《机械设计基础》课程教学大纲

学时数：92     理论环节学时数：80     实践环节学时数：12     课程设计：2周

学分：6

开课单位：机电工程学院 适用专业：机电一体化、数控、模具

一. 课程的性质、地位和作用

本课程是机械类专业的一门必修的专业基础课，是连接基础课和专业课的桥梁课程，具有承上启下的作用。通过本课程的学习，为学生在今后的工作中解决机械设计问题打下一定基础,同时也为学生学习后继课程和新的科学技术提供必需的预备知识。

二．本课程的教学目的和要求

本课程研究机械分析与设计方面的有关基础问题, 学生学完课程后应达到下列基本要求:

1 掌握机械零件的选材原则和黑金属材料的热处理、结构工艺性。

2掌握机械零件受力分析及计算

3掌握机械零件承载能力的计算，了解疲劳强度。

4 对一般机械中的平面机构能绘出其运动简图,计算其自由度,判断其运动确定性；

5 具有按已知的几何条件和运动条件对几种主要的平面机构进行运动设计的某些基本知识和能力；

6 具有按某些已知的动力条件分析和设计机械的初步知识,基本技能训练方面:

(1)具有与本课程有关的解题、运算、作图、使用技术资料和使用计算机等方面的基本技能；

(2)了解一些有关的最基本的机械实验方法；

(3)对其它常用机械,有关的工程常识及新技术成果和发展方向,有一般性的了解；

       7  学生能较熟练地掌握通用零件设计所需的基本知识；

8  学生在机械零件设计方面得到必要的基础理论训练；包括：重要零件的工作情况分析、失效形式研究、工作能力准则判定、以及主要计算公式的推导等；

9  对学生进行一定的基本技能训练。包括：机械零件的设计步骤的确定、参数选择、结构设计、图算结合、编制技术文件、实验等技能的训练。

三．本课程的相关课程

（1） 本课程安排在高等数学、机械制图之后；

（2） 高等数学应为本课程提供下列个别基础：曲率半径、曲率中心的求法、渐开线、摆线、抛物线等的议程和性质；

四．课程教学内容及学时分配

第1章 绪 论                              1学时

1、 内容

本课程研究对象、内容及地位作用。

2 、具体要求

(1) 了解机械原理研究对象、内容及在国民经济发展中的作用。

(2) 掌握机械、机器、机构及构件的概念。

第2章 机械设计概论                        1学时

1、内容

（1） 机械设计的基本要求。

（2） 零件的主要失效形式、工作能力及计算准则。

（3） 零件的强度分析，名义载荷与计算载荷、整体强度与表面接触强度，各种交变应力下零件强度的分析计算。

（4） 常用材料选用、零件的工艺性和标准化。

2、具体要求

初步建立机械零件的工作能力和计算准则的概念，其中对零件强度分析，特别是疲劳强度分析，应建立起系统的概念，了解机械零件设计的一般步骤，常用材料及选用原则，机械零件的工艺性和标准化。

