《机械设计基础》教学大纲

1、 机械设计基础 课程教学大纲一、课程的基本信息适应对象：电气工程及其自动化课程代码：54E01325学时分配：32学时赋予学分：2学分先修课程：高等数学、工程制图、工程力学后续课程：毕业设计二、课程性质与任务机械设计基础是机械类、机电类、近机类专业必修的一门专业基础课，它在教学计划中起着承先启后的桥梁作用，为学生学习后续的专业课打下必要的基础。它不仅具有较强的理论性，同时具有较强的实用性。它在培养机械类、机电类、近机类工程技术人才的全局中，具有增强学生的机械理论基础，提高学生对机械技术工作的适应性，培养其开发创新能力的作用。本课程的作用在于培养学生掌握机械设计的基本知识、基本理论和基本方法；培

2、养学生具备机械设计中的一般通用零部件设计方法的能力，为后继专业课程学习和今后从事设计工作打下坚实的基础。三、教学目的与要求开设本课程目的，是使学生掌握关于机构的运动分析、受力分析和机器动力学方面的基本理论和基本知识，具有初步的分析和设计能力，逐渐形成规范的设计思想和逻辑思维能力，能够掌握通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，且具有运用标准、规范、手册和查阅有关技术资料的能，掌握典型机械零件的实验方法及技能，对于一些机械领域的新成果和发展定向有一定的了解。四、教学内容与安排1、课时分配按照课程内容，分成15个教学单元，各单元的课时安排如下表。单元学时分配小计讲授习题讨论实践绪论221

3、、平面机构的自由度和速度分析222、平面连杆机构223、凸轮机构224、齿轮机构225、轮系226、间歇运动机构227、机械运转速度波动的调节228、回转件的平衡229、机械零件设计概念2210、连接2211、齿轮传动2212、蜗杆传动2213、带传动和链传动2214、轴2215、滑动轴承22合 计32322、教学内容安排绪论【教学内容】本课程研究的对象和内容；本课程在教学中的地位；机械设计的基本要求和一般过程。【教学重点与难点】机械设计的基本要求和一般过程。【基本要求】 了解本课程研究的对象和内容 了解本课程在教学中的地位 掌握机械设计的基本要求和一般过程 【培养的能力】通过本单元的学习，掌

4、握机械设计的基本要求，对机械设计的概念有清晰的认识。第1单元 平面机构的自由度和速度分析【教学内容】运动副及其分类；平面机构运动简图；平面机构的自由度；速度瞬心及其在机构速度分析上的应用。【教学重点与难点】平面机构运动简图；平面机构的自由度。【基本要求】 熟练掌握机构运动简图的绘制方法 熟练掌握平面机构自由度的计算方法，并判断其具有确定运动的条件 正确理解速度瞬心的概念 掌握瞬心法对简单机构进行速度分析【培养的能力】通过本单元的学习，明确构件、运动副、约束、自由度及运动链等重要概念，对平面机构的自由度和速度分析有清晰的认识。第2单元 平面连杆机构【教学内容】平面四杆机构的基本类型及其应用；平面

5、四杆机构的基本特性及设计。【教学重点与难点】平面四杆机构的设计。【基本要求】 了解连杆机构的传动特点及其主要优缺点 了解平面四杆机构的基本型式及演化方法 掌握有关四杆机构的基本知识 掌握图解法设计平面四杆机构的方法【培养的能力】通过本单元的学习，掌握有关四杆机构的基本知识，对平面连杆机构有清晰的认识。第3单元 凸轮机构 【教学内容】凸轮机构的应用和类型；从动件的常用运动规律；凸轮机构的压力角；图解法设计凸轮轮廓；解析法设计凸轮轮廓。【教学重点与难点】从动件常用运动规律的特点和应用，盘形凸轮轮廓曲线的设计；凸轮轮廓曲线设计中所应用的“反转法”原理和压力角的概念。【基本要求】 了解凸轮机构的类型及

6、特点和应用 掌握凸轮机构从动件常用运动规律的特性及其选择 用图解法设计凸轮轮廓曲线 用解析法设计凸轮轮廓曲线【培养的能力】通过本单元的学习，掌握运动线图的绘制方法、盘形凸轮轮廓曲线的设计，对凸轮机构的应用和类型有清晰的认识。第4单元 齿轮机构【教学内容】齿轮机构的特点和类型；齿廓实现定角速比传动的条件；渐开线齿廓；齿轮各部分名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸；渐开线标准齿轮的啮合；渐开线齿轮的切齿原理；根切、最少齿数及变位齿轮；平行轴斜齿轮机构；锥齿轮机构。【教学重点与难点】齿轮传动的特点和类型；齿廓实现定角速比传动的条件；平行轴斜齿轮传动。【基本要求】 了解齿轮机构的类型及应用 了解渐开线的形成

