《机械设计》教学大纲.docx

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《机械设计》教学大纲

《机械设计》课程教学大纲

一、课程的性质、任务

1、课程基本类型：

本课程是高等工业学校本科机械类专业教学计划中的主干课程之一，也是最后的一门技术基础课。

2、课程教学目的：

机械设计是工科机械类专业的一门综合性很强的主要专业基础课。

它以机械制图、理论力学、材料力学、金属工艺学、公差配合与技术测量及机械原理等专业基础课为理论依托，综合应用学生在进校两年多时间来所学过的上述课程的知识，解决具体的机械联接设计、机械传动设计和其他一些常用机械的设计问题。

本课程又为后续的专业课程学习以及掌握有关机械方面的最新科技成果，为进行独立机械设计打下基础。

3、教学基本要求：

学生通过本课程各个教学环节的学习和实践活动，应达到下列要求：

（1）掌握通用机械零（部）件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具有对机械系统工程综合设计能力及应用计算机技术的能力；

（2）树立正确的设计思想，了解国家当前的有关技术经济政策；

（3）具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力；

（4）掌握典型机械零件的实验方法，获得实验技能的基本训练；

（5）对机械设计的新发展有所了解；

本课程在教学方面应着重基本知识、基本理论和基本方法的掌握；在实践方面着重设计构思和设计能力的基本技能训练。

4、适用专业与学时数：

本大纲适用于工科机械类本科学生。

本课程理论总学时为75学时，其中讲课69学时，实验6学时。

理论教学结束后，进行3周的课程设计。

5、推荐教材及参考书：

教材：

濮良贵.《机械设计》[M].北京：

高等教育出版社（第八版），2006年12月

参考资料：

（1）邱宣怀.《机械设计》[M].北京：

高等教育出版社，2001年6月

（2）刘惟信.《机械最优化设计》（第二版）[M].北京：

清华大学出版社，2000年

（3）张春林.《机械创新设计》[M].北京：

机械工业出版社，1999年

7、主要教学方法与媒体要求：

教学方法：

课堂教学与直观教学相结合、理论教学与工程实际相结合、课内讨论与辅导相结合。

教学手段：

以多媒体技术为主、板书教具为辅。

多媒体软件、多媒体教室。

二、各章教学内容和要求

一）几点说明：

1、对教学内容掌握层次的描述：

本大纲教学要求中，对具体内容所规定的深浅程度采用以下各个层次：

（1）对基本理论和基本知识，有“了解”和“理解”两个层次：

“了解”指一般知道，“理解”指能够较为深入地了解；

（2）基本技能和设计计算，有“了解”和“掌握”两个层次：

“了解”指一般知道，“掌握”指能够进行实际运用。

2、教学中应注意的问题

（1）讲课中坚持“三简化三强调”：

即简化公式推导，强调公式的应用；简化机理的分析，强调参数的选择；简化参数的计算，强调结构的设计；

（2）总论中三四章的内容，可以分散到各相关的章节中讲授；

（3）将课堂教学、实验教学、课程设计“一体化”：

将减速器、联轴器和离合器、弹簧、机架零件等章节放在课程设计和实验中传授。

二）各章教学内容和基本要求

第一篇总论（10学时）

第一章绪论（2学时）

讲述章节：

1、机械工业在现代化建设中的作用

2、机器的基本组成要素

3、本课程的内容、性质与任务

基本要求：

理解零件的作用、分类，与机器的相互关系；理解本课程“学什么”、“为什么学”、“怎样学”。

重点：

本课程的内容、性质与任务。

第二章机械及机械零件设计概要（2学时）

讲述章节：

1、机器的组成

2、机器设计的一般程序

3、对机器的主要要求

4、机械零件的主要失效形式

5、设计机械零件应满足的基本要求

6、机械零件的设计准则

7、机械零件的设计方法

8、机械零件设计的一般步骤

9、机械零件材料的选用原则

　10、机械零件设计的标准化

11、现代设计方法简介

基本要求：

理解机器设计与机械零件设计的总体概念，即理解从机器设计的总体要求，到机械零件设计的基本要求，到其失效形式、设计准则，到设计方法整个过程。

重点：

机械零件的主要失效形式、设计准则、材料选用原则、设计标准化。

难点：

机械零件的结构工艺性、现代设计方法

第三章机械零件的强度（4学时、本章部分也可融合在第十章、第十五章轴中讲解）

　讲述章节：

1、材料的疲劳特性

2、机械零件的疲劳强度：

单向稳定变应力时的疲劳强度计算、疲劳损伤累积概说（Miner法则）、双向变应力时强度校核方法、提高疲劳强度的措施

3、机械零件的接触强度

基本要求：

了解载荷与应力的分类、了解疲劳极限应力图的意义及用途、了解机械零件受单向稳定变应力时的疲劳强度计算方法、了解机械零件的接触强度计算方法。

重点：

疲劳强度计算方法、接触强度计算方法

难点：

单向稳定变应力时的疲劳强度计算方法

