《机械设计》教学大纲.docx

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《机械设计》教学大纲

《机械设计》教学大纲

课程编码：

250219

课程名称：

机械设计

学时/学分：

64/4

先修课程：

《机械原理》、《材料力学》、《理论力学》

适用专业：

机械设计制造及其自动化

开课教研室：

车辆工程教研室

一、课程性质与任务

1．课程性质：

本课程是机械设计制造及其自动化专业的专业基础课，是机械设计制造及其自动化专业学生的必修课。

2．课程任务：

本课程的目的和任务是使学生通过本课程的学习，培养实验能力。

掌握通用零部件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，并使学生具有掌握查阅文献资料、使用各类标准及计算机辅助设计的能力。

初步树立正确的设计思路和设计方法。

初步掌握一般机械零部件的设计原理。

二、课程教学基本要求

本课程是专业课程的前导课程。

教学过程中要贯彻机械科学哲学的思想方法，以机械的认识论和科学的方法论讲授教学内容，解读本专业的教学计划，使同学们通过该课程对本专业要需要掌握的知识和社会对本专业人才的需求有个明确的认识，为学生顺利完成大学的学习任务提供必要的专业认识基础。

其次是在学生基本不具备其他机械类专业理论课程的基础上，掌握现代机械最基本的组成及工作原理，讲解机械零部件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，达到增强学生适应机械设计工作能力的目的。

成绩考核形式：

末考成绩（闭卷考试）（70%）＋平时成绩（平时测验、作业、课堂提问、实验等）（30％）。

成绩评定采用百分制，60分为及格。

3、课程教学内容

第一章绪论

1.教学基本要求

让学生了解学科内涵和作为本专业合格毕业生的基本要求，激发学生对专业学习的兴趣和将要从事本专业工作的责任感和自豪感。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能

通过本章教学使学生了解机械设计的基本内容，机械的组成及本课程研究的对象,本课程阶性质和任务,本课程的特点和学习方法。

3.教学重点和难点

教学重点是本课程的性质,特点和学习方法。

4.教学内容

第一节机械设计研究的内容

1.机械工业的地位与发展

2.学习本课程的内容和目的

第二章机械设计总论

1.教学基本要求

掌握关于机械零件的载荷与应力的基本概念。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能

通过本章学习，使学生从总体上建立起机械设计和机械零部件设计的总体概念。

掌握机械零件的主要失效形式，设计机械零件时应满足的基本要求以及机械零件的设计准则。

3.教学重点和难点

教学重点是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。

4.教学内容

第一节机械零件的设计

1.机器的组成

2.机械零件的主要失效形式

3.机械零件的设计准则及设计方法

4.机械零件的材料及其选用

第三章机械零件的强度

1.教学基本要求

理解应力种类、应力疲劳曲线与等寿命曲线，掌握零件的极限应力线图的绘制方法。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能

通过本章学习，使学生了解应力种类、应力疲劳曲线与等寿命曲线。

掌握应力疲劳曲线，学会绘制极限应力线图。

3.教学重点和难点

教学重点是接触应力的基本概念和计算公式。

教学难点是极限应力线图。

4.教学内容

第一节机械零件的强度

1.材料的疲劳强度

2.机械零件的疲劳强度

3.机械零件的抗断裂强度

4.机械零件的接触强度

第四章摩擦、磨损及润滑概述

1.教学基本要求

理解各类摩擦的机理、特性及其影响因素,特别是了解流体动力润滑的基本概念。

掌握各种磨损的机理、特性及其影响因素。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能

通过本章学习，使学生了解了解润滑的作用及润滑剂的主要性能指标。

3.教学重点和难点

教学重点是摩擦和磨损的分类、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。

4.教学内容

第一节摩擦、磨损

1.摩擦

2.磨损

第二节润滑

1.润滑方法

2.润滑剂和添加剂

3.流体润滑原理

第五章螺纹连接

1.教学基本要求

理解螺纹联接的主要类型、材料和精度，螺栓联接的预紧与防松的概念，掌握螺栓组联接的结构设计、受力分析、单个螺栓联接的强度计算理论与方法。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能

