《机械原理与机械设计》教学大纲

《机械原理与机械设计》教学大纲

《机械原理》课程教学大纲

课程编号：2010405

学时：64

学分：4

授课学院：机械工程学院

适用专业：机械类

教材：《机械原理与机械设计》（上册）第二版，张策主编，机械工业出版社，2011

一、课程的性质、目的和任务

《机械原理》是机械类各专业的一门主干技术基础课程。它在培养学生的机械设计

能力和创新能力所需的知识、能力和素质结构中，占有十分重要的地位。

本课程的任务是使学生学习掌握机构学和机器动力学的基本理论、基本知识和基本

技能，学会常用机构的分析和综合方法，并具有进行机械系统设计的初步能力。

在培养高级机械工程技术人才的全局中，本课程为学生从事机械方面的设计、制造、

研究和开发奠定重要的基础，并具有增强学生适应机械技术工作能力的作用。

二、教学基本要求

1、导论

了解机械的组成、分类及机械的发展历史，理解并掌握机器、机构、构件和零件

的概念。明确本课程的研究对象和内容以及在培养高级机械工程技术人才过程中的地

位、任务和作用。了解机械设计的一般过程和常用方法，了解本课程的学习方法。

2、机构的组成和结构分析

熟悉机构的组成要素。能绘制平面机构运动简图。能计算平面机构的自由度。能对

一般平面机构进行结构分析。

3、机构的运动分析和力分析

了解平面机构运动分析和力分析的目的和不同方法。能对二级机构进行运动分析和

力分析。能用图解法和解析法对筒单机构进行运动分析。

4、常用机构及其设计

了解平面连杆机构的应用、基本类型及其演化。对平面四杆机构的运动和传力性能

有明确的概念。能按机构的杆件对应位置、急回特性等要求设计平面四杆机构。熟悉刚

体位移矩阵在平面连杆机构综合中的应用；能够用位移矩阵法求解1〜2类平面连杆机

构的综合问题。

了解凸轮机构的类型和应用。掌握凸轮机构从动件运动规律的基本形式，熟悉其特

点、适用场合及选取原则。掌握图解法与解析法进行盘形凸轮廓线的设计方法，熟悉掌

握确定凸轮机构基本尺寸的主要原则。

了解齿轮机构的类型和应用。掌握齿廓啮合基本定律。掌握渐开线齿轮的啮合特性,

掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮传动的基本尺寸计算。熟悉渐开线齿轮的加工原理；了解

变位齿轮传动的基本概念和基本尺寸计算。了解平行轴斜齿圆柱齿轮、直齿锥齿轮、蜗

杆蜗轮等传动的特点和基本尺寸计算。

掌握定轴轮系、周转轮系和混合轮系的传动比计算。了解轮系的功能、应用和设计

时应注意的主要问题。

熟悉常用间歇运动机构的原理、特点和应用；了解组合机构等其它常用机构的特点

和应用。

5、机械系统动力学

了解基于拉格朗日方程的多自由度机械系统动力学分析方法。理解单自由度机械系

统等效动力学模型的概念。熟悉建立机械系统运动方程式的方法。熟悉机械速度波动的

分类及其调节原理。掌握飞轮转动惯量的近似计算方法.

