機械設計教學大綱

1、機械設計課程教學大綱 、課程的性質、任務 1、課程基本類型： 本課程是高等工業(yè)學校本科機械類專業(yè)教學計劃中的主干課程之一，也是最后 的一門技術基礎課。 2、課程教學目的： 機械設計是工科機械類專業(yè)的一門綜合性很強的主要專業(yè)基礎課。它以機械制 圖、理論力學、材料力學、金屬工藝學、公差配合與技術測量及機械原理等專業(yè)基 礎課為理論依托，綜合應用學生在進校兩年多時間來所學過的上述課程的知識，解 決具體的機械聯(lián)接設計、機械傳動設計和其他一些常用機械的設計問題。本課程又 為后續(xù)的專業(yè)課程學習以及掌握有關機械方面的最新科技成果，為進行獨立機械設 計打下基礎。 3、教學基本要求： 學生通過本課程各個教學環(huán)節(jié)的

2、學習和實踐活動，應達到下列要求： （1）掌握通用機械零（部）件的設計原理、方法和機械設計的一般規(guī)律，具有 對機械系統(tǒng)工程綜合設計能力及應用計算機技術的能力； （2）樹立正確的設計思想，了解國家當前的有關技術經濟政策； （3）具有運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊等有關技術資料的能力； （4）掌握典型機械零件的實驗方法，獲得實驗技能的基本訓練； （5）對機械設計的新發(fā)展有所了解； 本課程在教學方面應著重基本知識、 基本理論和基本方法的掌握； 在實踐方面著 重設計構思和設計能力的基本技能訓練。 4、適用專業(yè)與學時數： 本大綱適用于工科機械類本科學生。 本課程理論總學時為 75 學時，其中講課 69 學時，

3、實驗 6 學時。理論教學結束后，進行 3 周的課程設計。 5、推薦教材及參考書： 教 材： 濮良貴. 機械設計 M. 北京：高等教育出版社（第八版） ，2006年 12月 參考資料： （1）邱宣懷 .機械設計 M. 北京：高等教育出版社， 2001年 6 月 （2）劉惟信 .機械最優(yōu)化設計（第二版） M. 北京：清華大學出版社， 2000 年 （3）張春林 .機械創(chuàng)新設計 M. 北京：機械工業(yè)出版社， 1999 年 7、主要教學方法與媒體要求： 教學方法：課堂教學與直觀教學相結合、理論教學與工程實際相結合、課內討論與 輔導相結合。 教學手段：以多媒體技術為主、板書教具為輔。 多媒體軟件、多媒體

4、教室。 二、各章教學內容和要求 一）幾點說明： 1 、對教學內容掌握層次的描述： 本大綱教學要求中，對具體內容所規(guī)定的深淺程度采用以下各個層次： （1）對基本理論和基本知識，有“了解”和“理解”兩個層次：“了解”指一般知 道，“理解”指能夠較為深入地了解； （2）基本技能和設計計算， 有“了解”和“掌握”兩個層次： “了解”指一般知道， “掌握”指能夠進行實際運用。 2、教學中應注意的問題 （1） 講課中堅持“三簡化三強調” ：即簡化公式推導，強調公式的應用；簡化機理 的分析，強調參數的選擇；簡化參數的計算，強調結構的設計； （2） 總論中三四章的內容，可以分散到各相關的章節(jié)中講授； （3）將

5、課堂教學、實驗教學、課程設計“一體化” ：將減速器、聯(lián)軸器和離合器、 彈簧、機架零件等章節(jié)放在課程設計和實驗中傳授。 二）各章教學內容和基本要求 第一篇 總論 （10 學時） 第一章 緒論（2 學時） 講述章節(jié)： 1、機械工業(yè)在現代化建設中的作用 2 、機器的基本組成要素 3、本課程的內容、性質與任務 基本要求：理解零件的作用、分類，與機器的相互關系；理解本課程“學什么”、 “為什么學”、“怎樣學”。 重 點：本課程的內容、性質與任務。 第二章 機械及機械零件設計概要 （2 學時 ） 講述章節(jié)： 1、機器的組成 2、機器設計的一般程序 3、對機器的主要要求 4、機械零件的主要失效形式 5、設計

