010011010-9機械設計A1大綱2010

1、機械設計A1課程教學大綱課程代碼： 010011010課程英文名稱： Machine Design （ A1） 課程總學時： 48 講課： 48 實驗： 0 上機： 0 適用專業(yè)：機械設計制造及其自動化 車輛工程 交通運輸 熱能與動力工程 大綱編寫（修訂）時間： 2010.7一、大綱使用說明（一）課程地位及教學目標機械設計 A1 是機械類專業(yè)的一門主干技術基礎課程，在學生的知識、能力和素質培養(yǎng)體系 中，占有十分重要的地位。 本課程的任務是使學生掌握機構學和機器動力學的基本理論、 基本知 識和基本技能， 學會常用機構的分析和綜合方法， 并具有進行機械系統(tǒng)運動方案設計的初步能力。 在培養(yǎng)機械類高級

2、工程技術人才的全局中， 本課程為學生從事機械方面的設計、 制造、 研究和開 發(fā)奠定重要的基礎，具有增強學生適應機械技術工作能力的重要作用。（二）知識、能力、技能方面的基本要求機械設計 A1 是一門概念性強，應用靈活的課程，要求明確機構、機構壓力角、機構倒置、 自鎖、死點、基本機構、基本參數(shù)、尺寸等基本知識點的概念。熟練掌握運動分析、結構分析、 力分析的方法； 熟練掌握主要機構的設計步驟和方法； 熟練掌握速度波動調節(jié)的方法和計算。 能 夠設計一個簡單機械裝置的傳遞方案，包括機構綜合和尺寸設計。（三）實施說明機械設計 A1 課程，除課堂理論教學外，還包含了實驗教學及課程綜合設計兩大實踐性教學 內容

3、，后兩者已獨立設課，單獨記分，將單獨編寫教學大綱。本大綱為機械設計A1 課程理論教學的大綱。 本課程在教學過程中， 采用理論與實踐結合的教學模式， 加強學生實踐能力和自學能 力的培養(yǎng)。根據(jù)教學進程安排 1-2 次課程大作業(yè)，部分內容可以安排學生自學。（四）對先修課的要求 本課程應在高等數(shù)學、工程制圖、大學物理、理論力學等課程之后開出，理論力學應特別講清楚速度瞬心、相對運動原理、點的復合運動、動能定理等概念。（五）對習題、實踐環(huán)節(jié)的要求課后作業(yè)要少而精， 但對重要概念和基本方法要盡量覆蓋面寬。 課程實驗部分和課程設計部 分均單獨設課，單獨考核，具體要求見相關大綱。（六）課程考核方式1、考核方式：

4、閉卷考試和平時考核相結合2、考核目標：機構的組成和結構、常用機構的分析與設計、機械系統(tǒng)的動力學基礎等問題3、成績構成：平時成績（占 20%），期末考試（占 80%）（七）參考書目機械原理，孫桓 陳作模 葛文杰編，高等教育出版社， 2006 年機械原理 ，申永勝主編，清華大學出版社， 1999 年二、中文摘要機械設計 A1 是機械類專業(yè)的一門主干技術基礎課程。本課程主要研究機構的組成原理、各 種常用機構的運動及動力性能分析與設計方法、 機構運動學及機器動力學和機械傳動系統(tǒng)方案設 計等基本問題。本課程的目的和任務是使學生達到可以解決中等復雜程度的機構運動設計問題，并具備拓展機械設計知識，解決相應的

5、機械設計實際問題的能力。三、課程學時分配表序號教學名稱學時講課實驗上機1機構的結構分析881.1機構的組成221.2機構運動簡圖221.3機構自由度的計算221.4機構的組成原理及機構分析222平面機構的運動分析222.1瞬心法求機構的速度223平面連桿機構及其設計663.1連桿機構特點，四桿機構類型及應用223.2四桿機構的基本知識223.3平面四桿機構的設計224凸輪機構及其設計664.1凸輪機構的應用分類114.2推桿的運動規(guī)律224.3凸輪輪廓曲線的設計224.4凸輪機構基本尺寸的確定115齒輪機構及其設計12125.1齒輪機構類型及漸開線齒廓曲線225.2漸開線標準齒輪的基本參數(shù)幾何

