《机械设计基础A》2课程教学大纲

《机械设计基础A》教学大纲课程英文名FundamentalsofMechanicalDesignA课程代码A0803K12学分5总学时80理论学时70实验/实践学时10课程类别学科基础课课程性质必修先修课程《工程图学》、《金工实习》、《工程力学》等适用专业测控技术与仪器专业、热能与动力工程、机械电子、试点班等开课学院机电工程学院一、课程地位与课程目标（一）课程地位《机械设计基础（A）》是测控技术与仪器、热能与动力工程等专业重要的技术基础课，主要研究机械中常用机构和通用零件的工作原理、结构特点、基本设计理论与设计方法，以及机械设计中常用金属材料的性能及热处理方法。（二）课程目标1.使学生掌握常用金属材料的性能、特点、用途与选用原则及热处理方法，结合我国在历史上以及新中国成立后在材料科学的历史成就以及最新进展，建立民族自信以及文化自信。2.使学生掌握常用机构的工作原理、特点、功能、应用和基本设计理论与设计方法，结合我国在新中国成立后利用反求技术赶超英美的最新进展，激发学生的爱国热情。3.使学生掌握常用机械零件和机械结构的作用和基本原理、特点及其应用。4.使学生得到机械设计的初步训练，初步具备一定的机械设计能力。二、课程目标达成的途径与方法以课堂教学为主，实验教学为辅。1.课堂教学主要讲解常用金属材料的性能、特点、用途与选用原则及热处理方法；讲解常用机构的工作原理、特点、功能、应用；讲解常用机构的基本设计理论与设计方法。通过实例的讲解，使同学们更好地掌握常用机械零件和机械结构的作用和基本原理、特点及其应用，提高学生对机械设计的学习兴趣，培养学生熟练运用所学知识的能力、收集和提炼信息的能力以及解决实际问题的能力。课堂教学尽量引入互动环节，使同学们能更好地融入课堂教学，提高教学效果。2.实验教学主要通过特定试验使学生对理论学习中涉及相关知识进行实践操作，从而更深刻地领悟相关知识。三、课程目标与相关毕业要求的对应关系课程目标课程目标对课程归属专业毕业要求的支撑程度毕业要求1毕业要求2毕业要求4课程目标1HHM课程目标2HHM课程目标3HHM课程目标4MMM注：1.支撑强度分别填写H、M或L（其中H表示支撑程度高、M为中等、L为低）；2.毕业要求须根据课程所在专业培养方案进行描述。四、课程主要内容与基本要求知识点主要内容基本要求第1章工程材料绪论①了解材料的发展历史、发展现状与发展趋势L1②了解材料选择在机械设计中的重要性L1第2章金属材料的主要性能①掌握金属材料的机械性能与物理、化学性能识符的定义L2②熟练掌握强度、塑性、硬度、韧性与密度、熔点、导电性、导热性的含义与影响因素；L3③了解金属材料的工艺性能L1第3章金属与合金的基本理论①掌握金属的结晶特点与性能的关系L2②掌握结晶过程及其影响因素L2③熟练掌握铁碳合金状态图建立方法与其在实际应用中的作用L3第4章钢的热处理①掌握钢在加热和冷却时的组织转变L2②熟练掌握钢的普通热处理方法与表面热处理方法及其对改善零件性能的作用L3③了解钢的热处理新工艺L1第5章金属材料①掌握碳钢、合金钢与铸佚的种类、性能、结构特点与应用L2②了解有色金属的性能与应用L1第6章常用材料的选用①掌握常用零件的选材原则L2第7章机械设计基础绪论①了解我国及发达国家机械设计与制造行业的发展现状L1②理解机械、机器、机构、构件、零件等区别与联系L1③了解本课程的主要研究内容和机械设计的基本要求和一般过程L1第8章平面机构的自由度和速度分析①掌握运动副的概念及其分类L2②掌握机构运动简图的绘制L3③熟练掌握平面机构自由计算公式的推导过程与平面机构自由度计算L3④深刻理解复合铰链、局部自由度、虚约束定义以及计算自由度时的注意事项L3eq\o\ac(○,5)掌握速度瞬心的定义及简单应用L2第9章平面连杆机构①掌握平面铰链四杆机构的类型、组成、特点与应用L2②熟练掌握连杆机构的四个主要特性：四杆机构有整转副的条件、急回运动；死点位置；压力角和传动角L3③熟练掌握平面四杆机构的设计方法L3④了解导杆机构、摇块机构、定块机构、偏心轮机构的性质、特点及