通过本章学习，使学生了解螺纹联接的基本类型、结构特点及其应用、螺纹联接标准件、螺纹联接的预紧与防松的概念。

掌握螺栓组联接的结构设计、受力分析,单个螺栓联接的强度计算理论与方法，掌握提高螺纹联接强度的各种措施。

3.教学重点和难点

教学重点是单个螺栓联接的强度计算,主要是承受横向载荷和轴向拉伸载荷的紧螺栓联接的强度计算。

教学难点是螺栓组联接的受力分析,主要是复杂受力状态下的受力分析。

4.教学内容

第一节螺纹连接

1.螺纹的类型

2.螺纹的应用

3.螺纹的主要参数

4.螺纹连接的基本类型

5.标准螺纹连接件

第二节螺纹的预紧和防松

1.预紧的方法

2.防松的方法

第三节螺栓连接的设计

1.螺栓连接的材料选择

2.螺栓主要失效形式

3.单个螺栓连接的强度计算

4.螺栓组连接的机构设计

5.螺栓组连接的受力分析

6.螺栓连接的许用应力

第四节提高螺栓连接强度的措施

1.降低影响螺栓疲劳强度应力幅

2.改善螺纹牙上载荷分布不均匀的现象

3.减小应力集中的影响

4.采用合理的制造工艺

第六章键、花键、无键连接和销连接

1.教学基本要求

理解键联接、无键连接和销连接的工作原理，掌握键连接的工作原理、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.要求学生掌握的基本概念、理论、技能

通过本章学习，使学生了解键连接、无键连接和销连接的工作原理，掌握键连接的工作原理、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，掌握花键联接的齿形、特点、工作原理。

3.教学重点和难点

教学重点是平键联接的工作原理、失效形式和强度校核计算。

4.教学内容

第一节键连接

1.键连接的类型、功能

2.键的选择和键的连接强度计算

第二节无键连接

1.型面连接

2.胀紧联结

3.销连接的分类与功用

第八章带传动

1.教学基本要求

理解带传动的类型、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。

掌握带传动的几何尺寸、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。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能

通过本章学习，通过本章教学使学生了解带传动的类型、工作原理、特点及应用，熟悉V带与V带轮的结构、规格与基本尺寸。

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以及带传动的失效形式、设计准则、普通V带传动的设计计算方法和参数选择原则。

3.教学重点和难点

教学重点是带传动的工作原理、特点及其应用。

教学难点是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。

4.教学内容

第1节带传动的工作情况分析

1.带传动的分类

2.带传动的特点

3.带传动的受力分析

4.带传动的应力分析

第二节普通V带的传动设计

1.单根V带的设计准则

2.带传动的参数选择

3.V带轮的设计

4.V带轮的张紧

5.V带传动的安装与防护

第九章链传动

1.教学基本要求

理解链传动的类型、工作原理、特点及其应用，掌握滚子链条与链轮的结构、规格和尺寸，链传动的运动特性分析。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能

通过本章学习，使学生了解链传动的类型、工作原理、特点及其应用。

掌握链传动的运动特性。

3.教学重点和难点

教学重点是链传动的工作原理、特点及其应用。

教学难点是链传动的运动特性,链传动的“多边形效应”。

4.教学内容

第一节链传动的概述

1.链传动的特点与应用

2.滚子链链轮的结构特点

3.滚子链链轮的材料

第二节链传动的设计

1.链传动的工作情况

2.链传动的设计计算与强度校核

3.链传动的布置、张紧及润滑

第十章齿轮传动

1.教学基本要求

理解齿轮常用材料及热处理形式、齿轮的失效形式和设计准则。

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.要求学生掌握的基本概念、理论、技能

通过本章学习，使学生了解计算载荷的定义及载荷系数的物理意义,影响因素及减小载荷系数的措施。

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以及斜齿圆柱齿轮传动强度计算的特点。

3.教学重点和难点

教学重点是圆柱齿轮传动强度计算中的重要基本概念,重要系数的物理意义,影响因素及这些系数对齿轮传动强度的影响。

教学难点是斜齿圆柱齿轮的各分力大小计算和轴向力的方向判断,各类齿轮传动的综合受力分析，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。