6、機械零件應滿足的基本要求 6、機械零件的設計準則 7、機械零件的設計方法 8、機械零件設計的一般步驟 9、機械零件材料的選用原則 10、機械零件設計的標準化 11、現代設計方法簡介 基本要求：理解機器設計與機械零件設計的總體概念，即理解從機器設計的總體要 求，到機械零件設計的基本要求，到其失效形式、設計準則，到設計方法整個過程。 重 點：機械零件的主要失效形式、設計準則、材料選用原則、設計標準化。 難 點：機械零件的結構工藝性、現代設計方法 第三章 機械零件的強度 （4 學時、本章部分也可融合在第十章、第十五章軸中講解 ） 講述章節(jié)： 1、材料的疲勞特性 2、機械零件的疲勞強度：單向穩(wěn)定變應力

7、時的疲勞強度計算、疲勞損傷累積概說 （Miner 法則）、雙向變應力時強度校核方法、提高疲勞強度的措施 3、機械零件的接觸強度 基本要求：了解載荷與應力的分類、了解疲勞極限應力圖的意義及用途、了解機械 零件受單向穩(wěn)定變應力時的疲勞強度計算方法、了解機械零件的接觸強度計算方法。 重 點：疲勞強度計算方法、接觸強度計算方法 難 點：單向穩(wěn)定變應力時的疲勞強度計算方法 第四章 摩擦、磨損及潤滑概述 （2 學時、本章也可融合在第十二章滑動軸承中講解 ） 講述章節(jié)： 1、摩擦 2 、磨損 3 、潤滑劑、添加劑和潤滑方法 基本要求：了解摩擦、磨損的分類與機理、了解潤滑劑的主要性能指標和潤滑方法 重 點：摩

8、擦、磨損的分類與機理、潤滑劑的主要性能指標 難 點：粘性定律、粘度單位 第二篇 聯(lián)接（12 學時 ） 第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 （8 學時 ） 講述章節(jié)： 1、螺紋 2、螺紋聯(lián)接的類型和標準聯(lián)接件 3、螺紋聯(lián)接的預緊 4、螺紋聯(lián)接的防松 5、螺紋聯(lián)接的設計 6、螺栓組聯(lián)接的強度計算 7、螺紋聯(lián)接的材料及許用應力 8、提高螺紋聯(lián)接強度的措施 基本要求：掌握螺紋的基本知識（基本參數、種類、特性、應用）；掌握螺紋聯(lián) 接的基本知識（螺紋聯(lián)接的基本類型、螺紋聯(lián)接標準件、螺紋聯(lián)接的預緊與防松）； 掌握單個螺栓聯(lián)接的強度計算、掌握螺栓組聯(lián)接的綜合計算（螺栓組聯(lián)接的結構設 計、受力分析。受力分析包括受橫向載

9、荷、受轉矩載荷、受軸向載荷、受傾覆力矩 載荷幾種情況） 重 點：螺紋的基本知識、單個螺栓聯(lián)接的強度計算、螺栓組聯(lián)接的綜合計算 難 點：受傾覆力矩載荷作用的螺栓組聯(lián)接計算 第六章 鍵、花鍵、無鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接 （4 學時 ） 講述章節(jié)： 1、鍵聯(lián)接 1、花鍵聯(lián)接 2、銷聯(lián)接 基本要求：理解鍵聯(lián)接的主要類型及應用特點、理解鍵的類型及尺寸的選擇方法、 掌握平鍵聯(lián)接強度校核計算； 了解花鍵聯(lián)接的類型、 特點和應用、 了解花鍵聯(lián)接強 度計算；了解銷聯(lián)接的類型、特點和應用。 重 點：平鍵聯(lián)接選擇方法及強度校核計算 第三篇 機械傳動 （28 學時 ） 第八章 帶傳動 （6 學時） 講述章節(jié)： 1、概述 2、帶

10、傳動的工作情況分析 3、V帶傳動的設計計算 4、V帶輪結構 5、帶傳動的張緊裝置 基本要求：理解帶傳動的類型、特點及應用場合；了解普通 V 帶的結構及其標準； 理解帶傳動的工作原理、受力分析；理解柔韌體摩擦的歐拉公式、帶的應力及其變 化規(guī)律、彈性滑動及打滑； 理解 V帶傳動的失效形式及設計準則；掌握 V 帶傳動的 設計方法和步驟；理解 V 帶帶輪的結構形式；理解 V帶傳動的張緊方裝置。 重 點：帶傳動的工作原理、特點及應用；帶傳動的受力分析、應力分析、彈 性滑動及打滑； V 帶傳動的失效形式、設計準則、設計方法 難 點：彈性滑動與打滑的現象及區(qū)別；有效拉力及最大有效拉力的區(qū)別；單 根 V 帶能