7、过程、性质及方程 掌握渐开线齿廓的啮合特性 掌握标准直齿圆柱齿轮传动的基本参数和几何尺寸计算方法，及啮合传动 了解斜齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动的形成原理，基本参数，正确啮合条件和几何尺寸计算【培养的能力】通过本单元的学习，掌握标准直齿圆柱齿轮传动的基本特性，对齿轮机构有清晰的认识。第5单元 轮系 【教学内容】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；几种特殊的行星传动简介。【教学重点与难点】轮系的类型及应用；定轴轮系的传动比计算和齿轮间相对转向的判断方法。【基本要求】 了解轮系的应用和分类 掌握定轴轮系、周转轮系和复合轮系传动比的计算【培养的能力】通过

8、本单元的学习，掌握轮系的类型及计算，对轮系的有关概念有清晰的认识。第6单元 间歇运动机构【教学内容】棘轮机构；槽轮机构；不完全齿轮机构；凸轮间歇运动机构。【教学重点与难点】槽轮机构的组成、特点和工作原理。【基本要求】 了解棘轮机构、槽轮机构的组成、特点和工作原理【培养的能力】通过本单元的学习，了解间歇运动机构的基本结构，对槽轮机构的组成、特点和工作原理有清晰的认识。第7单元 机械运转速度波动的调节【教学内容】机械运转速度波动调节的目的和方法；飞轮设计的近似方法；飞轮主要尺寸的确定。【教学重点与难点】飞轮设计的近似方法；飞轮主要尺寸的确定。【基本要求】 了解机械运转速度波动调节的目的和方法 掌握

9、飞轮设计的近似方法 掌握飞轮主要尺寸的确定【培养的能力】通过本单元的学习，掌握飞轮的基本结构，对机械运转速度波动的调节有清晰的认识。第8单元 回转件的平衡【教学内容】回转件平衡的目的；回转件的平衡计算；回转件的平衡试验。【教学重点与难点】回转件的平衡计算；回转件的平衡试验。【基本要求】 了解机械平衡的目的及分类 掌握机械平衡的方法 掌握刚性转子静、动平衡的原理和方法 了解平衡试验的原理及方法【培养的能力】通过本单元的学习，掌握回转件平衡的基本原理和方法，对机械平衡有清晰的认识。第9单元 机械零件设计概念【教学内容】机械零件设计概念；机械零件的强度；机械零件的接触强度；机械零件的耐磨性；机械制造

10、常用材料及其选择；极限与配合、表面粗糙度和优先数系；机械零件的工艺性及标准化。【教学重点与难点】机械零件的接触强度；极限与配合、表面粗糙度和优先数系。【基本要求】 了解机械零件设计概念 掌握机械零件的强度、接触强度及耐磨性 掌握极限与配合、表面粗糙度和优先数系【培养的能力】通过本单元的学习，掌握机械零件的强度、接触强度及耐磨性，对机械零件设计的概念有清晰的认识。第10单元 连接【教学内容】螺纹参数；螺旋副的受力分析、效率和自锁；机械制造常用螺纹；螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件；螺纹连接的预紧和防松；螺栓连接的强度计算；螺栓的材料和许用应力；提高螺栓连接强度的措施；螺旋传动；滚动螺旋简介；键连接

11、和花键连接；销连接。【教学重点与难点】螺纹连接的基本类型及螺纹紧固件；螺纹连接的预紧和防松；螺栓连接的强度计算；螺栓的材料和许用应力；键连接和花键连接。【基本要求】 了解螺纹的类型和主要参数 理解螺纹联接的类型，特点、预紧和防松 掌握螺栓联接的强度计算和螺栓组的受力分析及设计 了解键联接的类型、特点、应用及工作原理 掌握平键联接剖面尺寸的确定方法和强度计算方法 了解花键联接的类型、特点及选择 了解销联接的类型、特点【培养的能力】通过本单元的学习，掌握螺栓联接的强度计算和螺栓组的受力分析及设计，掌握平键联接剖面尺寸的确定方法和强度计算方法，对连接的类型和概念有清晰的认识。第11单元 齿轮传动【教

