《机械设计基础》课程标准

PAGE《机械设计基础》课程标准课程编号：英文名称：FundamentalsofMechanicDesign预修课程：高等数学、理论力学、材料力学、工程制图基础、制造工程基础学时安排：70学时，其中讲授60学时，实验8学时，考核2学时。学分：3.5一、课程概述（一）课程性质地位本课程是机电控制大类学员的一门技术基础课。它在教学计划中起承上启下的作用，占有十分重要的地位。本课程所起的作用，一方面是将理论力学等先修课程基本知识进行延拓深化和具体应用，另一方面又为学习自动武器原理等后续课程打好理论基础。本课程的任务是使学员掌握常用机构和通用零部件设计的基本理论，基本知识和基本技能，为日后正确使用和维护部队的武器装备打下坚实的基础。（二）课程基本理念本课程的课堂教学侧重于常用机构和通用零部件设计的基本理论和方法介绍，通过多媒体三维模型动画和实物演示、开设简单机械装置创新组合设计实验、布置适量的设计性作业，鼓励参与机械创新设计大赛等多种辅助性和实践性教学手段，达到培养学员运用理论指导实践、掌握机械设计基本原理和方法，激发创新意识和潜能、具备简单机械设计技能的目标。（三）课程设计思路本课程由课堂教学、作业、实验、课外机械创新设计竞赛活动等教学环节组成，它们环环相扣，联系密切，目标一致，各有侧重。1．本课程课堂教学内容包括常用机构和通用零部件两大部分。其中常用机构部分主要介绍常用机构的组成、运动原理和设计方法；通用零部件部分主要讨论其结构特点、应用场合和设计方法。2．实施课堂教学主要以教员讲授为主，重点介绍常用机构和通用零部件的基本概念、基本知识、基本理论和设计方法。采用多媒体CAI教学手段，充分发挥已建成的《武器装备案例教学资源库》的作用，结合章节内容，有针对性地穿插典型机构和通用零部件在武器装备中的应用案例，以加深学员对机械的感性认识。3．通过完成所布置的作业达到检验学生掌握课程基本理论知识熟练程度之目的。4．开设实验课的目的是巩固和加深学员对课堂讲授理论知识的理解和应用能力。5．鼓励学员积极参与各种级别的机械创新设计竞赛活动，以提高学员综合素质。整个教学工作围绕：“运动原理—结构特点—典型案例—工作性能—设计原则—综合训练—工程应用”这条教学主线依次展开进行。二、课程目标（一）知识与技能本课程旨在使学生获得机械系统方案设计方面的基础知识、基本思想和基本方法技能，培养学生利用所学知识解决本专业领域问题或部队武器装备使用、试验、训练、维修保养、改进等实际问题的思维方式和初步能力，为进一步学习自动武器原理等后续课程相关新知识、新技术,打下必要的基础。要求学员掌握以下知识与技能：1．掌握平面机构运动简图的绘制方法和运用能力；2．掌握常用机构的结构、特性等基本知识，并初步具有选用和分析基本机构的能力；3．掌握通用零件的工作原理、特点、应用和简单设计计算方法，并初步具有选用和分析简单机械传动装置的能力；4．掌握有关的实验方法、具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力；5．确立创新设计意识，掌握创新设计方法。（二）过程与方法课堂教学、课外辅导相结合；案例与实物观察相结合；理论与设计实例相结合。（三）情感态度与价值观通过本课程的教学，除使学员获得必要的学科方面基础知识、专业技能和分析解决实际问题的能力外，还将使他们加深对本课程在部队装备现代化建设中地位的认识，增强他们应用所学知识与技能服务军队、献身国防的责任感、使命感、自觉性和自信心。