《机械设计基础》课程教学大纲

机械设计基础编码：ME04031Code:ME04031课程名称：机械设计基础CourseTitle:FundamentalsofMachineDesign课程类别：学类核心 Coursecategory:CoreCourseinGeneralCategory学分：4 Credit（s）:4开课单位：机械与运载工程学院OfferingCollege/School:CollegeofMechanical&VehicleEngineering课程描述：该课程是工业工程和工程力学两个专业的学类核心课程，以机械工程图学、工程材料、理论力学、材料力学、互换性与测量技术基础等为前导课程，为后续专业课程学习打下基础。该课程主要包括机构学原理、机械零部件和系统设计等内容，学生需要了解一般机械装置的常见机构分析、通用零部件设计等共性问题，理解常用机构及通用零部件的工作原理及特点，掌握其设计原理及计算方法，并能灵活运用相关标准、规范、手册、图册等进行零部件和简单机械系统的设计。通过学习本课程，学生学会分析机械装置，获得机械设计的基本知识，锻炼和提升工程分析与设计、自主学习与创新、工程表达与交流等多方面能力。Coursedescription:ThiscourseisacorecurriculumforstudentswhomajorinEngineeringMechanicsandIndustrialEngineering.LedbyMechanicalEngineeringGraphics,EngineeringMaterials,TheoreticalMechanics,MechanicsofMaterials,FundamentalsofInterchangeabilityandMeasurementTechnology,thiscourselaysthefoundationforthefollow-upprofessionalcourses.Themaincontentsincludetheoriesofmechanismsanddesignofelementsandmechanicalsystem.Studentsneedtoknowthecommonknowledgeaboutgeneralmachinery,suchasanalysisofcommonmechanismsanddesignofuniversalelements.Also,theyshouldunderstandtheoperatingprinciplesofcommonmechanismsandgeneralparts.Bymasteringthedesignprinciplesandcalculatingmethods,theycanutilizetherelevantstandards,criterions,manualsandatlastodesignmachineelementsandsimplemechanicalsystems.Throughthiscourse,studentscanacquirethebasicknowledgeofmechanicaldesign.Thecoursecanfosterandimprovethestudents'abilitiesinengineeringanalysisanddesign,independentlearningandinnovation,engineeringexpressionandcommunication.一、课程内容课程教学目标设置该课程是为了让工科学生了解机械装置的相关结构和工作原理，获得和提升设计简单机械装置的能力。本课程对学生达到毕业要求有如下贡献：1.具有解决机械工程问题所需的机械设计基础知识及其应用能力（毕业生能力要求1.3）；2.能够运用所学工程知识，设计满足特定需求的机械系统、部件（毕业生能力要求3.2）；3.了解与机械工程相关的技术标准、知识产权、产业政策和法律法规（毕业生能力要求6.1）；4.能够针对机械设计问题撰写报告和设计文稿，进行有效的口头和书面沟通与交流（毕业生能力要求10.1）；5.