应用L1第10章凸轮机构①了解凸轮机构的应用和类型L1②理解凸轮从动件的常用运动规律L2③掌握压力角与凸轮机构尺寸、作用力的关系L2④熟练掌握凸轮轮廓的设计方法，要求学生能够正确画出凸轮压力角、推程运动角、回程运动角、基圆、远休止角、近休止角L3第11章齿轮机构①了解齿轮机构的特点与类型L1②掌握齿廓实现定角速比传动的条件L2③掌握渐开线齿廓的五个重要性质；掌握齿轮各部分名称L2④熟练掌握渐开线标准齿轮的基本尺寸计算和渐开线标准齿轮的正确、连续、无侧障啮合条件L3eq\o\ac(○,5)理解重合度的概念L2eq\o\ac(○,6)掌握渐开线齿轮的切齿原理L2eq\o\ac(○,7)了解齿轮根切、最少齿数及变位齿轮的概念；L1eq\o\ac(○,8)掌握解斜齿轮、锥齿轮的基本特点L2第12章轮系①熟练掌握定轴轮系传动比的计算L3②熟练掌握周转轮系的传动比计算L3③熟练掌握复合轮系传动比的计算L3④了解轮系的应用L1第13章间歇运动机构①了解棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构的特点及应用。L1②掌握棘轮机构、槽轮机构的运动特性；L2第14章机械零件设计概论①了解机械零件设计计算的共性问题L1②理解机械零件强度、接触强度L2③理解机械零件的磨损类型L2④掌握机械制造中常用材料的性质及使用场合L2第15章联接①掌握螺纹的基本参数L2②熟练掌握螺旋副的受力分析、效率和自锁L3③了解常用的螺纹类型与螺纹联接基本类型L1④掌握螺纹联接预紧及防松措施L2eq\o\ac(○,5)熟练掌握螺栓联接的强度计算L3eq\o\ac(○,6)掌握提高螺栓联接强度的措施L2eq\o\ac(○,7)了解螺旋传动L1eq\o\ac(○,8)了解键联接和花键联接L1eq\o\ac(○,9)了解销联接L1第16章齿轮传动①掌握齿轮的失效形式、失效原因L2②了解齿轮传动的精度L1③熟练掌握圆柱齿轮传动的受力分析（直齿、斜齿、锥齿）L3④熟练掌握直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度的计算L3eq\o\ac(○,5)熟练掌握直齿圆柱齿轮传动的齿根弯曲强度的计算L3eq\o\ac(○,6)熟练掌握斜齿轮、锥齿轮传动强度设计L3eq\o\ac(○,7)了解齿轮的基本构造L1eq\o\ac(○,8)了解齿轮传动的润滑和效率L1第17章蜗杆传动①了解蜗杆传动的特点和类型L1②掌握蜗杆传动的主要参数和几何尺寸L2③掌握蜗杆传动的失效形式、材料、结构L2④熟练掌握蜗杆传动的受力分析与强度计算L3eq\o\ac(○,5)了解蜗杆传动的效率、润滑和热平衡L1第18章带传动①了解带传动的类型和应用L1②熟练掌握带传动的受力分析L3③熟练掌握带的应力分析L3④理解带传动的弹性滑动和打滑的区别L2eq\o\ac(○,5)熟练掌握普通V带的计算L3第19章轴①掌握轴的分类及功用L2②了解轴的材料L1③熟练掌握轴的结构设计与强度计算L3第20章滑动轴承①掌握滑动轴承的特点、适用场合、结构型式L2②了解滑动轴承轴瓦及轴承衬材料L1③掌握非液体摩擦滑动轴承的计算L2第21章滚动轴承①了解滚动轴承的基本类型和特点L1②熟练掌握轴承的代号L3③熟练掌握轴承的选择计算L3④掌握滚动轴承的润滑和密封L2eq\o\ac(○,5)熟练掌握滚动轴承的组合设计L3第22章联轴器、离合器、制动器的类型及应用①了解联轴器、离合器、制动器的类型、特点和应用L1第23章弹簧①了解弹簧的功用和类型L1②掌握圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的应力与变形L2③了解其它常用类型弹簧的功用L1基本要求：L1-理解，L2-掌握，L3-熟练掌握五、课程学时安排？？？？课程目标3、4？？