掌握刚性转子静平衡、动平衡的原理和方法。了解平面机构平衡的基本知识。

6、机械执行系统的方案设计

了解机械系统总体方案设计的一般过程。熟悉执行系统的功能原理和运动规律设

计。掌握执行系统方案设计的一般方法，了解方案的评价与决策。

7、课程实验

掌握机构学和机器动力学的基本实验方法。熟悉和了解一般机械原理实验中机械量

的测试方法及常规仪器设备的使用方法。通过课程实验使学生更好地掌握和加深理解木

课程的基本理论和方法，加强培养学生创新意识和分析问题、解决问题的能力。

三、教学基本内容

1、机构的组成、分类与发展

1）熟悉内燃机、空气压缩机、牛头刨床的组成、工作原理及主要机构型式；

2）了解机器的构成及各部分功用；

3）理解并掌握机器、机构、构件和零件的概念；

4）了解机械的发展历史。

教学重点

典型机器的认识及机器、机构、构件等概念。

2、机械的设计与相关课程简介

1）理解机械设计的基本要求和基本内容；

2）了解机械设计的过程和常用方法；

3）了解机械原理课程的学习方法。

3、机构的组成和结构分析

1）掌握平面机构运动简图的绘制方法；

2）掌握平面机构自由度的计算方法；

3）掌握平面机构中的高副低代方法；

4）熟悉平面闭链机构的组成原理及结构分析方法。

教学重点

1）平面机构运动简图的识别和绘制；

2）平面机构自由度的计算，包括对虚约束、复合钦链及局部自由度的处理。

教学难点

1）机构运动简图的绘制；

2）计算机构自由度时，对虚约束的识别和处理。

习题：应多做识别机构运动筒图的习题，至少完成3个以上计算自由度的习题。

4、平面机构的运动分析

1）掌握瞬心的概念和速度瞬心法；

2）掌握平面机构运动分析解析法中的整体分析法；

3）熟悉平面机构运动分析的相对运动图解法；

4）了解平面机构运动分析的杆组法等其他解析方法。

教学重点

1）速度瞬心法；

2）平面机构运动分析的整体分析法。

教学难点

1）相对瞬心的概念和确定；

2）平面机构运动的加速度分析。

习题：至少完成4个习题。

5、平面机构的力分析

1）掌握平面机构中的动态静力分析方法；

2）掌握计及摩擦时运动副约束反力的求法：

3）熟悉机械效率及自锁的概念和分析方法。

教学重点和难点

1）摩擦圆与摩擦角的概念及其在力分析中的应用；

2）计及摩擦时机构的力分析；

3）简单机构的机械效率计算和自锁条件分析。

习题：至少完成2〜3个习题，重点针对摩擦圆的应用及自锁条件分析。

6、连杆机构

1）熟悉平面连杆机构的基本形式及其演化；

2）掌握平面连杆机构的运动和动力特性；

3）掌握按行程速比系数综合平面连杆机构的方法；

4）熟悉刚体位移矩阵在平面连杆机构综合中的应用；

5）能够用位移矩阵法解决1〜2类平面连杆机构的综合问题。

教学重点

1）平面连杆机构的基本形式；

2）平面连杆机构的运动和动力特性；

4）斜齿轮和锥齿轮的当量齿数以及锥齿轮背锥的概念。

习题：针对渐开线圆柱齿轮机构内容，应完成4个以上习题；其他内容至少作2个习题。

9、轮系

1）熟悉轮系的功用：

2）掌握定轴轮系、周转轮系和混合轮系的传动比计算；

3）了解行星轮系的效率计算和设计方法。

教学重点

周转轮系的传动比计算。

教学难点

1）转化机构的概念及转化机构法的应用：

2）基本机构的识别与划分。

习题：至少完成4个有关传动比计算的习题。

10、其他常用机构

1）掌握间歇运动机构的基本概念和设计基本要求；

2）熟悉棘轮机构、槽轮机构、凸轮型分度机构的特点、类型和设计要点。

3）了解组合机构的组成方式及特点和应用；

4）了解机器人机构的组成、分类及运动分析的基本方法。

教学重点和难点

1）常用间歇运动机构的类型及适用场合；

2）槽轮机构的运动分析方法；

3）凸轮型分度机构的结构及运动原理。

习题：可选作2〜3个习题。

11、机械系统动力学

1）了解基于拉格朗H方程的多自由度机械系统动力学分析方法；

2）熟悉单自由度机械系统等效动力学模型的概念；

3）掌握单自由度机械系统动力学分析中等效动力学模型的建立方法；

4）熟悉机械运转过程中速度波动产生的原因和调节方法；

5）掌握飞轮转动惯品的计算方法；

教学重点

1）建立等效动力学模型的方法；

2）计算飞轮转动惯量。

教学难点

1）等效动力学模型的概念和建立方法：

2）速度波动产生的原因及最大盈亏功计算。

习题：至少完成2个习题，内容包括等效动力学模型的建立和飞轮转动惯量的计算。

12、机械的平衡

1）熟悉机械平衡的目的与分类；

2）掌握刚性转子静平衡与动平衡的原理和方法；

3）了解平面机构的平衡方法。

教学重点和难点

刚性转子的动平衡计算。

习题：可选作1〜2个习题。

13、机械执行系统的方案设计

1）了解机械系统总体方案设计的一般过程；

2）熟悉执行系统的功能原理；

3）掌握执行系统方案设计的一般方法；

4）了解方案的评价与决策。

教学重点

1）执行系统方案设计的基本要求；

2）执行系统的型式设计；

3）执行系统的协调设计。

教学难点

执行系统方案设计的总体思路及合理步骤。

习题：可选作1〜2个习题。

14、课程实验

实验内容包括：机构与结构认知实验、典型机器拆装实验、机构运动简图绘制实验、