能够自学与机械设计相关的大量课外知识，养成自主不断学习和适应发展的终身学习能力（毕业生能力要求12.1）。基本教学内容第一章、绪论教学目的与要求：了解本课程所涉及的基本内容；掌握机械系统的基本组成。对应毕业生能力要求1.3。教学重点：机械系统的基本组成；机械、机器、机构、构件、零件等基本概念。教学难点：机器的基本特征。教学内容：机械组成；机构及机构组成；课程涉及的主要内容。学时分配：1～2第二章、机械设计基础知识教学目的与要求：了解机械设计的一般过程、机械零件常用材料及热处理方法、摩擦与润滑、结构工艺性及标准化等基础知识；掌握零件的主要失效形式、设计准则。对应毕业生能力要求1.3、6.1、12.1。教学重点：零件的应力循环特性；零件的主要失效形式、工作能力；零件的设计准则。教学难点：零件的应力循环特性、失效形式。教学内容：机械设计一般过程；零件的主要失效形式和工作能力；零件设计准则；零件的材料及热处理；摩擦与润滑。学时分配：1～2第三章、平面机构基础知识教学目的与要求：掌握平面机构的运动副和构件的概念、分类及符号表达方法；掌握机构的运动简图画法和平面机构自由度计算方法。对应毕业生能力要求1.3。教学重点：运动副和构件的概念、分类及符号表达；平面机构运动简图；平面机构自由度计算。教学难点：机构运动简图的画法；机构自由度计算中复合铰链、虚约束、局部自由度的识别。教学内容：机构中的运动副和构件；平面机构运动简图绘制、自由度计算；速度瞬心法对平面机构进行速度分析。学时分配：3～5第四章、平面连杆机构教学目的与要求：了解平面四杆机构的基本特点及类型；掌握铰链四杆机构三种基本类型的判断条件；掌握四杆机构工作特性参数；掌握图解法设计简单平面四杆机构。对应毕业生能力要求1.3、3.2。教学重点：四杆机构的类型及其判断；四杆机构工作特性。教学难点：曲柄存在的条件；铰链四杆机构基本类型的判断；四杆机构工作特性参数的概念。教学内容：平面连杆机构；平面四杆机构基本类型及其演化机构；平面四杆机构工作特性；平面四杆机构的设计。学时分配：4～5第五章、凸轮机构教学目的与要求：了解凸轮机构类型及运动特点；掌握凸轮机构名词术语；掌握从动件运动规律及特点；掌握反转法设计凸轮轮廓曲线；了解凸轮基本尺寸的确定方法。对应毕业生能力要求1.3、3.2。教学重点：凸轮机构相关术语；从动件常用运动规律；反转法设计凸轮轮廓曲线。教学难点：从动件运动规律的特点；反转法设计凸轮轮廓曲线。教学内容：凸轮机构基本类型、基本术语；从动件常用运动规律；凸轮轮廓曲线设计；凸轮机构基本尺寸确定。学时分配：4～5第六章、齿轮传动教学目的与要求：，了解齿轮传动的特点及分类；掌握直齿圆柱齿轮啮合原理；掌握齿轮传动的设计与分析方法；掌握齿轮加工方法；了解斜齿轮、锥齿轮、蜗杆传动特点和润滑方式。对应毕业生能力要求1.3、3.2、6.1。教学重点：渐开线齿廓的特点；渐开线标准齿轮的基本参数和几何尺寸计算；渐开线齿轮传动的正确啮合条件；齿轮传动的受力分析；直齿圆柱齿轮传动的设计准则和强度计算。教学难点：渐开线齿廓的基本性质；渐开线齿轮啮合传动的受力分析和强度计算；渐开线齿廓的根切现象、最小齿数和变位的概念；斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动、蜗杆传动的特点。教学内容：齿轮传动类型特点；渐开线齿轮及几何尺寸计算、齿轮传动啮合条件；齿轮材料与加工；齿轮传动失效形式设计准则；直齿圆柱齿轮传动设计计算；斜齿轮传动、锥齿轮传动、蜗杆传动；齿轮结构与润滑。学时分配：8～12第七章、轮系教学目的与要求：了解轮系的类型和应用；掌握定轴轮系和周转轮系的传动比计算。对应毕业生能力要求1.3。教学重点：轮系的传动比计算。教学难点：周转轮系传动比计算。教学内容：轮系类型；定轴轮系传动比计算；周转轮系传动比计算。学时分配：3～4第八章、间歇运动机构教学目的与要求：了解间歇运动机构的组成、工作原理。对应毕业生能力要求1.3、12.1。教学重点：间歇运动机构的结构组成、工作原理。教学难点：教学内容：棘轮机构；槽轮机构；不完全齿轮机构。学时分配：1第九章、带传动与链传动教学目的与要求：了解带传动、链传动的类型和工作特点，掌握其工作原理、结构参数、受力和应力分析、设计计算。