6、尺寸225.3直齒圓柱齒輪的嚙合傳動225.4漸開線齒輪的切制及變位齒輪225.5斜齒圓柱齒輪傳動225.6直齒圓錐齒輪傳動及蝸輪蝸桿傳動226齒輪系及其設計446.1齒輪系及定軸輪系傳動比226.2周轉輪系、復合輪系傳動比227其它常用機構228機械系統(tǒng)動力學668.1機械的平衡228.2機械的運轉及運動方程式228.3機械的周期性速度波動調節(jié)229機械傳動系統(tǒng)的方案設計22合計4848四、教學內容及基本要求第 1 部分 機構的結構分析總學時 （單位：學時 ）:8 講課:8 實驗 :0 上機 :0第 1.1 部分 機構的組成（講課 2 學時）具體內容 :1 ）明確本課程的研究對象、內容、學習

7、方法等；2 ）掌握機器、機構、構件、運動副等基本概念。第 1.2 部分 機構運動簡圖（講課 2 學時）具體內容 :1 ）掌握構件、運動副的表達形式；2 ）熟練掌握機構運動簡圖的繪制方法。第 1.3 部分 機構自由度的計算（講課 2 學時）具體內容 :1 ）掌握機構具有確定運動的條件；2）熟練掌握平面機構自由度的計算公式；3 ）掌握機構自由度計算時的注意事項。第 1.4 部分 機構的組成原理及機構分析（講課 2 學時） 具體內容 :1 ）掌握平面機構的組成原理；2）掌握平面機構的結構分類，掌握基本桿組的構成及應用意義；3）能熟練進行平面機構的高副低代；4 ）熟練掌握機構的結構分析，并能準確判定機

8、構的級別。重 點： 機構運動簡圖的繪制、機構自由度的計算、機構的結構分析 難 點：機構運動簡圖的繪制、及計算自由度時虛約束的考慮習 題： 機構運動簡圖的繪制、機構的自由度計算；機構的結構分析 第 2 部分 平面機構的運動分析總學時 （單位：學時 ）:2 講課:2 實驗 :0 上機 :0第 2.1 部分 瞬心法求機構的速度（講課 2 學時） 具體內容 :1 ）正確理解速度瞬心的基本概念；2）掌握速度瞬心位置的確定方法；3 ）熟練掌握用速度瞬心法對平面機構進行速度分析。重 點： 速度瞬心的概念；速度瞬心法對平面機構進行速度分析難 點： 速度瞬心位置的確定方法，利用速度瞬心法對平面機構進行速度分析

9、習 題：速度瞬心位置的確定，利用瞬心對平面機構進行速度分析第 3 部分 平面連桿機構及其設計總學時 （單位：學時 ）:6 講課:6 實驗 :0 上機 :0第 3.1 部分 連桿機構特點，四桿機構類型及應用（講課2 學時）具體內容 :1 ）了解平面連桿機構的組成及其主要優(yōu)缺點；2）掌握平面四桿機構的基本型式；3）掌握平面四桿機構的演化方法和演化型式；4 ）了解平面連桿機構的應用情況。第 3.2 部分 四桿機構的基本知識（講課 2 學時）具體內容 :1 ）掌握鉸鏈四桿機構有曲柄條件；2）掌握四桿機構的機會運動和行程速比系數(shù)；3）掌握四桿機構的傳動角和死點。第 3.3 部分 平面四桿機構的設計（講課

10、 2 學時）具體內容 :1 ）了解四桿機構設計的基本問題；2）掌握按連桿位置、連架桿對應位置、急回特性等要求設計平面四桿機構的基本方法；3）了解解析法設計四桿機構的基本思想。重 點： 四桿機構的類型；四桿機構的基本特性；四桿機構的設計方法；難 點： 有關機構倒置的問題、平面四桿機構的運動設計習 題： 有關平面四桿機構的傳動角、壓力角、急回運動、曲柄存在條件等的分析計算；四桿機構的 設計問題第 4 部分 凸輪機構及其設計總學時 （單位：學時 ）:6 講課:6 實驗 :0 上機 :0第 4.1 部分 凸輪機構的應用分類（講課 1 學時）具體內容 :1）了解凸輪機構的應用、組成；2）了解凸輪機構的類