同时，通过课程各教学环节的严格要求和教育训练，将培养学员一丝不苟、严谨求实的工作作风和独立思考、自主创新的科学精神。三、内容标准绪论主要内容：1．课程研究的对象和内容；2．课程在教学中的地位；3．机械设计的基本要求和一般过程；4．现代机械设计的常用方法；5．我校学员参加全国性学科竞赛获奖作品简介。教学重难点：本课程常用的基本概念。教学要求：1．理解本课程研究对象、内容；2．了解机械设计的一般过程和现代机械设计的常用方法。第1章平面机构的自由度和速度分析第一节运动副及其分类主要内容：1．运动副和运动副元素的基本概念；2．回转副、移动副、高副；3．运动副分类，低副与高副。教学重难点：低副与高副的特征。教学要求：熟悉运动副及其分类。第二节平面机构运动简图主要内容：构件与机构的自由度、运动副的约束、机构运动简图。教学重难点：运动副的约束与自由度之间的关系；机构运动简图。教学要求：熟悉约束与自由度之间的关系；掌握平面机构运动简图的绘制方法。第三节平面机构自由度的计算主要内容：平面机构自由度的计算公式；虚约束。教学重难点：虚约束存在的判别方法；自由度的计算公式的灵活应用。教学要求：掌握存在虚约束时的平面机构自由度的计算方法。第四节速度瞬心及其在机构速度分析中的应用主要内容：速度瞬心及其求法；瞬心在速度分析中的应用。教学重难点：速度瞬心位置的确定。教学要求：掌握简单机构的速度分析方法。第2章平面连杆机构第一节铰链四杆机构的基本型式和特性主要内容：铰链四杆机构的基本类型；铰链四杆机构的特性：急回运动、压力角与传动角、机构的死点位置。教学重难点：铰链四杆机构的特性。教学要求：熟悉铰链四杆机构的三种基本型式；掌握链四杆机构特性的确定方法。第二节铰链四杆机构有整转副的条件主要内容：铰链四杆机构存在整转副的条件，曲柄存在条件。教学重难点：曲柄存在条件。教学要求：掌握铰链四杆机构曲柄存在的判别方法。第三节铰链四杆机构的演化主要内容：平面四杆机构的基本形式；平面四杆机构的演化形式。教学重难点：平面四杆机构的演化方法。教学要求：掌握铰链四杆机构及其演化机构的运动特性、应用场合与选用原则。第四节平面四杆机构的设计主要内容：图解法设计四杆机构；解析法设计四杆机构；实验法设计四杆机构。教学重难点：图解法和解析法设计四杆机构。教学要求：掌握按给定的行程速比系数K图解设计三类四杆机构的方法；掌握按给定的连架杆位置设计铰链四杆机构的方法。第3章凸轮机构第一节凸轮机构的应用和分类主要内容：凸轮机构的应用；凸轮机构的分类。教学重难点：凸轮机构的运动形式及应用。教学要求：了解凸轮机构的常用类型。第二节从动件的基本运动规律主要内容：等速运动规律；等加速、等减速运动规律；简谐运动规律。教学重难点：运动规律数学表达式的推导。教学要求：了解三种常用运动规律的运动特性。第三节凸轮机构的压力角主要内容：压力角与作用力的关系；压力角与凸轮机构尺寸的关系。教学重难点：压力角计算公式得推导。教学要求：掌握凸轮机构正确偏置方法。第四节凸轮轮廓曲线的设计方法主要内容：1．凸轮轮廓曲线的设计的基本原理；2．用解析法设计凸轮的轮廓曲线。教学重难点：1．反转法设计凸轮轮廓曲线的原理；2．凸轮设计中应注意的问题。教学要求：掌握解析法设计凸轮轮廓曲线的步骤及具体方法。