机器的功能与系统方案分析等实验内容，详见机械原理课程实验教学大纲。

四、学时分配

课堂教学：56学时

实验教学：8学时

1、机械的组成、分类与发展2学时

2、机械的设计与相关课程简介2学时

3、机构的组成和结构分析4学时

4、平面机构的运动分析6学时

5、平面机构的力分析2学时

6、连杆机构8学时

7、凸轮机构6学时

8、齿轮机构10学时

9、轮系3学时

10、其他常用机构3学时

11、机械系统动力学4学时

12、机械的平衡2学时

13、机械执行系统的方案设计4学时

本课程的突出特点是实践性强、教学环节多、工程实践能力要求高。因此，客观、公正地评

价各环节的学习成绩，不仅为教学质最的评估提供依据，同时对学生自学能力、工程实践能

力和创新能力的培养具有重要的导向作用。

本课程采用百分制、多元化成绩综合评价体系，总成绩的组成如下:

1）期末考试80%

2）平时成绩10%

3）实验教学10%

《机械原理》课程实验教学大纲

课程名称：《机械原理》

课程编号：2010714

课程性质：必修

实验指导书名称：《机械原理与机械设计实验教程》

开课学院：机械工程学院

一、学时、学分：

总学时：60学时

总学分：3.5学分

实验学时：8学时

二、课程简介

《机械原理》是机械类各专业的一门主干技术基础课程，它在培养学生的机械设计能力

和创新能力所需的知识、能力和素质结构中，占有十分重要的地位。

在机械原理课程中，将系统地介绍组成机器的各种常用机构的基本理论和知识，介绍机

械系统动力学的基本理论和知识。这些理论和知识是进行机械系统的方案设计、机械系统的

动力分析与设计所必不可少的。通过学习该课程可使同学熟悉和掌握常用机构的分析和综合

方法，并具有进行机械系统设计的初步能力。

机械原理课程还是一门理论性较强的学科基础课。理论力学，包括运动学、精力学、和

动力学，是该课程教学内容的直接基础。因此，学好理论力学，将为学好机械原理课程奠定

良好的基础。

三、实验的目的和作用

通过实验了解机构学和机器动力学的基本实验方法,熟悉和掌握•般机械原理实验

中机械量的测试方法及常规仪器设备的使用方法。

通过课程实验使学生更好地掌握和加深理解本课程的基本理论和方法，加强培养学

生创新意识和分析问题、解决问题的能力。

四、实验具体要求

实验前，要求学生预习，有指导教师讲述实验要求、实验原理方法、介绍仪器设备

功能和操作方法，学生通过实验需完成实验项目的要求。实验中，指导教师进行巡视和

必要辅导。实验结束后要完成实验报告。

五、考核与报告

学生进入实验室逐个签到（班级、姓名、学号），实验结束后，学生需按时提交实

验报告，教师在批改后进行成绩登记，并作为学生实验成绩的一部分。

六、实验主要仪器设备

机构创新设计实验平台，工业缝纫机、小型牛头刨床、颗式破碎机等产品实物与模型,

单缸发动机总成部件、转子动平衡实验台。

七、实验项目

实验时数

序实验项实验实验每组实验者所在

内容提要课课

号目名称要求类型人数类别实验室

内外

详细了解单缸内

燃机的组成和工作原

理，弄清及其各部分

的功能及相互之间的

运动配合关系，熟悉

单缸内主要零部件的结构、机械设

1燃机拆安装和连接方式；对2必修设计1本科生计实验

装实验机器的组成和装配过中心

程有初步认识，对机

构及其形式有初步认

识，对主要零部件的

组成、形状和功用有

初步认识。

熟悉掌握根据实

际机械的结构绘制机

机构运

构运动简图的技能，机械设

动简图

2熟悉掌握机构自由度2必修验证1本科生计实验

测绘实

的计算方法。加深对中心

验

机器、机构、构件和

零件概念的理解。

熟悉掌握连杆机

构的曲柄存在条件及

性能参数等相关概念

的理解。

机构性加深理解四杆机

能分析构的基本类型及演化机械设

3与创新方法。2必修设计2本科生计实验

设计实熟悉连杆机构的中心

验创新设计方法。

了解机构的组合方式

及执行系统的协调设

计的方法。

掌握用单支点动

刚性转平衡机进行回转件动机械设

4子动平平衡的原理和方法，2必修验证1〜3本科生计实验

衡实验了解工业月动平衡机中心

的工作原理。

《机械设计1A》课程教学大纲

课程编号：2010743

学时：30

学分：1.5

授课学院：机械工程学院

适用专业：机械类

教材：《机械原理与机械设计》（下册）第二版，张策主编，机械工业出版社，2011

备注:《机械设计1A》课程是《机械设计》课程的前半部分，以下一（课程的性质、目的和

任务）、二（教学基本要求）两部分内容是以《机械设计》课程为对象介绍的。

一、课程的性质、目的和任务

机械设计是一门培养学生具有机械设计能力的技术基础课，是机械类各专业教学计划

中的核心课程。本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本方法，在培养实践能

力方面着重创新设计构思和综合设计技能的基本训练。

本课程的目的和任务是培养学生：1）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，突出创新意识和创新；2）能力的培养，具有基本的机械系统设计能力；3）树

