构基本要求：1．熟悉铰链四杆机构三种基本类型及其判别法、应用和基本特性2．明确铰链四杆机构有曲柄的条件，了解其演化方法、演化型式及其应用3．掌握平面四杆机构的设计方法课程内容：△铰链四杆机构类型及应用△铰链四杆机构曲柄存在条件铰链四杆机构的演化△平面四杆机构的基本特性△平面四杆机构的设计

◎5

凸轮机构（课外自学）基本要求：1．

了解凸轮机构的工作原理、结构特点、分类、应用及从动件常用运动规律2．掌握运用反转法设计凸轮的轮廓曲线3．明确压力角、滚子半径及基圆半径的选择原则课程内容：凸轮机构的应用和类型从动件的常用运动规律△图解法设计凸轮轮廓解析法设计凸轮轮廓凸轮机构基本尺寸的确定

6

齿轮机构基本要求：1．

了解齿轮机构的类型、特点，齿轮各部分名称；渐开线齿轮的切齿原理、根切现象及变位齿轮的概念2．

明确齿廓啮合基本定律、渐开线齿廓的形成原理、性质和传动特点3．

重点掌握渐开线圆柱齿轮的啮合原理、几何尺寸计算4．

掌握平行轴斜齿圆柱齿轮机构齿廓曲面的形成、啮合特点及当量齿数的概念5．

掌握圆锥齿轮机构传动特点、背锥、当量齿数的概念6．

掌握蜗杆机构传动特点、主要参数和几何尺寸计算课程内容：*齿廓啮合基本定律渐开线齿廓*渐开线标准齿轮的主要参数和基本尺寸计算*渐开线标准直齿圆柱齿轮的啮合传动渐开线齿廓的切齿原理渐开线齿廓的根切现象、最少齿数和变位齿轮△平行轴斜齿圆柱齿轮机构△圆锥齿轮机构△蜗杆机构

◎

7

间歇运动机构（课外自学）基本要求：了解棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构、凸轮间歇运动机构的工作原理、运动特点及应用。课程内容：棘轮机构槽轮机构不完全齿轮机构凸轮间歇运动机构8

联接基本要求：1．

了解机械零件联接的一般形式和应用2．

熟悉螺纹牙型标准、主要几何参数、放松装置；3．

会进行螺纹联接的受力分析、强度计算；能按标准正确选择螺纹4．

熟悉键、花键、销联接的结构、特点、选择和强度计算课程内容：螺纹参数螺旋副的受力分析、自锁和效率机械制造常用螺纹△螺纹联接的基本类型和标准联接件△螺纹联接的预紧和防松△螺纹联接的强度计算螺纹联接件的材料和许用应力

提高螺纹联接强度的措施△键联接和花键联接

销联接◎9

螺旋传动（课外自学）基本要求：1．

了解螺旋传动的类型和应用2．

掌握滑动螺旋传动的强度计算3．

了解滚动螺旋传动的基本原理和传动特点课程内容：螺旋传动的类型和应用△滑动螺旋传动的设计计算滚动螺旋传动简介10

齿轮传动基本要求：1．了解齿轮传动的特点及类型、齿轮材料、热处理及传动精度2．

掌握齿轮传动的受力分析、失效形式、设计准则和承载能力计算3．了解蜗杆传动的受力分析、承载能力计算、蜗杆副材料、蜗杆传动的效率和润滑以及蜗杆传动的热平衡计算4．了解齿轮、蜗杆和蜗轮的常用结构型式课程内容：齿轮传动的特点及类型*齿轮的失效形式及设计准则齿轮的材料、热处理及传动精度*直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷*直齿圆柱齿轮传动承载能力计算*直齿圆柱齿轮传动的设计△斜齿圆柱齿轮传动直齿圆锥齿轮传动齿轮的结构设计及齿轮传动的润滑和效率蜗杆传动

11

轮系基本要求：1．

明确轮系的类型及应用2．掌握定轴轮系、周转轮系、复合轮系传动比的计算方法课程内容：轮系的类型*定轴轮系及其传动比*周转轮系及其传动比△复合轮系及其传动比轮系的应用其它新型行星齿轮传动简介

12

带传动基本要求：1．

了解带传动的类型、特点和应用2．

明确带传动的工作情况、失效形式；理解打滑及弹性滑动的概念3．

熟悉普通V带型号的选择原则；知道V带轮的结构；初步掌握带传动的设计计算课程内容：带传动的类型、特点和应用△带传动工作情况的分析*普通V带传动的设计计算V带轮的结构设计

其它带传动简介

◎13

链传动（课外自学）基本要求：1．了解链传动的工作原理、运动不均匀性及失效形式2．明确链节距与承载能力的关系3．熟悉滚子链传动的设计计算课程内容：链传动的特点和应用链条和链轮链传动的运动分析和受力分析滚子链传动的设计计算链传动的布置和润滑

14

轴基本要求：1．了解轴的功用、类型和材料2．掌握

转轴的结构设计和强度计算的一般方法；能解决单级圆柱减速器中的轴设计问题课程内容：轴的功用和类型轴的材料按扭转强度初算轴的直径*轴的结构设计*轴的强度计算（弯扭合成法）◎轴的刚度计算

15

轴承基本要求：1.