第4章齿轮机构第一节渐开线齿廓主要内容：齿轮机构的特点及类型；齿廓实现定角速比传动的条件；渐开线的形成及其特性；渐开线齿廓满足定角速比传动的条件。教学重难点：渐开线的特性。教学要求：了解齿轮机构的类型、熟渐开线悉齿廓的特性。第二节渐开线标准齿轮传动基本尺寸主要内容：齿轮各部分的名称和符号；渐开线齿轮的基本参数；渐开线齿轮各部分的几何尺寸。教学重难点：模数和压力角是决定齿轮齿廓形状和尺寸关键参数。教学要求：熟记齿轮轮齿几何尺寸计算公式。第三节渐开线标准齿轮的啮合主要内容：正确啮合条件；标准中心距；重合度。教学重难点：正确啮合条件的推导。教学要求：理解直齿圆柱齿轮的正确啮合条件；掌握传动比计算的多种表达形式。第四节渐开线齿廓的切齿原理主要内容：成形法切制原理；范成法切制原理；根切和最少齿数；齿轮变位及其齿厚的确定。教学重难点：范成法加工时齿廓包络原理。教学要求：理解包络原理和标准齿轮、熟记不根切最少齿数、了解齿轮变位的概念。第五节平行轴斜齿齿轮机构主要内容：斜齿轮啮合的共轭齿廓曲面；斜齿轮各部名称和几何尺寸计算；斜齿轮的重合度；斜齿轮的当量齿数；斜齿轮传动的主要优缺点。教学重难点：斜齿轮端面参数与法面参数之间的关系、轴向重合度计算。教学要求：了解斜齿轮的优缺点，掌握轴向重合度计算方法。第六节圆锥齿轮机构主要内容：圆锥齿轮概述；背锥与当量齿数；几何尺寸计算。教学重难点：当量齿数的确定。教学要求：了解锥齿轮的传动原理以及应用。第5章轮系第一节轮系传动比的计算主要内容：齿轮系及其分类；定轴轮系的传动比的计算；周转轮系的传动比的计算；复合轮系的传动比的计算。教学重难点：周转轮系的传动比计算的转化原理。教学要求：掌握各种轮系传动比计算方法。第二节轮系的功用与特殊行星传动主要内容：1．轮系的功用；2．渐开线少齿差行星减速器；3．摆线针轮减速器；4．谐波齿轮传动。教学重难点：少齿差行星传动的原理。教学要求：了解各种少齿差行星传动的应用。第6章间歇运动机构第一节棘轮机构主要内容：棘轮机构的工作原理；棘爪工作条件；几何尺寸及齿形的绘制。教学重难点：棘爪齿偏角的确定。教学要求：1．了解棘轮机构的类型、结构以及在武器装备中的应用；2．掌握棘轮机构的工作原理和运动特点。第二节槽轮机构主要内容：1．槽轮机构的工作原理；2．槽轮机构的主要参数。教学重难点：运动特性系数。教学要求：1．了解槽轮机构的类型、结构以及在武器装备中的应用；2．掌握槽轮机构的工作原理和运动特点。第7章机械运转速度波动的调节第一节速度波动调节的目的和方法主要内容：1．周期性速度波动及调节方法；2．非周期性速度波动及调节方法。教学重难点：周期性速度波动的原因。教学要求：了解速度波动的调节方法。第二节飞轮设计的近似方法主要内容：1．机械运转的平均速度和不均匀系数；2．飞轮设计的基本原理；3．最大盈亏功的确定。教学重难点：用能量指示图确定最大盈亏功Amax。教学要求：掌握最大盈亏功Amax的求法；飞轮转动惯量JF的近似计算方法。第8章回转体的平衡第一节回转体平衡计算主要内容：机械平衡的目；质量分布在同一回转面内的平衡计算；质量分布不在同一回转面内的平衡计算。教学重难点：双面平衡的原理与计算方法。教学要求：掌握不平衡量的计算方法；了解静平衡和动平衡实验方法。第二节回转体的平衡实验主要内容：静平衡实验法；动平衡实验法。教学重难点：动不平衡质量方位的确定。教学要求：了解静平衡和动平衡实验方法。