章节号教学内容学时分配学生任务对应课程目标作业要求自学要求讨论第1章第2章1.1材料概述1.2工程材料分类1.3工程材料发展趋势2.1静载下金属材料的力学性能2.2动载和高温下金属材料的力学性能2.3金属材料的物理、化学和工艺性能2P12(2,6,7)课前自学工程材料概述以及金属材料的主要性能1第3章3.1金属的晶体结构与结晶体3.2实际金属的结构3.3金属的结晶2P19(2，4,5,9)课前自学基本的金属晶体结构与结晶1第4章4.1合金的相结构4.2二元合金状态图的建立4.3铁碳合金的结构和相图2P32(1,3，8)课前自学金属的结晶特点与性能的关系；了解结晶过程及其影响因素；预习铁碳合金状态图建立方法与其在实际应用中的作用1第5章5.1钢在加热时的组织转变5.2钢在平衡冷却时的组织转变2P54(3,4)课前自学钢在加热和冷却时的组织转变15.3钢的常用热处理工艺5.4钢的表面热处理工艺5.5钢的热处理新工艺简介5.6热处理工艺简介2P54(6,10)课前自学钢的普通热处理方法与表面热处理方法及其对改善零件性能的作用1第6章6.1工业用钢6.2铸铁6.3有色金属2P75(3，7)课前自学碳钢、合金钢与铸佚的种类、性能、结构特点与应用；了解有色金属的性能与应用16.4非金属材料简介6.5常用零件材料的选用2P75(19,20)课前自学非金属材料简介1第7章第8章7.1机械设计基础绪论8.1运动副及其分类8.2平面机构运动简图20-1，0-21-1，1-21-3课前自学机械设计基础概述以及平面机构的运动副和平面机构运动简图2,3第8章8.3平面机构的自由度21-5，1-61-7，1-91-10,1-111-12课前自学平面机构的自由度和速度分析2,38.4速度瞬心及其在机构速度分析上的应用21-141-16课前自学瞬心概念以及速度分析2,3第9章9.1铰链四杆机构的基本类型及其应用9.2铰链四杆机构的基本特性9.3平面四杆机构的设计22-1，2-22-3，2-72-8，2-10课前自学平面连杆机构的分类及演化2,3第10章10.1凸轮机构的应用和类型10.2从动件的常用运动规律23-1课前自学凸轮机构的应用和类型以及从动件的常用运动规律2,310.3凸轮机构的压力角10.4图解法与解析法设计凸轮轮廓23-2课前自学凸轮机构的压力角基本概念及特性以及图解法设计凸轮轮廓2,3第11章11.1齿轮机构的特点和类型11.2齿廓实现定角速度的传动条件11.3渐开线齿廓11.4齿轮各部分名称及标准齿轮的基本尺寸24-1，4-2课前自学齿轮机构的特点和类型及其定传动比的条件2,311.5渐开线标准齿廓的啮合11.6渐开线标准齿轮的切齿原理11.7根切、最小齿数及变位齿轮24-5，4-7课前自学齿轮的切齿原理、根切现象以及避免根切现象的最小齿数2,311.8平行轴斜齿轮机构11.9圆锥齿轮机构24-10，4-11课前自学斜齿圆柱齿轮以及圆锥齿轮特性2,3第12章12.1轮系的类型12.2定轴轮系与周转轮系及其传动比25-2课前自学轮系的分类以及定轴轮系与周转轮系的传动比计算公式2,312.3复合轮系及其传动比12.4轮系的应用25-5，5-95-10课前自学复合轮系及其传动比计算公式；轮系的作用2,3第13章13.1棘轮机构13.2槽轮机构13.3不完全齿轮机构13.4凸轮间歇运动机构26-1，6-2课前自学间歇运动机构的分类及各自特点2,3第14章14.1机械零件设计概述14.2机械零件的强度、接触强度、耐磨性14.3机械制造常用材料及其选择14.4公差与配合、表面粗糙度和优化系数14.5机械零件的工艺性及标准化29-6课前自习机械零件设计计算的共性问题4第15章15.1螺纹参数15.2螺旋副的受力分析、效率和自锁210-2，10-3课前预习螺纹的基本参数；螺旋副的受力分析、效率和自锁415.3机械制造常用螺纹15.4螺纹联接的基本类型及螺纹紧固件15.5螺纹联接的预紧和防松15.6螺纹联接的强度计算210-6课前预习了解常用的螺纹类型与螺纹联接基本类型。自习螺纹联接预紧及防松措施；熟悉螺栓联接的强度计算415.7螺栓的材料和许用应力15.8提高螺栓联接强度的措施15.9螺旋传动、15.10滚动螺旋简介15.11键联接和花键联接销连接15.12销联接210-10课前预习提高螺栓联接强度的措施；了解螺旋传动；了解键联接和花键联接；了解销联接。