11、傳遞的功率及影響因素。 第九章 鏈傳動 （6 學時） 講述章節(jié)： 1、鏈傳動的特點及應用 2、傳動鏈的結構特點 3、滾子鏈鏈輪的結構和材料 4、鏈傳動的運動特性 5、鏈傳動的受力分析 6、滾子鏈傳動的設計計算 7、鏈傳動的布置、張緊和潤滑 基本要求：了解鏈傳動的工作原理、特點及應用；了解滾子鏈的標準、規(guī)格及鏈輪 的結構特點；理解滾子鏈傳動的受力分析和運動分析；掌握滾子鏈傳動的設計計算 方法；了解鏈傳動的布置、張緊和潤滑。 重 點：滾子鏈傳動的設計計算方法； 難 點：鏈傳動的運動特性 第十章 齒輪傳動 （10 學時） 講述章節(jié)： 1、概述 2、齒輪傳動的失效形式及設計準則 3、齒輪的材料及選擇原

12、則 4、齒輪傳動的計算載荷 5、標準直齒圓柱齒輪傳動的強度計算 6、齒輪傳動的設計參數、許用應力與精度選擇 7、標準斜齒圓柱齒輪傳動的強度計算 8、標準直齒錐齒輪傳動的強度計算簡介 9、齒輪的結構設計 10、齒輪傳動的潤滑 基本要求：理解齒輪傳動的失效形式及設計準則；了解齒輪的材料、熱處理并理解 材料選擇原則；理解齒輪傳動的計算載荷及載荷系數的選擇；掌握齒輪傳動的受力 分析（大小、方向、作用點）；掌握標準直齒圓柱齒輪和斜齒圓柱齒輪的強度（接 觸疲勞強度和彎曲疲勞強度）計算；了解標準直齒錐齒輪傳動的強度計算，掌握齒 輪傳動的設計方法與步驟。 重 點：齒輪傳動的失效形式、設計準則、計算載荷、受力分

13、析、強度計算、強 度計算中的重要基本概念（應力與許用應力）和重要系數（ YFa、YSa、ZE、 ZH等） 難 點：齒輪傳動的失效形式及機理分析；載荷系數的主要影響因素；重要系數 的物理意義；斜齒圓柱齒輪的軸向力方向判定、計算載荷、許用接觸應力。 第十一章 蝸桿傳動 （6 學時 ） 講述章節(jié)： 1、蝸桿傳動的類型 2、普通圓柱蝸桿傳動的主要參數及幾何尺寸計算 3、普通圓柱蝸桿傳動承載能力計算 4、普通圓柱蝸桿傳動的效率、潤滑及熱平衡計算 5、圓柱蝸桿及蝸輪的結構設計 基本要求：了解蝸桿傳動的特點及應用；理解普通圓柱蝸桿傳動的主要參數及選擇； 了解蝸桿傳動變位的特點；理解幾何尺寸計算；理解失效形式

14、、設計準則、常用材 料；掌握受力分析及強度計算；了解蝸桿傳動的效率、潤滑方式及熱平衡計算的意 義及方法。 重 點：蝸桿傳動正確嚙合條件；受力分析；失效形式、設計準則、常用材料； 強度計算；潤滑方式及熱平衡計算。 難 點：蝸桿傳動的變位；受力分析；熱平衡計算。 第四篇 軸系零部件 （18 學時 ） 第十二章 滑動軸承 （5 學時 ） 講述章節(jié)： 1、概述 2、徑向滑動軸承的主要結構形式 3、滑動軸承的失效形式及常用材料 4、軸瓦結構 5、滑動軸承潤滑劑的選用 6、不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算 7、液體動力潤滑徑向滑動軸承設計計算 基本要求：了解滑動軸承的類型、特點及應用；理解滑動軸承的結構特