第9章机械零件设计概论第一节机械零件的强度主要内容：机械零件设计概述；应力的种类；静应力下的许用应力；变应力下的许用应力；安全系数；机械零件的接触强度；机械零件的耐磨性。教学重难点：疲劳失效与疲劳曲线。教学要求：掌握许用应力的确定方法。第二节零件材料的选择主要内容：金属材料；非金属材料。教学重难点：常用材料的选取。教学要求：掌握材料选取原则。第三节零件的精度、工艺性与标准化主要内容：公差与配合；表面粗糙度；优先数系；零件的工艺性；标准化。教学重难点：精度等级的选取。教学要求：1．理解零件的精度概念；2．了解零件的工艺性和标准化。第10章联接第一节螺纹的基本知识主要内容：螺纹的基本参数；螺旋副的受力分析；螺旋副的效率与自锁；机械制造螺纹。教学重难点：螺旋副的受力分析。教学要求：熟悉螺纹参数；掌握受力分析方法。螺纹联接主要内容：螺纹联接的基本类型；螺纹紧固件；螺纹拧紧力矩计算；螺纹联接的防松。教学重难点：螺纹拧紧力矩计算。教学要求：熟悉螺纹联接的类型；掌握螺纹拧紧力矩计算。第三节螺纹联接的强度计算主要内容：松螺纹联接；紧螺纹联接；螺栓材料与许用应力；提高螺栓联接强度的措施。教学重难点：受轴向载荷的螺栓联接的设计计算教学要求：掌握螺栓联接强度计算方法；了解提高螺栓联接强度的措施。第四节螺旋传动主要内容：耐磨性计算；2．螺杆强度校核；3．螺杆稳定性的校核；4．螺纹牙强度的校核；5．滚动螺旋。教学重难点：螺纹的校核计算。教学要求：掌握各类校核计算方法。第五节键联接和销联接主要内容：键联接的类型；平键联接的强度计算；花键联接；销联接。教学重难点：键联接的强度计算。教学要求：了解键联接和销联接的类型、掌握。第11章齿轮传动第一节齿轮的失效、材料和传动精度主要内容：齿轮的失效形式；齿轮材料及热处理；齿轮传动精度。教学重难点：齿轮的失效机理。教学要求：理解齿轮的失效机理，熟悉传动精度。第二节齿轮强度计算主要内容：1．直齿圆柱齿轮传动的作用力及计算载荷；2.直齿圆柱齿轮传动的齿面接触强度计算；3.直齿圆柱齿轮传动的轮齿弯曲强度计算；4.斜齿圆柱齿轮传动的强度计算；5．圆锥齿轮传动的强度计算。教学重难点：1．计算载荷的确定；2.轮齿强度计算。教学要求：掌握渐开线直齿、斜齿圆柱齿轮的受力分析和强度计算方法。第12章蜗杆传动第一节蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算主要内容：1．蜗杆传动的特点、类型、材料以及结构；2.蜗杆传动的主要参数；3.蜗杆传动的几何尺寸计算。教学重难点：主要参数和几何尺寸计算。教学要求：了解蜗杆传动的类型、特点、应用、材料和结构；熟记基本计算公式。第二节蜗杆传动的受力分析和强度计算主要内容：1．蜗杆传动的失效形式、材料以及结构；2.蜗杆传动的受力分析；3.蜗杆传动的强度计算。教学重难点：蜗杆传动的受力分析强度计算。教学要求：掌握蜗杆传动的受力分析和强度计算。第13章带传动和链传动第一节带传动主要内容：带传动的类型及应用；带传动的受力分析与应力计算；弹性滑动和传动比；普通V带强度计算；带轮的结构。教学重难点：带传动的设计计算。教学要求：了解带传动的工作原理与传动特点、掌握设计方法。第二节链传动主要内容：链条与链轮；运动分析与受力分析；链传动的主要参数及其选择；滚子链传动的计算。教学重难点：链传动设计计算。教学要求：掌握链传动的工作原理与传动特点、掌握设计方法。