立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策：4）具有应用计算机辅助设计的能

力；5）具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力；6）掌握典型机械零件的

实验方法，获得实验技能的基本训练；7）了解机械设计发展的新动向。

二、教学基本要求

1、要求掌握的基本知识

掌握机械设计的基本知识，包括：机械零件的主要类型、失效形式、性能、结构特点、

应用、材料、标准，以及常用基本概念等。了解机械系统总体方案设计的一般过程，熟悉传

动系统方案设计的一般方法。

2、要求掌握的基本理论和方法

掌握机械设计的基本原则，机械零件的工作原理，失效分析，受力分析，应力分析等;

掌握机械零件工作能力计算准则，包括：体积强度与表面强度，静强度与疲劳强度，刚度与

柔度，摩擦、磨损与润滑，寿命与可靠性，热平衡、冲击、稳定性、经济性等；掌握常用机

械零部件工作能力的设计计算方法，熟悉名义载荷与计算载荷的计算，条件性计算，等强度

计算，当量法或等效转化法，试算法等。掌握改善载荷和应力的分布不均匀性，改善局部品

质，提高零件疲劳强度，提高零部件工艺性的途径和方法，以及预应力、变形协调原址等在

设计中的应用。掌握各类摩擦的基本特性，了解磨损的机理和控制方法、润滑的作用和润滑

剂的主要性能指标，以及摩擦的有效利用。了解机械传动系统中原动机的机械特性和工作机

的负载特性，以及传动系统的特性参数计算等。

3、要求掌握的基本技能

熟悉常用机械传动系统的方案设计，掌握机械零部件的设计计算、机械系统的结构设

计及创新方法。具有一定的制图技能，实验技能，编制技术文件及应用计算机技能等。

三、教学基本内容

1、机械零件设计基础

I）掌握设计机械零件的基本准则；

2）掌握各类摩擦的基本特性，了解磨损的机理和控制方法、润滑的作用和润滑剂的主

要性能指标；

3）熟悉零件材料选用的一般原则；

4）了解机械零件标准化，通用化的意义。

教学重点：

1）机械零件的工作应力、极限应力、许用应力、安全因数的概念及关系；

2）机械零件常见的失效形式和计算准则；

3）摩擦磨损的分类，机理，特性及影响因素，各种类型磨损控制要点；

4）流体动力润滑及弹性流体动力涧滑的基本概念。

教学难点：

1）循环应力下零件的极限应力与安全因数的确定；

2）流体润滑形成条件。

习题：选作1〜2个弓虽度计算方面的习题

2、螺纹连接

1）掌握螺纹的基本知识一一种类、特性、应用及基本参数；

2）掌握螺纹连接的基本类型、结构特点、应用场合及连接标准件、连接的预紧和防松;

3）掌握单个螺栓连接的受力分析和强度计算方法、螺栓组连接的结构设计、受力分析:

4）了解提高螺纹连接强度的措施。

教学重点：

1）螺纹及螺纹连接的基本知识：

2）受横向工作载荷和轴向工作载荷的受拉螺栓连接的强度计算；

3）螺栓组连接在复杂受力状态下受力分析。

教学难点：

1）螺纹连接的结构设计；

2）轴向工作载荷下受拉螺栓力和变形的关系；

3）受翻转力矩时螺栓组连接的受力分析。

教学提示

变形协调原理是机械设计受力分析中常用的分析方法，本课内容中多处体现，如：

轴向工作载荷下受拉螺栓力和变形的关系，螺纹牙载荷分布，带的松紧边拉力，轴承预

紧等。

习题：围绕横向工作载荷和轴向工作载荷的单个螺栓连接及螺栓组连接问题，至少完成

3个习题。

3、轴毂连接

1）掌握各种键连接和花键连接的工作原理、结构特点；

2）掌握平键、花键连接设计计算方法；

3）掌握过盈连接设计计算方法。

教学重点：

1）平键连接工作原理、失效形式及强度校核计算；

2）平键连接的结构、键的形式及主要尺寸的选择、键槽的形状及尺寸的确定；

3）最小、最大过盈量计算方法及过盈连接合理的结构。

教学难点：

平键连接的结构、键槽形状及尺寸的确定；

习题：至少完成2〜3个习题，重点针对平键连接校核计算方法、平键连接结构及过盈连

接计算的内容。

4、螺旋传动

1）掌握螺旋传动的应用和分类；

2）掌握滑动螺旋传动常用的设计计算方法；

3）了解滚动螺旋传动的计算特点。

教学重点：

滑动螺旋传动常用设计计算方法。

综合设计大作业：可选作“螺旋传动设计”大作业1个。

5、带传动和链传动

1）了解带传动、链传动的类型、工作原理、特点及应用；

2）熟悉V带、V带轮的结构、规格与基本尺寸；

3）掌握带传动的受力分析、应力及应力分布图、弹性滑动和打滑的基本概念；

4）掌握带传动的失效形式、设计准则、普通V带传动的设计计算方法和参数选取原则;