第3章 机械零件的常用材料及结构工艺性      4学时

1、 内容

机械零件的常用材料及其选用、机械零件的结构工艺性、机械设计中的标准化。

具体要求

熟练掌握常用材料的性能及其选用及零件的机构工艺性。

第4章 机械零件静力分析基础                10学时

1、内容：

力学基本概念和公理、约束与约束反力、物体的受力分析和受力图、平面力系平衡、空间力系的平衡、重心、摩擦。

2、具体要求

熟练掌握机械零件受力分析及计算。

第5章 机械零件工作能力计算基础              20学时

1、内容

机械零件工作能力及其基本变形形式、机械零件的内力分析、机械零件的应力应变分析、机械零件的承载能力计算、强度理论基础、疲劳强度概论

2、具体要求

掌握机械零件四种基本变形及组合变形的承载能力计算。

第6章，常用机构概述                       4

1、内容

机器中的常用机构介绍、运动副及其分类、平面机构的运动简图

具体要求

掌握平面机构运动简图及其自由度计算

第7章 平面连杆机构                          4学时

1、 内容

（1） 四杆机构存在曲柄的条件。

（2） 四杆机构基本型式及其演化。

（3） 铰链四杆机构的基本特性。

（4） 简单四杆机构的设计。

2、具体要求

（1） 掌握平面连杆机构的基本型式及其演化。

（2） 熟练掌握设计中的一些基本概念：如曲柄存在条件、极限位置、行程速比系数、传动角、压力角和死点等。

（3） 掌握用作图法设计四杆机构的一些典型问题，如：按行程速比系数设计，按连杆两、三位置设计。

第8章 凸轮机构设计                          4学时

1、内容

（1） 凸轮机构的应用及分类。

（2） 从动件的常用运动规律。

（3） 凸轮机构的压力角与基圆半径的确定。

（4） 凸轮轮廓设计的图解法。

2、具体要求

（1）熟练掌握按已知的从动件运动规律用作图法设计盘形凸轮的轮廓曲线，并会校验其压力角。

（2）熟练掌握从动件常用运动规律的特性和画法。

第9章 齿轮传动                           12学时

1、 内容

（1）齿轮机构的特点、类型及应用实例

（2）渐开线齿廓及其啮合特性

（3）渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸

（4）渐开线齿轮的啮合传动

（5）渐开线直齿圆柱齿轮的轮齿加工方法

（6）渐开线齿轮的根切现象

（7）变位齿轮

（8）平行轴斜齿圆柱齿轮传动

（9）齿轮传动的失效形式与设计准则

（10）齿轮轮齿受力分析

（11）齿轮轮齿强度计算

（12）直齿圆锥齿轮传动简介

（13）齿轮传动设计

2、 具体要求

（1）掌握渐开线斜齿圆柱齿轮机构和圆锥齿轮机构的优缺点和基本尺寸计算。

（3）能分析齿轮传动的失效形式及采取相应的防止失效的措施。

（4）掌握齿轮传动的设计准则。

（5）能正确选择齿轮常用材料及其热处理方法。

（6）掌握直齿、斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮的受力分析。

（7）掌握直齿和斜齿圆柱齿轮传动的强度计算和参数选择。

（8）能设计直齿圆锥齿轮传动。

第10章 蜗杆传动                            4学时

1、内容

（1） 蜗杆传动类型、应用。

（2） 蜗杆传动的主要参数、几何尺寸和正确啮合条件。

（3） 蜗杆传动失效形式及常用材料。

（4） 阿氏蜗杆传动受力分析、参数选择及强度计算。

（5） 润滑、效率和热平衡计算。

（6） 蜗杆传动结构。

2、具体要求

（1） 了解圆柱蜗杆传动的类型、特点及应用。

（2） 掌握蜗杆传动的主要参数、几何尺寸计算方法。

（3） 了解蜗杆、蜗轮的常用材料及其选择。

（4） 了解蜗杆传动的失效形式。

（5） 掌握阿基米德蜗杆传动的受力分析，参数选择，能进行强度计算，效率计算和热平衡计算。

（6） 了解蜗轮、蜗杆的结构及蜗杆传动的润滑方法。

第11章 带链传动                                4学时

1、内容

（1） 带传动的类型、工作原理、特点和应用。

（2） 普通V型带的结构和标准。

（3） 带传动工况分析。

（4） 普通V型带传动的设计计算。

（5） 带传动的结构设计。

（6） 其它带传动简介。

2、具体要求

（1） 了解带传动的主要类型、工作原理、特点和应用。

（2） 了解三角胶带的构造、标准和带轮的结构。

（3） 掌握带传动的受力分析，应力分析，对带传动的弹性滑动和打滑有明确的概念。

（4） 了解带传动的失效形式，计算准则以及影响带传动能力的主要因素。

（5） 掌握三角胶带传动的设计。

（6） 了解带传动的维护和张紧装置。链传动类型、特点、工作原理和应用。

（7） 滚子链和链轮。

（8） 链传动的运动特性。

（9） 链传动的失效形式和功率曲线。

（10） 链传动的设计计算。

链传动的布置、张紧和润滑。

第12章  轮系                                  6学时

1、内容

（1） 轮系的用途和分类。

