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机械设计基础 教学大纲 适应专业： 机械类各专业 课程性质： 必修课 总 学 时： 108课时总 学 分： 6学分一、课程性质、目的和任务 本课程是一门介绍常用机构和通用机械零部件设计的基本知识、基本理论及设计方法的技术基础课，是机械类及有关专业的必修课程。机械零件的设计和计算是本课程的基本教学内容,但本课程的最终目的在于综合运用各种机械零件、各种机构的知识以及其它先修课程的知识,掌握设计机械传动装置和一般机械的能力，使学生具备机械工程、机电产品的生产、服务、技术和管理的高素质劳动者和高级应用型人才所必需的机械设计基本知识和基本技术，为专业知识和职业技能的进一步学习打下必要的基础。二、教学基本要求 （一）基本知识教学目标通过本课程的学习，应使学生达到下列基本要求：1掌握常用机构的工作原理、特点、应用及设计的基本知识。2掌握通用机械零件的工作原理、特点、结构、标准。3掌握常用机构及通用机械零件的选用和设计的基本方法。（二）能力目标1初步具有分析机构和选择传动方案的能力。2初步具有分析、选用和设计机械零部件及简单机械传动装置的能力。3.具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。（三）思想教育目标1、培养学生具有创新精神和实践能力。2、培养严谨的科学态度和良好的职业道德。三、教学内容及要求 （一）基础模块课题1 绪论绪论部分阐述机构和机器的概念和组成，介绍本课程的性质和研究对象以及学习本课程的方法。要求学生理解机构和机器的概念，了解机器的组成。了解本课程的性质、研究对象和学习本课程的基本要求和学习方法。课题2 平面机构的运动简图及自由度了解机构的组成。理解运动副、平面自由度等概念。掌握平面机构的运动简图。掌握平面机构的自由度和机构具有确定运动的条件。教学建议：在本章教学过程中，教师应尽可能提供一些典型机构的实物或模型，如缝纫机机头等，以增强学生的感性认识，便于掌握好机构运动简图的绘制方法。本章教学完成后应及时完成相应的实验。课题3 平面连杆机构了解四杆机构的基本型式及演化。掌握平面四杆机构的基本特性。了解四杆机构的设计。教学建议: 本章的教学应尽可能结合各种四杆机构的实物或模型进行，讲解过程中可联系学生在生产劳动中碰到的实际机构，从感性到理性的分析，也可组织学生到牛头刨床或插床等有关机床旁进行现场教学。课题4 凸轮机构了解凸轮机构的组成、特点及应用，了解凸轮机构的分类。掌握从动件的常用运动规律。掌握盘形凸轮轮廓的设计方法。熟悉凸轮机构基本尺寸的确定。了解凸轮机构的常用材料和结构。教学建议：本章的重点是滚子，尖顶对心移动从动件盘形凸轮轮廓的设计，这也是其它盘形凸轮轮廓设计的基础。 课题5 其他常用机构了解棘轮机构。了解槽轮机构。了解不完全齿轮机构和凸轮式间歇机构。了解螺旋传动机构。教学建议：通过应用实例了解棘轮机构和槽轮机构的工作原理与特点，尽可能提供上述机构的实物、模型或进行现场教学。课题6 带传动和链传动掌握V带和带轮的结构。熟悉带传动的工作能力分析、应力分析和滑动分析。掌握V带传动的设计计算和结构计算。了解带传动的预紧、安装与维护。一般了解同步带传动和链传动。教学建议：V带传动的设计计算是本章的重点，也是生产实际中经常遇到的设计问题，要求学生要掌握好，同时，对于带传动的特点、受力分析、应力分析、滑动分析以及弹性滑动和打滑的概念也要充分理解。课题7 齿轮传动了解齿轮传动的类型和特点。熟悉渐开线的形成及性质。掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸计算。掌握渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动。了解渐开线齿轮轮齿的加工方法。了解渐开线齿廊的根切现象与最少齿数。一般了解变位齿轮传动。了解齿轮的失效与设计准则。了解齿轮的常用材料和许用应力。熟悉斜齿圆柱齿轮传动。掌握渐开线标准圆柱齿轮传动的设计计算。了解直齿圆锥齿轮传动。熟悉齿轮传动的结构设计。了解齿轮传动润滑和效率。教学建议：本章以渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动和几何尺寸计算为重点，变位齿轮传动只作了解。齿轮传动知识点多而难，要使用多种教学方法，以加强学生的感性认识，提高其逻辑思维能力。几种类型的齿轮传动要进行类比教学。课题8 蜗杆传动了解蜗杆传动的类型、特点及应用。熟悉蜗杆传动主要的参数和几何尺寸的计算。了解蜗杆传动的失效、材料、效率、润滑、散热及结构，安装与维护。教学建议：本章教学应着重于与齿轮传动的比较，蜗杆传动的失效形式和受力分析为重点，对蜗杆传动的效率和热平衡计算仅作一般介绍。