15、點；了解滑 動軸承的失效形式、對軸瓦材料的要求、常用軸瓦材料、軸瓦結構；了解滑動軸承 潤滑劑的選用及潤滑裝置； 掌握不完全液體潤滑滑動軸承的設計計算及其物理意義； 掌握液體動力潤滑的基本概念、基本方程、油楔承載機理；了解液體動力潤滑徑向 滑動軸承設計計算要點。 重 點：對軸瓦材料的要求及常用軸瓦材料；不完全液體潤滑滑動軸承的設計計 算；液體動力潤滑的基本方程及形成液體動力潤滑的必要條件。 難 點：液體動力潤滑的基本方程及形成液體動力潤滑的必要條件。 第十三章 滾動軸承 （6 學時 ） 講述章節(jié)： 1、概述 2、滾動軸承的主要類型及代號 3、滾動軸承的類型選擇 4、滾動軸承的工作情況 5、滾動軸

16、承尺寸選擇 6、軸承裝置的設計 基本要求：理解各類滾動軸承的類型及特點、理解滾動軸承的類型選擇；理解滾動 軸承的代號；掌握滾動軸承尺寸選擇；理解軸承裝置的設計。 重 點：滾動軸承的類型選擇；滾動軸承的失效形式、壽命計算公式；軸承裝置 的設計。 難 點：角接觸球軸承及圓錐滾子軸承軸向載荷計算。 第十四章 聯(lián)軸器和離合器 （2 學時 ） 講述章節(jié)： 1、聯(lián)軸器的種類和特性 2、聯(lián)軸器的選擇 3、離合器 基本要求：理解常用聯(lián)軸器及離合器的主要結構、工作原理、選擇；掌握常用聯(lián)軸 器及離合器的計算方法。 重 點：聯(lián)軸器及離合器的結構、工作原理、選用、計算 第十五章 軸（6 學時 ） 講述章節(jié)： 1、概述

17、 2、軸的結構設計 3、軸的計算 基本要求：了解軸的用途及分類、軸設計的主要內容、材料；軸的結構設計方法及 提高軸承載能力的措施；掌握軸的強度計算（按扭轉強度、彎扭合成強度、疲勞強 度精確校核）方法；了解軸的剛度校核計算。 重 點：軸的結構設計；軸的強度計算 難 點：軸的結構設計；按彎扭合成進行的軸強度計算 三）時間安排 第一章 緒論（2 學時 ） 第二章 機械及機械零件設計概要 學時 第三章 機械零件的強度 學時 第四章 摩擦、磨損及潤滑概述 學時 第五章 螺紋聯(lián)接和螺旋傳動 學時 第六章 鍵、花鍵、無鍵聯(lián)接和銷聯(lián)接 學時 第八章 帶傳動 學時 第九章 鏈傳動 學時 第十章 齒輪傳動 10

18、學時 第十一章 蝸桿傳動 學時 第十二章 滑動軸承 學時 第十三章 滾動軸承 學時 第十四章 聯(lián)軸器和離合器 學時 第十五章 學時 四）考核 1、考核方式： 學生最終總成績由期終閉卷考試成績、 平時作業(yè)成績組成； 2、構成比例： 3、出題原則： 期終閉卷考試成績占 70%、平時作業(yè)成績 30%； 主要測試學生對基本知識、基本理論的掌握程度。考題應注重測試學 生綜合運用所學知識分析和解決問題的能力，避免須死記硬背的題目 三、實踐教學內容與要求 一）實驗內容及要求 共開設 3 個實驗： 實驗 1：帶傳動實驗（2學時 ） 實驗 2：滑動軸承實驗 （2 學時 ） 實驗 3：減速器裝拆實驗 （2 學時 ） 二）課程作業(yè)及要求 每章必須安排適當的課外作業(yè)?？筛鶕煌嗉墝W生的實際情況，安排不同的習題 及設計大作業(yè)。 要求學生必須獨立完成習題和設計大作業(yè)。每個學生要完成 12 個設計作業(yè)。 三）課程設計內容及要求 課程設計是本課程的重要教學實踐環(huán)節(jié)， 其主要目的是培養(yǎng)學生綜合運用已修課程 的基本理論知識和生產實際知識來完成機械設計、計算和繪圖能力的實踐過程。 課程設計時間為 3 周