（2） 定轴轮系的传动比计算。

（3） 周转轮系的传动比计算。

（4） 混合轮系的传动比计算。

2、具体要求

熟练掌握定轴轮系、周转轮系（和混合轮系）传动比的计算。

第13章 联接                                    2学时

1、内容

（1） 螺纹及螺纹联接的类型、特点及主要参数。

（2） 螺纹联接的预紧、放松。

（3） 单个螺栓联接的计算方法。

（4） 典型螺栓组受力分析。

（5） 提高螺纹联接强度的措施。

（6） 螺旋传动类型和应用、滑动螺旋传动的设计计算。

（7） 轴毂联接。

2、具体要求

（1） 掌握常用螺纹类型及螺纹联接的主要类型和应用，能正确选用防松结构。

（2） 熟练掌握单个螺栓的强度计算，能对几种典型的螺栓进行受力分析。

（3） 了解改善螺纹联接的措施。

（4） 了解螺旋传动的类型、特点和应用。

（5） 掌握滑动螺旋传动的设计计算。

（6） 了解各种轴毂联接的方法。

第12章 其他常用机构                           2学时

1、内容

(1)螺旋机构

(2)棘轮结构

(3)槽轮机构

2、具体要求：

了解螺旋机构、棘轮结构、槽轮机构

第14章 轴承                              6学时

1、内容

（1） 轴的功用、分类和设计要求、轴的材料。

（2） 轴的结构设计。

（3） 轴的强度计算：按扭转强度、当量弯矩、安全系数校核计算等。

（4） 提高轴的疲劳强度措施。

（5） 轴的刚度计算和轴的振动简介。

（6） 滚动轴承主要类型、特点和应用、精度及代号。

（7） 滚动轴承滚动体上载荷及其分布概念。

（8） 失效形式及计算准则。

（9） 滚动轴承寿命计算。

（10）滚动轴承静强度计算。

（11）组合设计：配合、游隙、预紧、调整和装诉。

（12）润滑和密封。

2、具体要求：

（1）了解轴的分类、特点和应用。

（2）了解轴的材料及选择。

（3）掌握轴的结构设计及提高轴的强度、刚度的措施。

（4）掌握轴的常用计算方法。

（5）了解轴的刚度计算概念，轴的振动及稳定性概念。

（6） 掌握滚动轴承的主要类型和特性，熟悉轴承代号中后四位数字的意义和精度代号。

（7） 掌握滚动轴承类型的选择。

（8） 了解滚动轴承的失效形式和计算准则，掌握滚动轴承额定寿命，额定动载荷，额定静载荷，当量动载荷，当量静载荷等概念。

（9） 掌握滚动轴承的寿命计算，静载荷计算。

（10）掌握轴承组合设计。

第15章 联轴器和离合器                        2学时

1、内容

（1） 联轴器功用、分类、结构特点及选择计算。

（2） 离合器类型、结构、工作原理和特点。

2、具体要求

（1） 了解常用联轴器的功用、类型、结构、特点、标准，能根据工作条件选择联接器。

（2） 了解常用离合器的功用、类型、结构和特点。

五．作业（习题）要求

除绪论课外，各章均应配置适当的课外习题，为了指导学生解题，加深对基本理论和基本概念的理解，提高分析和解决实际问题的能力，应安排若干次习题课。

六．考核

本课程应进行期末考试，考试方式可采用闭卷或单页开卷等形式，总成绩计分方法为：平时成绩占30～40%，期末考试成绩占60～70%，平时成绩包括：课内小测验、作业等。

七．教材及主要参考书

1、教材

自编

2、主要参考书

孙桓，机械原理：西北工业大学出版社

黄锡恺，机械原理：高教出版社

张世民，机械原理：中央电大出版社

黎庶慰，机械原理：高教出版社

申永胜，机械原理：清华大学出版社

张绍甫，机械零件（第2版） 机械工业出版社

濮良贵，机械设计（第7版） 高教出版社

周开勤，机械零件手册（第3版） 高教出版社

八．其他

（一） 教材选用原则，数学方法的提示

教材应选用高职高专规划教材，教学上应保证满足大纲的基本要求，保持基本内容的完整性和系统性，尽可能结合专业联系实际以培养学生分析和解决实际问题的能力。

（二） 教学条件与要求

课堂教学中应配有CAI课件、幻灯、挂图及机构模型，个别章节应配合录像并组织现场参观。

（三） 课程设计基本内容、要求及周数

1． 课程设计能力培养要求包括以下内容：

（1）能从机器功能要求出发，制订或设计方案，选择原动机，确定传动机构和零件；

（2）正确分析和计算主要零件上的载荷，合理选择零件材料，正确计算零件工作能力和确定零件尺寸；

（3）能考虑制造工艺，使用维护、经济和安全问题，对机器和零件进行结构设计；

（4）图纸表达正确，关键尺寸和技术要求标注合理。

2． 要求：

每个学生应完成：部件装配图一张，零件工作图2—3张，设计计算说明书一份，设计题目为机械传动装置或简单机械，设计工作量相当于以两级圆柱齿轮减速器等主体的机械传动装置为最低要求，同一班组设计题目力求多样化。成绩单独记分。

3．设计周数：2周

（三） 试验

1、机械结构认识                          2学时

2、摩托车发动机拆装试验                  4学时

3、缝纫机拆装试验                        4学时

4、轴系零件结构设计实验                  2

制定人：张国庆

审批人：黄小良