4.教学内容

第一节齿轮传动的概述

1.齿轮传动的失效形式

2.齿轮传动的设计准则

3.齿轮材料的选择

第二节齿轮传动的设计

1.齿轮传动的载荷与影响载荷的因素

2.齿轮的受力分析

3.齿轮的设计计算及强度校核

第三节斜齿圆柱齿轮传动的设计

1.斜齿轮的受力

2.斜齿轮强度的计算原理

3.斜齿轮齿根弯曲疲劳强度与齿面接触疲劳强度的计算

第四节锥齿轮传动的设计

1.锥齿轮的受力

2.锥齿轮的设计参数

3.锥齿轮的强度设计

第十一章蜗杆传动

1.教学基本要求

理解蜗杆传动的特点及应用、主要参数、失效形式、设计准则及材料选择的方法。

掌握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公式。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能

通过本章学习，使学生了解蜗杆传动的特点及应用，深刻理解蜗杆传动的失效形式、设计准则和常用材料及选用原则。

掌握普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选择原则、受力分析及其强度计算特点等。

3.教学重点和难点

教学重点是蜗杆传动的特点及正确啮合条件。

教学难点是蜗杆传动的受力分析、失效形式、设计准则、材料选择及其强度计算特点。

5.教学内容

第一节蜗杆传动的概述

1.蜗杆传动的类型

2.蜗杆传动的几何尺寸

3.蜗杆传动的失效形式与设计准则

4.蜗杆传动的常用材料

第二节蜗杆传动设计计算

1.蜗杆传动的受力分析

2.蜗杆传动的强度计算

3.蜗杆的刚度计算

4.蜗杆传动的精度等级及其选择

第三节蜗杆传动的效率、润滑及热平衡

1.蜗杆传动的效率

2.蜗杆传动的润滑

3.蜗杆传动的热平衡计算

第十二章滑动轴承

1.教学基本要求

理解滑动轴承的结构,类型,特点及轴瓦材料与结构，掌握非液体摩擦轴承的计算、液体动压形成原理及基本方程。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能

通过本章学习，使学生了解滑动轴承的类型、特点及其应用。

掌握各类滑动轴承的结构特点等。

3.教学重点和难点

教学重点是轴瓦材料及其应用。

教学难点是非液体摩擦滑动轴承的设计准则与方法。

4.教学内容

第一节滑动轴承的概述

1.滑动轴承的主要结构形式

2.滑动轴承的失效形式

3.滑动轴承的常用材料

4.轴瓦结构

第二节滑动轴承的设计

1.润滑剂的选用

2.不完全流体润滑滑动轴承的设计

3.流体动力润滑径向的滑动轴承设计计算

第十三章滚动轴承

1.教学基本要求

理解滚动轴承的构造,类型,特点及选择。

掌握滚动轴承的代号，滚动轴承承载能力的校核计算（失效形式,额定寿命计算,强度计算和极限转速）。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能