第四章摩擦、磨损及润滑概述（2学时、本章也可融合在第十二章滑动轴承中讲解）

　讲述章节：

1、摩擦

2、磨损

3、润滑剂、添加剂和润滑方法

基本要求：

了解摩擦、磨损的分类与机理、了解润滑剂的主要性能指标和润滑方法

重点：

摩擦、磨损的分类与机理、润滑剂的主要性能指标。

难点：

粘性定律、粘度单位

第二篇联接（12学时）

第五章螺纹联接和螺旋传动（8学时）

讲述章节：

1、螺纹

2、螺纹联接的类型和标准联接件

3、螺纹联接的预紧

4、螺纹联接的防松

5、螺纹联接的设计

6、螺栓组联接的强度计算

7、螺纹联接的材料及许用应力

8、提高螺纹联接强度的措施

基本要求：

掌握螺纹的基本知识（基本参数、种类、特性、应用）；掌握螺纹联接的基本知识（螺纹联接的基本类型、螺纹联接标准件、螺纹联接的预紧与防松）；掌握单个螺栓联接的强度计算、掌握螺栓组联接的综合计算（螺栓组联接的结构设计、受力分析。

受力分析包括受横向载荷、受转矩载荷、受轴向载荷、受傾覆力矩载荷几种情况）

　重点：

螺纹的基本知识、单个螺栓联接的强度计算、螺栓组联接的综合计算

难点：

受傾覆力矩载荷作用的螺栓组联接计算

第六章键、花键、无键联接和销联接（4学时）

讲述章节：

1、键联接

1、花键联接

2、销联接

基本要求：

理解键联接的主要类型及应用特点、理解键的类型及尺寸的选择方法、掌握平键联接强度校核计算；了解花键联接的类型、特点和应用、了解花键联接强度计算；了解销联接的类型、特点和应用。

重点：

平键联接选择方法及强度校核计算

第三篇机械传动（28学时）

第八章带传动（6学时）

讲述章节：

1、概述

2、带传动的工作情况分析

3、V带传动的设计计算

4、V带轮结构

5、带传动的张紧装置

基本要求：

理解带传动的类型、特点及应用场合；了解普通V带的结构及其标准；理解带传动的工作原理、受力分析；理解柔韧体摩擦的欧拉公式、带的应力及其变化规律、弹性滑动及打滑；理解V带传动的失效形式及设计准则；掌握V带传动的设计方法和步骤；理解V带带轮的结构形式；理解V带传动的张紧方装置。

重点：

带传动的工作原理、特点及应用；带传动的受力分析、应力分析、弹性滑动及打滑；V带传动的失效形式、设计准则、设计方法

难点：

弹性滑动与打滑的现象及区别；有效拉力及最大有效拉力的区别；单根V带能传递的功率及影响因素。

第九章链传动（6学时）

讲述章节：

1、链传动的特点及应用

2、传动链的结构特点

3、滚子链链轮的结构和材料

4、链传动的运动特性

5、链传动的受力分析

6、滚子链传动的设计计算

7、链传动的布置、张紧和润滑

基本要求：

了解链传动的工作原理、特点及应用；了解滚子链的标准、规格及链轮的结构特点；理解滚子链传动的受力分析和运动分析；掌握滚子链传动的设计计算方法；了解链传动的布置、张紧和润滑。

重点：

滚子链传动的设计计算方法；

难点：

链传动的运动特性

第十章齿轮传动（10学时）

讲述章节：

1、概述

2、齿轮传动的失效形式及设计准则

3、齿轮的材料及选择原则

4、齿轮传动的计算载荷

5、标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算

6、齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择

7、标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算

8、标准直齿锥齿轮传动的强度计算简介

9、齿轮的结构设计

10、齿轮传动的润滑

基本要求：

理解齿轮传动的失效形式及设计准则；了解齿轮的材料、热处理并理解材料选择原则；理解齿轮传动的计算载荷及载荷系数的选择；掌握齿轮传动的受力分析（大小、方向、作用点）；掌握标准直齿圆柱齿轮和斜齿圆柱齿轮的强度（接触疲劳强度和弯曲疲劳强度）计算；了解标准直齿锥齿轮传动的强度计算，掌握齿轮传动的设计方法与步骤。

重点：

齿轮传动的失效形式、设计准则、计算载荷、受力分析、强度计算、强度计算中的重要基本概念（应力与许用应力）和重要系数（YFa、YSa、ZE、ZH等）。

难点：

齿轮传动的失效形式及机理分析；载荷系数的主要影响因素；重要系数的物理意义；斜齿圆柱齿轮的轴向力方向判定、计算载荷、许用接触应力。

第十一章蜗杆传动（6学时）

讲述章节：

　1、蜗杆传动的类型

2、普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算

3、普通圆柱蜗杆传动承载能力计算

4、普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算

5、圆柱蜗杆及蜗轮的结构设计

基本要求：

了解蜗杆传动的特点及应用；理解普通圆柱蜗杆传动的主要参数及选择；了解蜗杆传动变位的特点；理解几何尺寸计算；理解失效形式、设计准则、常用材料；掌握受力分析及强度计算；了解蜗杆传动的效率、润滑方式及热平衡计算的意义及方法。