多使用模型或多媒体资料。课题 9 轮系熟悉轮系的分类。掌握定轴轮系传动比计算。掌握行星轮系传动比计算。掌握混合轮系传动比的计算。了解轮系的应用。教学建议：本章以轮系的传动比计算为重点，可针对传动比计算上一次习题课。 课题 10 联接掌握螺纹联接的基本知识。熟悉螺纹联接的预紧和防松。了解单个螺栓联接的强度计算。熟悉螺栓组联接的结构设计。熟悉螺纹联接件的材料和许用应力。了解提高螺栓联接强度的措施。熟悉轴毂联接。了解键联接的类型。掌握平键联接的特点及应用。掌握普通平键联接的强度校核计算。教学建议：本章重点放在螺纹联接和键联接方面。讲授螺纹联接件时应向学生介绍有关标准和规范。课题 11 轴了解轴的功用和分类。掌握轴的结构设计。掌握轴的强度计算。了解轴的材料及选择。掌握轴的设计。教学建议：本章以轴的结构设计和强度计算为重点。在讲授轴的强度计算之前，可先让学生复习材料力学的有关内容。讲授轴的结构设计时，可以理论联系实际，列举一些典型轴系结构。课题12 轴承了解轴承的功用和类型。了解滑动轴承的结构形式、轴瓦材料和润滑。掌握滚动轴承的主要类型及特点。掌握滚动轴承的代号。了解滚动轴承类型的选择。掌握滚动轴承的工作能力计算。掌握滚动轴承的组合设计。教学建议：本章以滚动轴承的类型选择和尺寸选择为重点，而寿命计算是尺寸选择的依据，因此在教学中要着重讲授，最好能安排一次习题课，帮助学生掌握好滚动轴承的寿命计算。滚动轴承的静载荷能力计算仅作一般介绍。滚动轴承组合设计应当足够重视。课题13 机械的调速与平衡掌握刚性回转件的回转件的静平衡。了解回转件的动平衡。了解机械周期性速度波动的调节。教学建议：本章教学中着重分析介绍刚性回转件的平衡及机械周期性速度波动的调节。（二）选修模块 机械设计CAD 了解机械设计CAD。了解数据处理方法。四、实践环节 一、实验1. 平面机构简图测绘。要求：掌握一般平面机构的测绘技能，验证机构运动是否确定，巩固和扩展对机构结构的认识。内容：选择一至两种实际机械模型，顺序测量各运动副间的相对位置，绘制机构运动简图，另选二至三种实际机构或模型，徒手绘制机构示意图。计算上述实物或模型的机构自由度，并验证其运动是否确定。2. 带传动实验要求：观察带传动过程，掌握带传动的基本知识与基本技能。内容：观察带传动中弹性滑动和打滑现象；了解带传动在不同的张紧力、不同转速下对滑差率和效率的影响；皮带传动通过软件对滑动曲线和效率曲线的测试绘制；了解带传动实验台的设计原理与扭矩、转速的测量方法。3. 齿轮范成实验。要求：观察用范成法形成渐开线齿廓的过程，齿廓根切现象及变位修正后获得的齿形，理解范成原理，分析和验证根切原因和修正后齿轮的尺寸变化。 内容：用渐开线范成仪模拟范成加工过程，先后“切制”（绘制）出标准齿轮齿廓和变位齿轮齿廓，在图纸上要绘制23个完整的齿形，按要求分析和比较这两种齿廓。4. 齿轮参数的测定。要求：掌握游标卡尺的使用，掌握奇数齿轮和偶数齿轮相关参数的测量方法和计算方法。要求实验方法准确，数据准确，量具的使用和维护准确。内容：在不同部位多次测量奇数齿轮和偶数齿轮在实验报告单中要求的尺寸参数，求出平均值，并根据不同齿轮的特点，利用相关公式求出要求的参数，需要标准值的应选择合适的标准值。5. 轮系实验要求：观察轮系的运动特点，掌握轮系各参数的计算方法。内容：了解轮系的分类；理解轮系的应用特点、定轴轮系中各轮转向的判断；掌握传动比、任意从动齿轮转速计算、轮系末端是螺旋传动的计算、轮系末端是齿条传动的计算。6. 轴系结构的分析与测绘。要求：通过轴系结构的观察分析，理解轴、轴承、轴上零件的结构特点，掌握轴系结构设计要求。内容：通过对减速箱中典型轮系结构的观察，绘制轴系结构草图，测定和标注各部分尺寸，分析轴头、轴颈等各部分结构特点，并提出自己的见解和评价。7. 减速器拆装实验。二、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等。 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。 3学生设计工作量 每个学生应完成装配图一张， 零件工作图1-3张（按1：1比例绘制），编写设计计算说明书一份。4. 设计总结和答辩 课程设计集中在两周内完成。设计完成后进行总结、验收，应单独考核并评定成绩。五、教学方法与手段 1教学以机械设计所必需的基本内容为基础，既有重点又有一定知识面，理论分析适当。精讲多练，学以致用。2设置必要的实践环节，配合讲课安排有讨论题，实验及课程设计等。3充分发挥各种媒体在教学中的优势，兼顾各种媒体的协调配合。4对重点章节，教师应适当布置课外作业，并检查学生的完成情况。六、各教学环节学时分配 讲课习题课讨论课实验其他合计绪论22平面机构简图及自由度4116平面连杆机构41128凸轮机构4116其他常