通过本章学习，使学生了解各类轴承的结构和特点,能正确选择轴承的类型。

掌握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、代号以及滚动轴承承载能力校核计算方法。

3.教学重点和难点

教学重点是掌握滚动轴承类型的选择。

教学难点是滚动轴承基本额定寿命的计算（概念与公式）。

4.教学内容

第一节滚动轴承的概述

1.滚动轴承的组成

2.滚动轴承的功用

第一节滚动轴承的主要类型和代号

1.滚动轴承的类型

2.滚动轴承的性能

3.滚动轴承的特点

4.滚动轴承的代号

第三节滚动轴承的设计

1.滚动轴承的载荷分布

2.滚动轴承的轴向载荷分布的影响

3.滚动轴承的失效形式

4.滚动轴承寿命的计算公式

5.角接触球轴承和圆锥滚子轴承的径向载荷的计算

6.角接触球轴承和圆锥滚子轴承的轴向载荷的计算

第四节轴承装置的设计

1.轴承的配置

2.滚动轴承的轴向紧固

3.轴承游隙及轴上零件位置的调整

4.滚动轴承的配合

5.滚动轴承的预紧以及润滑

第十四章联轴器及离合器

1.教学基本要求

理解联轴器和离合器的功用与分类,几种常用联轴器的结构。

掌握联轴器和离合器的工作原理,特点及选择与计算方法。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能

通过本章学习，使学生了解常用联轴器和离合器主要类型,结构。

掌握联轴器和离合器的工作原理,特点及选择与计算方法。

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。

3.教学重点和难点

教学重点是各类联轴器,离合器和制动器的结构、工作原理、特点及选用。

4.教学内容

第一节联轴器和离合器概述

1.联轴器的种类和类型

2.联轴器的选择

3.离合器的类型

第十五章轴

1.教学基本要求

理解轴的分类、材料以及转轴的受力、应力与失效分析方式。

掌握轴的结构设计，轴的强度计算和刚度计算方法。

2.要求学生掌握的基本概念、理论、技能

通过本章学习，使学生了解轴的功用与分类,掌握各类轴的受力与应力分析方法。

掌握轴的结构设计基本要求和方法以及轴的三种强度计算方法和刚度计算原理。

3.教学重点和难点

教学重点是轴的结构设计与转轴的设计程序。

教学难点是各类轴的受力与应力分析。

5.教学内容

第一节轴的概述

1.轴的用途及分类

2.轴设计的主要内容

2.轴的材料

第二节轴的结构设计

1.轴上零件的装配方案

2.轴上零件的定位

3.各轴段直径和长度的确定

4.提高轴的强度的常用措施

第三节轴的计算

1.扭转强度条件计算

2.弯扭合成强度条件计算

3.轴的刚度校核计算

4.轴的振动及振动稳定性

四、学时分配

1.讲授内容及学时分配

章序

内容

课时

备注

一

绪论

2

二

机械设计总论

2

三

机械零件的强度

4

四

摩擦、磨损和润滑

2

五

螺纹联接

6

六

键、花键、无键、销联接

2

八

带传动

6

九

链传动

2

十

齿轮传动

8

十一

蜗杆传动

4

十二

滑动轴承

2

十三

滚动轴承

8

十四

联轴器及离合器

2

十五

轴

8

合计

58

2.实践内容及学时分配

序号

项目

名称

内容提要

学时

必/选开

1

机械零件认知实验

1．了解机械零、部件的类型和结构，了解其特点和应用。

2．了解机械零、部件的常用材料和工作原理。

2

必开

2

减速器拆装实验

1．了解各种常用减速器的基本机构。

2．了解减速器各部分的结构特点。

3．正确测量各部分间的比例关系。

1

必开

3

齿轮参数测量实验

1．掌握齿轮基本参数测定的简单方法。

2．掌握应用游标卡尺的方法。

3．正确测量齿轮的各基本参数。

1

必开

4

轴系结构组合实验

1．认识轴系部件的结构形式，熟悉零件的结构形状、工艺和作用。

2．掌握轴的结构设计和轴承组合设计的基本要求和方法。

3．培养学生进行组装与测绘等操作能力。

1

必开

5

慧鱼组合实验

1.培养学生用创造性思维方法。

2.设计、搭建新型的机构或装置。

1

必开

合计

6

说明：

具体实验项目以实验设备到货为准

五、教材及参考书

教材：

《机械设计》主编：

濮良贵、陈国定出版社：

高等教育出版社出版时间：

2009年。

参考书：

1.《机械设计手册》主编：

徐灏出版社：

机械工业出版社出版时间：

2004年。

2.《机械设计课程设计手册》主编：

吴宗泽出版社：

高等教育出版社出版时间：

2007年。

执笔：

庞姗

审定：

杜鑫魏增菊