重点：

蜗杆传动正确啮合条件；受力分析；失效形式、设计准则、常用材料；强度计算；润滑方式及热平衡计算。

难点：

蜗杆传动的变位；受力分析；热平衡计算。

第四篇轴系零部件（18学时）

第十二章滑动轴承（5学时）

讲述章节：

1、概述

2、径向滑动轴承的主要结构形式

3、滑动轴承的失效形式及常用材料

4、轴瓦结构

5、滑动轴承润滑剂的选用

6、不完全液体润滑滑动轴承的设计计算

7、液体动力润滑径向滑动轴承设计计算

基本要求：

了解滑动轴承的类型、特点及应用；理解滑动轴承的结构特点；了解滑动轴承的失效形式、对轴瓦材料的要求、常用轴瓦材料、轴瓦结构；了解滑动轴承润滑剂的选用及润滑装置；掌握不完全液体润滑滑动轴承的设计计算及其物理意义；掌握液体动力润滑的基本概念、基本方程、油楔承载机理；了解液体动力润滑径向滑动轴承设计计算要点。

重点：

对轴瓦材料的要求及常用轴瓦材料；不完全液体润滑滑动轴承的设计计算；液体动力润滑的基本方程及形成液体动力润滑的必要条件。

难点：

液体动力润滑的基本方程及形成液体动力润滑的必要条件。

第十三章滚动轴承（6学时）

讲述章节：

1、概述

2、滚动轴承的主要类型及代号

3、滚动轴承的类型选择

4、滚动轴承的工作情况

5、滚动轴承尺寸选择

6、轴承装置的设计

基本要求：

理解各类滚动轴承的类型及特点、理解滚动轴承的类型选择；理解滚动轴承的代号；掌握滚动轴承尺寸选择；理解轴承装置的设计。

重点：

滚动轴承的类型选择；滚动轴承的失效形式、寿命计算公式；轴承装置的设计。

难点：

角接触球轴承及圆锥滚子轴承轴向载荷计算。

第十四章联轴器和离合器（2学时）

讲述章节：

1、联轴器的种类和特性

2、联轴器的选择

3、离合器

基本要求：

理解常用联轴器及离合器的主要结构、工作原理、选择；掌握常用联轴器及离合器的计算方法。

重点：

联轴器及离合器的结构、工作原理、选用、计算

第十五章轴（6学时）

讲述章节：

1、概述

2、轴的结构设计

3、轴的计算

基本要求：

了解轴的用途及分类、轴设计的主要内容、材料；轴的结构设计方法及提高轴承载能力的措施；掌握轴的强度计算（按扭转强度、弯扭合成强度、疲劳强度精确校核）方法；了解轴的刚度校核计算。

重点：

轴的结构设计；轴的强度计算

难点：

轴的结构设计；按弯扭合成进行的轴强度计算

三）时间安排

第一章绪论（2学时）

第二章机械及机械零件设计概要2学时

第三章机械零件的强度4学时

第四章摩擦、磨损及润滑概述2学时

第五章螺纹联接和螺旋传动8学时

第六章键、花键、无键联接和销联接4学时

第八章带传动6学时

第九章链传动6学时

第十章齿轮传动10学时

第十一章蜗杆传动6学时

第十二章滑动轴承5学时

第十三章滚动轴承6学时

第十四章联轴器和离合器2学时

第十五章轴6学时

四）考核

1、考核方式：

学生最终总成绩由期终闭卷考试成绩、平时作业成绩组成；

2、构成比例：

期终闭卷考试成绩占70%、平时作业成绩30%；

3、出题原则：

主要测试学生对基本知识、基本理论的掌握程度。

考题应注重测试学生综合运用所学知识分析和解决问题的能力，避免须死记硬背的题目。

三、实践教学内容与要求

一）实验内容及要求

共开设3个实验：

实验1：

带传动实验（2学时）

实验2：

滑动轴承实验（2学时）

实验3：

减速器装拆实验（2学时）

二）课程作业及要求

每章必须安排适当的课外作业。

可根据不同班级学生的实际情况，安排不同的习题及设计大作业。

要求学生必须独立完成习题和设计大作业。

每个学生要完成1～2个设计作业。

三）课程设计内容及要求

　　课程设计是本课程的重要教学实践环节，其主要目的是培养学生综合运用已修课程的基本理论知识和生产实际知识来完成机械设计、计算和绘图能力的实践过程。

课程设计时间为3周，通常是在本课程学习考试结束后集中进行。

也可将设计任务提前发给学生，在完成相关章节的课程学习后进行分散设计。

课程设计题目一般由指导教师指定，但学生可以自己提出课程设计题目，经指导教师审查批准后，在指导教师的自导下独立完成。

　　课程设计结束后由指导教师对学生逐一进行答辩，并单独记录成绩。

教师主要依据学生的设计能力，设计质量和答辩情况综合判定成绩，满分为100分。

　　学生完成的工作量包括：

设计计算说明书1份（7000～9000字,约35页），装配结构图一张（1号图纸），零件工作图2张（2号图纸）。

大纲制定人：

年月

系、室、中心主任审核、签字：

年月