5）了解滚子链的结构、规格、基本尺寸和链轮的主要几何尺寸；

6）掌握滚子链传动的运动特性；

7）掌握滚子链传动的失效形式、设计准则、设计计算方法和参数选取原则。

教学重点：

1）带传动、链传动的类型、工作原理、特点以应用；

2）带传动的受力分析、应力分析、弹性滑动和打滑；

3）带传动的失效形式、设计准则和传动参数选取原则；

4）滚子链传动的运动特性及参数选取原则。

教学难点：

1）弹性滑动和打滑产生原因、后果及二者的区别；

2）带传动工作能力（即最大有效拉力鼠Q的影响因素（初拉力、包角、摩擦因数、惯

性离心力）；

3）V带传动参数的选取原则（带长、中心距、传动比等）；

4）滚子链传动的运动特性及影响因素分析。

教学提示：

带的根数计算公式中采用了系数修正法，应讲清其原理和应用，使同学了解这种方法的

目的是减少实验工作层，这是机械设计中的常用方法。

习题：围绕带传动力的分析、V带传动设计计算和滚子链传动设计计算的内容，至少完

成3个习题：

综合设计大作业：可选作“带传动设计”大作业1个。

6、齿轮传动

1）了解齿轮材料的选取和热处理方式的常识；

2）掌握齿轮传动应力类型及变化特性、失效形式、失效部位、产生机理及一般应对措

施：掌握相应的设计准则：

3）了解载荷系数的物理意义及其影响因素；

4）掌握齿轮传动受力分析的方法（包括假设条件、力作用点、各分力大小、方向）；

5）掌握直齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算方法（包括力的

计算点确定方法及其依据）和斜齿圆柱齿轮传动强度计算的特点；

6）理解齿轮传动的设计方法与步骤。

教学重点：

1）齿轮传动的失效形式及计算准则：

2）齿轮传动的受力分析；

3）参数力、8、力」的选取原则；

4）圆柱齿轮传动强度计算公式中各参数的物理意义及相互关系。

教学难点：

1）斜齿圆柱齿轮传动轴向力的判断；

2）各载荷系数的主要影响因素；

3）齿轮传动强度计算中，工作能力、许用应力、载荷及标志性几何尺寸（ch或a、mJ

和强度之间的相互关系。

教学提示：

1）对强度计算的力学模型进行简化处理的原因和依据应给出分析，并指出合理简化是

解决工程实际问题的重要方法：

2）运动条件（传动比关系）、几何条件（中心距计算公式）、和强度条件（承载能力条

件）是各种传动都必须满足的条件，是传动设计的共性问题。

习题课：

1）斜齿圆柱齿轮传动的受力分析；

2）参数的协调、中心距圆整的方法及主要参数的计算精度问题。

习题：重点针对齿轮受力分析和斜齿轮设计步骤，至少完成2〜3个习题；

综合设计大作业：可选作“齿轮传动设计”大作业1个。

7、课程实验

实验内容包括：机器的功能与系统方案分析和机械传动性能测试实验实验内容，详见机

械设计1A课程实验教学大纲。

四、学时分配

课堂教学：26学时

实验教学：4学时

1、机械零件设计基础3学时

2、螺纹连接6学时

3、轴毂连接3学时

4、螺旋传动1学时

5、带传动和链传动6学时

6、齿轮传动7学时

五、其它

1、习题作业

习题作业是学生理解和掌握基本教学内容的重要教学手段之一，也是熟悉设

计标准与规范、培养学生主动思考、独立分析和解决问题能力的重要教学环节。

教师应按各章规定的数量布置作业，同时依照学校规定的批阅比例认真批改作

业，做出记录，并定期在课堂上对作业进行讲评。

2、综合设计大作业

大作业目的：

1）使学生初步掌握简单机械装置和零件部件设计方法，是理论联系实际、培养学

生综合设计能力的重要实践环节：

2）设计性大作业是加强结构设计能力和创新能力训练的重要手段，可使学生体会

到结构设计是机械设计不可缺少的组成部分，充分认识结构设计的重要意义；

3）熟悉有关设计规范、标准，学习查阅设计资料的方法。

大作业要求：

1）每个大作业都必须完成设计计算说明书一份，设计装配图一张；

2）教师认真批改每份大作业，评出成绩；

3）设计图要在计算机上完成；

4）每个学生至少完成1个大作业。

大作业可选作内容：

1）螺旋传动：螺旋起重器；车床尾座；外浮动夹具

2）带传动：立式搅拌机带传动装置

3）齿轮传动：齿条千斤顶；管道疏通机齿轮传动装置

3、成绩评定

本课程的突出特点是实践性强、教学环节多、工程实践能力要求高。因此，客观、公

正地评价各环节的学习成绩，不仅为教学质量的评估提供依据，同时对学生自学能力、工

程实践能力和创新能力的培养具有重要的导向作用。

本课程采用百分制、多元化成绩综合评价体系，总成绩的组成如下：

1）期末考试75%〜80%

2）大作业与平时作业10%〜15%

3）实验教学10%

《机械设计1A》课程实验教学大纲

课程名称：《机械设计1A》

课程编号：2010715

课程性质：必修

实验指导书名称：《机械原理与机械设计实验教程》

开课学院：机械工程学院

一、学时、学分：

总学时：30学时

总学分：L5学分

实验学时：4学时

二、课程简介

机械设计课程是以学生的机械设计能力的培养为目的，适用于对机械能力有较高要

求的专业，是机械类各专业的主干课程之一。本课程在教学内容方面着重基础知识、基

本理论和基本方法，在培养实践能力方面着重:设计构思和设计技能的基本训练。

三、实验的目的和作用

《机械设计1A》课程的实验包括机械传动性能测试、机器的功能与系统方案分析等实

验，通过这些实验可以加深对课堂所讲内容的理解，弥补课堂理论教学的不足，增加感性认

识、培养学生动手能力和理论联系实际学风，培养训练正确表达复杂机械系统的机构和机械

传动示意图的技能。掌握一般机械零件实验中机械量的测试方法及常规仪器设备的使用方

法。

四、实验具体要求

实验前，要求学生预习，有指导教师讲述实验要求、实验原理方法、介绍仪器设备

功能和操作方法，学生通过实验需完成实验项FI的要求。实验中，指导教师进行必要辅

导。实验结束后要完成实验报告。

五、考核与报告

学生进入实验室逐个签到（班级、姓名、学号），实验结束后，学生需按时提交实

验报告，教师在批改后进行成绩登记，并作为学生实验成绩的一部分。

六、实验主要仪器设备

典型包装机实验台、机械传动性能测试实验台及若干仪器仪表等。

七、实验项目

实验时数

序实验项实验实验每组实验者所在

内容提要课课

号目名称要求类型人数类别实验室

内外

1.通过对一些典

型机器的分析，认识

机器的功能与实现这

些功能的作用原理之

间存在一定的对应关

系。了解机器方案设

机器的计的工作性质、内容

机械设

功能与和开展工作的方法。

12必修综合3〜4本科生计实验

系统方2.培养训练正确

中心

案分析表达复杂机械系统的

机构和机械传动示意

图的技能。

3.学会功能分析

及功能结构图的表达

方式，并运用其开展

方案设计。

在掌握实验原理

的基础上，由学生自

机械传行设计机械传动的性

机械设

动性能能测试实验装置，并

224必修综合4〜5本科生计实验

测试实由学生自行完成实验

中心

验系统的组装、参数测

试及实验报告的编

写。

《机械设计1B》课程教学大纲

课程编号：2010744

学时；3（）

学分：1.5

授课学院：机械工程学院

适用专业：机械类

教材：《机械原理与机械设计》（下册），张策主编，机械工业出版社，2006

备注:《机械设计1B»课程是《机械设计》课程的后半部分，以下一（课程的性质、目的和

任务）、二（教学基本要求）两部分内容是以《机械设计》课程为对象介绍的。

2）课程的性质、目的和任务

机械设计是一门培养学生具有机械设计能力的技术基础课，是机械类各专业教学计划

中的核心课程。本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本方法，在培养实践能

力方面着重创新设计构思和综合设计技能的基本训练。

本课程的目的和任务是培养学生：1）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，突出创新意识和创新；2）能力的培养，具有基本的机械系统设计能力；3）树