4第16章16.1轮齿的失效形式16.2齿轮材料及热处理16.3齿轮传动的精度211-2，11-5课前预习齿轮的失效形式、失效原因；了解齿轮传动的精度416.4直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷16.5直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算16.6直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算211-7课前预习圆柱齿轮传动的受力分析以及直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度的计算和齿根弯曲强度的计算416.7斜齿圆柱齿轮传动16.8齿轮的构造16.9齿轮传动的润滑和效率211-8，11-9课前预习斜齿轮、锥齿轮传动强度设计；了解齿轮的基本构造；了解齿轮传动的润滑和效率4第17章17.1蜗杆传动的特点和类型17.2圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸17.3蜗杆传动的受力分析及强度计算17.4蜗杆传动的效率、润滑和热平衡212-2，12-312-5，12-6课前预习了解蜗杆传动的特点和类型、蜗杆传动的主要参数和几何尺寸、蜗杆传动的失效形式、材料、结构、蜗杆传动的受力分析与强度计算、蜗杆传动的效率、润滑和热平衡4第18章18.1带传动的类型和应用18.2带传动的受力分析18.3带传动的应力分析18.4V带传动的计算和V带的结构2画带传动应力图课前预习了解带传动的类型和应用、带传动的受力分析、带的应力分析；理解带传动的弹性滑动和打滑的区别；自习普通V带的计算418.5同步带传动简介18.6链传动特点、运动分析与受力分析18.7主要参数计算及选择18.8链传动的润滑与布置213-2，13-413-6，13-9课前预习了解链传动的特点和应用4第19章19.1轴的功用和类型19.2轴的材料和结构设计214-2课前预习了解轴的分类及功用；了解轴的材料以及结构设计419.3轴的强度和刚度计算19.4轴的临界转速的概念214-4课前预习了解轴的强度计算以及临界转速4第20章20.1摩擦状态20.2滑动轴承的结构形式20.3轴瓦及轴承衬材料20.4润滑剂和润滑装置20.5动压润滑的基本原理215-1，15-3课前预习了解滑动轴承的特点、适用场合、结构型式；了解滑动轴承轴瓦及轴承衬材料以及非液体摩擦滑动轴承的计算4第21章21.1滚动轴承的基本类型和特点21.2滚动轴承的代号和选择计算21.3滚动轴承的润滑和密封21.4滚动轴承的组合设计216-1，16-216-4课前预习了解滚动轴承的基本类型和特点；了解轴承的代号、滚动轴承的润滑和密封、滚动轴承的组合设计4第22章第23章22.1各种类型联轴器、离合器、制动器的功用、工作原理、结构特点23.1弹簧的功用和类型23.2圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的应力与变形23.3弹簧制造、材料和许用应力23.4圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的设计23.5其它弹簧简介217-118-1,18-3课前预习了解联轴器、离合器、制动器的类型、特点和应用。了解弹簧的功用和类型；预习圆柱螺旋拉伸、压缩弹簧的应力与变形；了解其它常用类型弹簧的功用4四、实践环节及基本要求序号实验项目名称学时基本要求学生任务实验性质实验类别1金相实验2了解金属材料金相组织通过电子显微镜金属材料金相组织验证选做2热处理实验2了解常用热处理通过试验了解常用的热处理验证必做3平面机构运动简图测绘2掌握简单机构简图的绘制通过观察和测量简单机构的机构运动简图验证必做4齿轮范成实验2掌握齿轮范成原理；理解齿轮根切原因。通过观察和绘制掌握齿轮范成原理，并