对应毕业生能力要求1.3、3.2、6.1、12.1。教学重点：带传动和链传动的工作特性、受力分析；带传动应力分析；带传动的设计计算。教学难点：带传动的最大有效拉力分析；带传动的弹性滑动；链传动的多边形效应。教学内容：带传动类型和特点；带传动的受力分析和运动特性；V带设计计算；链传动特点及应用；链传动的运动特性和受力分析。学时分配：7～8第十章、连接教学目的与要求：了解机械连接的基本形式；掌握螺纹连接和键连接的结构和参数；掌握螺纹连接和键连接的受力分析和设计计算。对应毕业生能力要求1.3、3.2、6.1、12.1。教学重点：螺纹的牙型与参数；螺纹连接的类型选择；螺纹连接的防松措施；键连接的选择；螺纹连接和键连接的强度计算。教学难点：螺旋副的自锁；连接用螺纹与传动用螺纹的区别；螺栓组受力分析；受轴向工作力的紧螺栓连接受力与变形关系分析。教学内容：螺纹参数；螺旋副工作原理；螺纹连接的结构设计与计算；键连接和其他连接。学时分配：5～6第十一章、滚动轴承教学目的与要求：了解滚动轴承基本类型；掌握滚动轴承的选择、计算和组合设计。对应毕业生能力要求1.3、3.2、6.1。教学重点：滚动轴承常用类型、代号及特点；滚动轴承设计计算；滚动轴承的组合结构设计。教学难点：基本额定寿命和基本额定动载荷概念；角接触球轴承和圆锥滚子轴承的当量动载荷计算；滚动轴承组合设计。教学内容：滚动轴承类型与代号；滚动轴承的选择与计算；滚动轴承的结构组合设计。学时分配：6～7第十二章、滑动轴承教学目的与要求：了解滑动轴承结构特点类型；掌握非液体润滑滑动轴承设计计算。对应毕业生能力要求1.3、12.1。教学重点：滑动轴承结构特点、类型与材料；非液体润滑滑动轴承设计计算。教学难点：滑动轴承结构与材料；动压轴承工作原理。教学内容：滑动轴承结构特点类型；滑动轴承材料；润滑非液体润滑滑动轴承设计计算；动压轴承工作原理。学时分配：1～2第十三章、轴教学目的与要求：了解轴的功用、类型和材料；掌握轴的结构设计方法；掌握轴的强度计算方法。对应毕业生能力要求1.3、3.2。教学重点：轴的承载与类型分析；轴的结构设计方法和步骤；轴的强度计算。教学难点：轴肩的设计原则；转轴的弯扭合成强度计算。教学内容：轴的类型及材料；轴的结构设计；轴的受力与强度计算。学时分配：3～4第十四章、联轴器离合器制动器教学目的与要求：了解联轴器、离合器和制动器类型及选择方法。对应毕业生能力要求1.3、12.1。教学重点：各种常用联轴器和离合器的结构特点、适用场合及选择原则。教学难点：教学内容：各类联轴器、离合器和制动器。学时分配：1～2二、考核方式总评成绩=课堂成绩+实验成绩+课后习题成绩+大作业训练成绩（含创新实践）+考试成绩。具体比例如下：课堂成绩：10%，主要考察课堂出勤、课堂测验或现场小作业、课堂互动与学习笔记等；对应能力要求1-3、3-2、10-1。实验成绩：5%，主要考察课程实验过程与完成情况；对应能力要求1.3、3.2、10.1、12.1。课后习题成绩：10%，主要考察对课堂知识点的复习、理解和掌握程度；大作业训练成绩：15%，主要考察小组团队协作完成综合性分析与设计课题的情况，包括撰写报告、集体汇报答辩、小班讨论等；对应能力要求1.3、3.2、6.1、10.1、12.1。期中考试成绩：10%，主要考察期中考试情况。对应能力要求1.3、3.2、12.1。期末考试成绩：50%，主要考察期末闭卷考试情况。对应能力要求1.3、3.2、12.1。三、持续改进每个学期进行课程问卷调查、师生信息反馈和教学过程考核。根据这些信息，针对教学过程中具体的不足和教学改革的需要，对本课程教学进行持续改进。四、教材及参考书教材：《机械设计基础》，刘江南、郭克希主编，湖南大学出版社。参考书：1.爱课程网站国家精品资源共享课《现代机械设计基础》课程资源；2.《机械设计基础》，杨可桢等主编，高等教育出版社；3.《机械设计基础课程设计指导书》，王昆主编，高等教育出版社；4.各类机械设计手册、图册；5.常用机械设计软件工具书。五、教学手段以课堂教学（含小班讨论）为主，结合自学、小组大作业和实验教学。课堂教学由老师以多媒体、板书、模型演示等方式进行讲解，将基本概念、基本