了解滑动轴承的应用特点、结构型式、轴瓦结构和材料以及非液体摩擦滑动轴承的计算方法。2.

了解滚动轴承的基本型式、特点、代号和类型选择原则3.

掌握滚动轴承的寿命计算及组合设计课程内容：滑动轴承滚动轴承的组成、类型及特点滚动轴承的代号*滚动轴承的选择计算△滚动轴承的组合设计

16

联轴器、离合器和制动器基本要求：1．了解常用联轴器和离合器的构造、特点和选用方法2.

了解制动器的构造、特点和选用方法课程内容：联轴器离合器联轴器和离合器的选用◎制动器

三、教学方式及学时分配

理论教学部分序号主要内容主要教学方式学时分配辅导答疑比例1机械设计基础概论结合具体章节课堂授课2

2现代设计方法简介课外自学～2：13平面机构的组成和运动简图课堂授课＋实验3+22：14平面连杆机构课堂授课＋实验52：15凸轮机构课外自学～2：16齿轮机构课堂授课＋实验10+22：17间歇运动机构课外课堂授课～2：18联接课堂授课52：19螺旋传动自学

2

10齿轮传动课堂授课102：111轮系课堂授课＋实验42：112带传动课堂授课＋实验42：113链传动课外自学～2：114轴课堂授课4+22：115轴承课堂授课62：116联轴器、离合器和制动器课堂授课22：117机动（复习、总结等）

12：1合计

58+6

四、其它教学环节的要求本课程的教学环节包括：理论教学、实验教学和课程设计等环节。实验教学的基本要求课程实验可使学生巩固或验证所学基础理论知识，初步掌握对简单机械进行运动和动力参数的测试方法

。学生应根据《机械设计基础课程实验指导书》的要求准备实验、完成相关实验内容、撰写实验报告，实验报告不合格者不允许参加期末考试。实验教学部分序号实验名称实验内容学时实验1机构运动简图测绘绘制机构运动简图，计算机构的自由度2实验2齿轮范成原理实验使用范成仪模拟齿轮加工过程2实验3轴系结构设计观察轴的结构、轴上零件的定位与固定方法等2

课程设计基本要求课程设计是本课程的最后一个重要教学环节，通过课程设计环节可进一步培养学生利用手册、标准等技术资料进行设计计算和绘图的能力。其题目应满足教学要求（即能够包括课程大部分内容）并符合生产实际，如一级齿轮减速器一类的部件或其他简单传动装置。课程设计时间为2周，应安排在理论教学结束之后。要求每个学生必须独立完成课程设计的全部设计内容，主要包括：减速器总体方案设计，传动零件的强度计算与校核，绘制减速器装配图1张，零件工作图2张，整理撰写设计计算说明书1份。五、本课程与其它课程的联系本课程为专业技术基础课，主要先修课程为：高等数学、工程制图（多学时：含公差、精度、表面粗糙度的标准及其标注等内容）、工程力学（多学时：应含变应力作用下材料疲劳强度计算的依据）、工程材料、金属工艺学、互换性与测量技术、金工实习、计算机基础及应用，为学习后续工程类各专业课程打下基础。六、考核方式本课程是考试课，以期末闭卷考试为主，结合平常作业、实验完成情况确定最终成绩。平时成绩和实验内容占20％～30%，理论考试占80％～70%。课程设计完成后，应安排学生答辩，成绩单独评分。七、教学参考书目1．授课教材：《机械设计基础多媒体CAI教学教材》，王春香等编

，北京：机械工业出版社，2012，92．主要参考书目：[1]

成大先主编.机械设计手册.第1卷,第2卷,第3卷.北京：化学工业出版社,2002[2]

杨可桢,程光蕴主编.机械设计基础.第4版.北京：高等教育出版社,1999[3]

郭仁生主编.机械设计基础.第1版.北京：清华大学出版社,2001[4]

陈立周主编.机械优化设计方法.

第2版.北京：冶金工业出版社,1993[5]

刘惟信主编.机械可靠性设计.

第1版.北京：清华大学出版社,1996[6]

高德平主编.机械工程中有限元法基础.

第1版.西安：西北工业大学出版社,1993[7]

张春林,曲继方,张美麟主编.机械创新设计.第1版.北京：机械工业出