立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策；4）具有应用计算机辅助设计的能

力;5）具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力；6）掌握典型机械零件的

实验方法，获得实验技能的基本训练；7）了解机械设计发展的新动向。

3）教学基本要求

1、要求掌握的基本知识

掌握机械设计的基本知识，包括：机械零件的主要类型、失效形式、性能、结构特点、

应用、材料、标准，以及常用基本概念等。了解机械系统总体方案设计的一般过程，熟悉传

动系统方案设计的一般方法。

2、要求掌握的基本理论和方法

掌握机械设计的基本原则，机械零件的工作原理，失效分析，受力分析，应力分析等;

掌握机械零件工作能力计算准则，包括：体积强度与表面强度，静强度与疲劳强度，刚度与

柔度，摩擦、磨损与润滑，寿命与可靠性，热平衡、冲击、稳定性、经济性等；掌握常用机

械零部件工作能力的设计计算方法，熟悉名义载荷与计算载荷的计算，条件性计算，等强度

计算，当量法或等效转化法，试算法等。掌握改善载荷和应力的分布不均匀性，改善局部品

质，提高零件疲劳强度，提高零部件工艺性的途径和方法，以及预应力、变形协调原贝!等在

设计中的应用。掌握各类摩擦的基本特性，了解磨损的机理和控制方法、润滑的作用和润滑

剂的主要性能指标，以及摩擦的有效利用。了解机械传动系统中原动机的机械特性和工作机

的负载特性，以及传动系统的特性参数计算等。

3、要求掌握的基本技能

熟悉常用机械传动系统的方案设计，掌握机械零部件的设计计算、机械系统的结构设

计及创新方法。具有一定的制图技能，实验技能，编制技术文件及应用计算机技能等。

三、教学基本内容

1、蜗杆传动

5）掌握蜗杆传动的特点及应用；

6）掌握蜗杆传动主要参数及选取原则：理解变位的有关概念；

7）熟悉蜗杆传动常用材料、选用原则，掌握失效形式及设计准则；

8）掌握蜗杆传动受力分析及强度计算方法；

9）理解蜗杆传动效率计算的意义和提高效率的措施，了解热平衡计算的目的和方法。

教学重点：

1）蜗杆传动的特点及正确啮合条件；

2）蜗杆传动的受力分析：

3）蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料选择及强度计算特点；

教学难点：

蜗杆传动的受力分析

习题：针对蜗杆传动受力分析及设计步骤，至少完成2个习题。

2、轴的设计计算

1.了解轴的功用和常用材料；掌握轴的分类；

2.掌握轴的三种强度计算方法的特点和应用场合；

3.熟悉提高轴疲劳强度的措施；

4.了解轴的刚度计算和振动稳定性计算的概念。

教学重点：

ii.转轴、心轴的受力特点和应力分析；

iii.转轴的强度计算。

教学难点：

2）求解支反力时轴向力的处理方法及其对弯矩图论影响；

3）轴强度校核结果的分析处理。

习题：针对转轴、心轴受力特点分析和转轴的强度校核步骤，至少完成2个习题。

3、滚动轴承

1）了解滚动轴承的功用、分类，掌握其构造和组成；

2）熟悉常用滚动轴承的结构和应用特点（如6、7、3、N、5类），掌握类型选用原则；

3）了解滚动轴承代号的组成，熟悉基本代号的表示方法：

4）了解滚动轴承载荷分布的特点，掌握失效形式及计算准则；

5）掌握滚动轴承寿命计算（包括同一支点成对使用角接触轴承的情况）、静教强度和极

限转速验算的方法：

6）了解滚动轴承润滑、密封的基本要求。

教学重点：

1）滚动轴承类型选择：

2）滚动轴承额定寿命计算。

教学难点：

1）角接触轴承内部轴向力的计算；

2）滚动轴承当显动载荷的计算。

教学提示：

滚动轴承径向载荷与支点反力的关系、角接触轴承支点反力的位置及处理是两个重要的但又是学生容易忽略的概

念。

习题：应至少完成3个习题，内容包括6类轴承寿命计算，7类或3类轴承当量动载荷

计算。

4、滑动轴承

1）了解滑动轴承的基本类型、特点及应用：

2）熟悉各类滑动轴承的结构特点；

3）掌握对轴瓦材料的基本要求和常用材料种类，了解轴瓦结构；

4）掌握各种滑动轴承设计准则、参数选取及一般混合润滑轴承计算方法；

5）了解液体动压润滑基本方程（雷诺方程），理解油楔承载机理，掌握油膜的形成条件:

6）掌握液体动压径向滑动轴承计算要点；

7）熟悉各种滑动轴承的润滑方法与润滑剂的选取。

教学重点：

1）轴瓦材料、轴承结构；

2）各种滑动轴承计算准则与方法；

3）雷诺方程物理意义（动压润滑基本原理）。

教学难点：

流体动力润滑的基本原理、液体动压径向滑动轴承的计算。

习题：至少完成2个习题，内容包括•般滑动轴承设计计算和动压油膜形成条件。

5、联轴器、离合器和制动器

1）掌握常用联轴器的类型、结构、工作原理和选择方法；

2）熟悉离合器的类型、结构和工作原理；

3）了解制动器功能和工作原理。

教学重点和难点：

常用联轴器类型、特点和选择方法。

习题：可选作1〜2个习题。

6、弹簧

1）熟悉弹簧的功用、分类、材料及许用应力的确定；

2）掌握圆柱螺旋拉、压弹簧的结构、几何参数、特性线、强度与刚度计算方法：

3）了解螺旋弹簧稳定性计算、疲劳强度计算的方法及振动验算概念；

4）了解扭转弹簧计算方法。

教学重点与难点：

圆柱螺旋弹簧的设计计算方法。

习题：可选作1〜2个习题。

7、机械结构设计的方法和准则

1）了解机械结构设计的一般步骤和方案扩展方法；

2）了解机械结构的类型；

3）掌握机械结构设计的基本要求和原则。

教学重点与难点：

结构设计的基本要求和原则。

习题：可选作1〜2个习题。

8、轴系及轮类零件的结构设计

1）了解轮类零件的结构特点，熟悉其结构设计的基本要求；

2）熟悉轴上零件常用的轴向固定方法，掌握轴的结构设计的基本要求和设计方法；

3）掌握滚动轴承的组合结构设计。

教学重点：

4）轴的结构设计的基本要求，轴的结构形状及各轴段直径和长度的确定方法；

5）轴的结构设计步骤及结构设计与强度校核的关系；

6）滚动轴承轴系支点轴向固定结构的基本要求和结构形式；

7）滚动轴承组合结构的调整及轴承与相关件的配合。

教学难点：

1）轴上零件的轴向固定方法；

2）各轴段直径和长度的确定方法；

3）滚动轴承轴系支点轴向固定结构的设计及轴系位置的调整。

习题课：

1）滚动轴承轴系支点轴向固定结构型式；

2）滚动轴承组合结构的调整。

习题：针对轴的结构设计（包括轴上轮类零件的结构）至少完成1个设计性习题；针对滚动轴

承轴系（包括轴承组合结构及轴的结构）的设计，至少完成1个习题；

综合设计大作业：选作“滚动轴承”大作业1个。

9、机架、箱体和导轨的结构设计（在课程设计中讲授）

4）了解机架、箱体和导轨在机器中的作用：

5）熟悉机架和箱体结构设计的基本要求和方法；

6）熟悉导轨的设计原则和计算方法。

教学重点和难点：

机架、箱体和导轨设计的基本要求和方法。

10、机械传动系统的方案设计（在课程设计中讲授）

4）了解机械传动的功能、分类及组成：

5）掌握机械传动系统的方案设计；

6）掌握机械传动系统的特性参数计算；

7）了解原动机类型与选择方法。

教学重点：

1）传动系统方案设计的基本要求；

2）传动类型选择和传动比分配的基本原则；

3）传动系统方案设计实例分析。

教学难点：

传动系统的总体布置。

11、课程小结

总结各章基本要求，综合概括各章重点内容及各章节内容之间的关系。

12、课程实验

实验内容包括：轴系结构设计实验和液体动力润滑轴承实验内容，详见机械设计IB课程实

验教学大纲。

四、学时分配

课堂教学：26学时

实验教学：4学时

1、蜗杆传动3学时

2、轴的设计计算3学时

3、滚动轴承5学时

4、滑动轴承4学时

5、联轴器、离合器和制动器2学时

6、弹簧2学时

7、轴系及轮类零件的结构设计6学时

8、课程小结1学时

五、其它

1、习题作业

习题作业是学生理解和掌握基本教学内容的重要教学手段之一，也是熟悉设

计标准与规范、培养学生主动思考、独立分析和解决问题能力的重要教学环节。

教师应按各章规定的数量布置作业，同时依照学校规定的批阅比例认真批改作

业，做出记录，并定期在课堂上对作业进行讲评。

2、综合设计大作业

大作业目的：

3）使学生初步掌握简单机械装置和零件部件设计方法，是理论联系实际、培养学

生综合设计能力的重要实践环节：

4）设计性大作业是加强结构设计能力和创新能力训练的重要手段，可使学生体会

到