12、学内容】轮齿的失效形式；齿轮材料及热处理齿轮传动的精度；直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷；直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算；直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算；设计圆柱齿轮时材料和参数的选取；斜齿圆柱齿轮传动；直齿锥齿轮传动；齿轮的构造；齿轮传动的润滑和效率；圆弧齿轮传动简介。【教学重点与难点】渐开线标准圆柱齿轮外啮合传动的基本理论和设计计算；斜齿圆柱齿轮传动的受力分析、主要参数和基本尺寸计算；一对轮齿的啮合过程，选择斜齿圆柱齿轮传动的主要参数。【基本要求】 了解齿轮传动的特点和类型,齿廓啮合基本定律,渐开线的形成及其性质 深入了解渐开线齿轮的啮合特点、渐开线齿轮传动的正确啮合条件和连续传

13、动的条件 熟悉渐开线标准直齿圆柱齿轮的各部分名称、主要参数和几何尺寸计算 了解渐开线齿轮的加工方法、根切现象、渐开线标准直齿圆柱齿轮不产生根切的最少齿数及变位齿轮简介 理解齿轮轮齿的失效形式及计算准则、标准直齿圆柱齿轮的强度计算 理解斜齿圆柱齿轮传动的特点、受力分析、主要参数、基本尺寸计算和强度计算 了解直齿圆锥齿轮传动的特点与应用、受力分析、主要参数和基本尺寸计算 了解齿轮的结构、材料和齿轮传动的润滑。【培养的能力】通过本单元的学习，掌握直齿圆柱齿轮传动的作用力、计算负荷以及强度计算法，对齿轮传动有清晰的认识。第12单元 蜗杆传动【教学内容】蜗杆传动的特点和类型；圆柱蜗杆传动的主要参数和几何

14、尺寸；蜗杆传动的失效形式、材料和结构；圆柱蜗杆传动的受力分析；圆柱蜗杆传动的强度计算；圆柱蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算。【教学重点与难点】蜗杆传动的主要参数、受力分析；蜗杆传动中蜗轮的旋转方向。【基本要求】 了解蜗杆传动的组成和特点 理解蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算、蜗杆传动中蜗轮的旋转方向和齿面间滑动速度、受力分析、材料选择 了解蜗杆传动的设计计算、蜗杆传动的效率、润滑与热平衡计算【培养的能力】通过本单元的学习，掌握蜗杆传动失效形式及设计准则和常用材料以及受力分析和强度计算，对蜗杆传动有清晰的认识。第13单元 带传动和链传动【教学内容】带传动的类型和应用；带传动的受力分析；带的应力分

15、析；带传动的弹性滑动和传动比；V带传动的计算；V带轮的结构；同步带传动简介；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；链传动的主要参数及其选择；滚子链传动的计算；链传动的润滑和布置。【教学重点与难点】带传动的弹性滑动和传动比；链传动的运动分析和受力分析；滚子链传动的计算。【基本要求】 掌握带传动的工作原理、优缺点及应用范围 了解带传动中各力的关系及应力分布规律 理解影响带传动承载能力及疲劳寿命的因素 掌握带传动参数的正确选择和V带传动的设计计算方法 掌握链传动的工作原理、特点及应用 了解滚子链的标准、规格及结构特点 掌握链传动的运动特性及受力分析 掌握滚子链传动的设计计算方法

16、【培养的能力】通过本单元的学习，掌握带传动参数的正确选择和V带传动的设计计算方法，掌握掌握链传动的运动特性及受力分析，对带传动和链传动有清晰的认识。第14单元 轴【教学内容】轴的功用和类型；轴的材料；轴的结构设计；轴的强度计算；轴的刚度计算；轴的临界转速的概念。【教学重点与难点】轴的结构设计；轴的强度计算；轴的刚度计算。【基本要求】 了解轴的功用、类型、特点及应用 掌握轴的结构设计及强度计算【培养的能力】通过本单元的学习，掌握轴的结构设计及强度计算，对轴的功用、特点及应用有清晰的认识。第15单元 滑动轴承【教学内容】摩擦状态；滑动轴承的结构型式；轴瓦及轴承衬材料；润滑剂和润滑装置；非液体摩擦滑动轴承的计算；动压润滑的基本原理；向心动压轴承的几何关系与承载量的计算；液体动压多油楔轴承与静压轴承简介。【教学重点与难点】非液体摩擦滑动轴承的计算；动压润滑的基本原理；动压润滑的基本原理；向心动压轴承的几何关系与承载量的计算。【基本要求】 了解滑动轴承的类型、特点及应用 掌握径向滑动轴承的典型结构和轴瓦的结构 了解轴瓦的材料及轴承的润滑 掌握不完全液体润滑滑动轴承的设计计算 了解液体动压滑动轴承的设计计算【培养的能力】通过本单元的学习，掌握滑动轴承的典型结构及设计计算，对滑动轴承有清晰的认识。五、教学设