第14章轴第一节轴的结构设计主要内容：1．轴的功用、类型；2.轴的材料及其热处理；3.轴的结构设计。教学重难点：轴上零件的装配与轴的结构设计。教学要求：了解轴的功用和类型，掌握轴的结构设计原则。第二节轴的强度计算主要内容：按扭转强度计算；按弯扭合成强度计算；轴的刚度计算。教学重难点：轴的强度计算方法。教学要求：掌握轴的强度计算方法。第15章滑动轴承第一节滑动轴承的润滑、摩擦与结构设计主要内容：1.滑动轴承的润滑与摩擦状态结构设计；2.滑动轴承的结构型式；3.轴瓦及轴承材料；4.润滑剂和润滑装置。教学重难点：滑动轴承的摩擦状态与主要结构型式。教学要求：掌握滑动轴承的特点及应用。第二节滑动轴承的设计计算主要内容：1．非液体滑动摩擦滑动轴承的计算；2.动压润滑的基本原理；3.液体动压多油揳轴承简介。教学重难点：动压润滑承载原理。教学要求：了解滑动轴承的计算方法。第16章滚动轴承第一节滚动轴承的类型和代号主要内容：1．滚动轴承的基本类型和特点；2.滚动轴承的代号。教学重难点：轴承代号。教学要求：了解滚动轴承的类型，熟记轴承代号。第二节滚动轴承的选择计算主要内容：1．滚动轴承的实效形式；2.滚动轴承的寿命；3．当量载荷计算；4．角接触向心轴承轴向载荷计算；5．滚动轴承的静载荷计算。教学重难点：轴承的轴向载荷计算。教学要求：掌握滚动轴承的寿命的计算方法。第三节滚动轴承的组合设计主要内容：1．滚动轴承的润滑；2.滚动轴承的密封；3．滚动轴承的组合设计。教学重难点：轴承的固定和调整方法。教学要求：掌握滚动轴承的组合设计方法。第17章联轴器、离合器、制动器第一节联轴器主要内容：联轴器的类型和应用；固定式刚性联轴器；可移式刚性联轴器；弹性联轴器。教学重难点：各种联轴器的特点及应用领域。教学要求：1．了解联轴器的工作原理和应用特点；2.掌握联轴器的主要类型和选用原则。第二节离合器主要内容：牙嵌离合器；圆盘摩擦离合器；磁粉离合器；定向离合器。教学重难点：各种离合器的特点及应用领域。教学要求：1．了解离合器的工作原理和应用特点；2.掌握离合器的主要类型和选用原则。第三节制动器主要内容：1．块式制动器；2.带式制动器。教学重难点：制动器的特点及应用。教学要求：了解制动器的工作原理和应用特点。第18章弹簧第一节圆柱形螺旋弹簧特性主要内容：1．弹簧的功用和类型；2.圆柱形螺旋压缩、拉伸弹簧应力与变形；3.弹簧的制造、材料和许用应力。教学重难点：1．弹簧的特性曲线；2.弹簧许用应力的确定。教学要求：了解弹簧的类型、应力与变形之间的关系。第二节圆柱形螺旋弹簧的设计主要内容：结构尺寸和特性曲线；设计计算步骤。教学重难点：圆柱形螺旋压缩、拉伸弹簧的设计。教学要求：掌握圆柱形螺旋压缩和拉伸弹簧的设计方法。实验教学部分教学目的：机械设计基础课程是一门与工程实践紧密结合的技术基础课，除了课堂讲授理论知识之外，还必须完成实验教学环节，其目的是进一步加深学员对课堂理论知识的理解，掌握常用机构和通用零部件设计的基本理论、分析与设计方法，树立实事求是的科学态度，培养理论联系实际的工作作风、严谨认真的工程素养，激发视野开阔的创新思维，使学员初步掌握应用书本理论指导解决工程实际问题的方法，强化动手实践能力。本课程包含以下四组实验：教学内容：机构运动简图测绘实验；齿轮参数测量与范成法切齿原理实验；典型轴系部件拆装与零件测绘实验；机械传动系统运动