11、型、特點及功能。第 4.2 部分 推桿的運動規(guī)律（講課 2 學時）具體內容 :1）掌握推桿的運動規(guī)律基本形式及其特點；2）了解推桿運動規(guī)律的選擇和組合原則。第 4.3 部分 凸輪輪廓曲線的設計（講課 2 學時）具體內容 :1）掌握凸輪廓線設計方法的基本原理；2）掌握圖解法設計凸輪廓線；3）了解解析法設計凸輪廓線。第 4.4 部分 凸輪機構基本尺寸的確定（講課 1 學時）具體內容 :1）掌握凸輪機構中的作用力情況和壓力角的選擇；2）掌握確定凸輪基圓半徑的原則；3） 掌握凸輪滾子半徑、平底推桿尺寸的選擇原則。重 點：凸輪基圓半徑與壓力角及自推桿常用運動規(guī)律的特點及其選擇原則， 凸輪輪廓曲線的設計，

12、 鎖的關系難 點：凸輪廓線設計中所應用的“反轉法”原理，壓力角及自鎖習 題：凸輪機構的分析，凸輪機構的設計第 5 部分 齒輪機構及其設計總學時 （單位：學時 ）:12 講課 :12 實驗 :0 上機:0第 5.1 部分 齒輪機構類型及漸開線齒廓曲線（講課 2 學時）具體內容 :1）了解齒輪機構的類型、特點及應用場合；2 ）掌握平面齒輪機構的齒廓嚙合基本定律；3）掌握漸開線齒廓及其嚙合特點。第 5.2 部分 漸開線標準齒輪的基本參數(shù)幾何尺寸（講課 2 學時） 具體內容 :1）了解齒輪各部分的名稱、符號；2 ）熟練掌握漸開線齒輪的基本參數(shù)；3）熟練掌握漸開線齒輪的幾何尺寸計算。第 5.3 部分 直

13、齒圓柱齒輪的嚙合傳動（講課 2 學時）具體內容 :1）掌握漸開線直齒圓柱齒輪的正確嚙合條件；2 ）熟練掌握漸開線直齒圓柱齒輪的中心距和嚙合角的關系；3）深入理解一對齒輪的嚙合過程；4）熟練掌握漸開線直齒圓柱齒輪的連續(xù)傳動條件。第 5.4 部分 漸開線齒輪的切制及變位齒輪（講課 2 學時）具體內容 :1）了解漸開線齒輪的范成原理；2 ）掌握漸開線齒輪的根切、最小齒數(shù)、變位齒輪傳動概念；3）了解漸開線直齒圓柱齒輪機構的傳動類型及特點；4）了解變位齒輪的設計計算過程。第 5.5 部分 斜齒圓柱齒輪傳動（講課 2 學時）具體內容 :1）了解平行軸斜齒圓柱齒輪機構的特點；2 ）掌握平行軸斜齒圓柱齒輪機構

14、的基本參數(shù)和幾何尺寸計算；3）掌握平行軸斜齒圓柱齒輪機構的嚙合傳動；4）了解斜齒輪當量齒輪和當量齒數(shù)的概念。第 5.6 部分 直齒圓錐齒輪傳動及蝸輪蝸桿傳動（講課2 學時）具體內容 :1）了解直齒圓錐齒輪機構和蝸輪蝸桿機構的特點；2）了解直齒圓錐齒輪機構的背錐及當量齒輪的概念；3）掌握直齒圓錐齒輪機構的基本參數(shù)和幾何尺寸計算；4）了解蝸輪蝸桿機構的基本參數(shù)和幾何尺寸計算。重 點：漸開線直齒圓柱齒輪外嚙合傳動的基本理論和設計計算。斜齒輪和錐蝸桿蝸輪難 點： 一對輪齒的嚙合過程； 變位齒輪的概念； 根切產生的原因及不發(fā)生根切的條件， 齒輪的當量齒輪和當量齒數(shù)。習 題： 漸開線直齒圓柱齒輪的嚙合傳動

15、及變位齒輪的設計計算， 有關斜齒圓柱齒輪機構、 機構、圓錐齒輪機構的設計計算第 6 部分 齒輪系及其設計 總學時 （單位：學時 ）:4 講課:4 實驗 :0 上機 :0第 6.1 部分 齒輪系及定軸輪系傳動比（講課 2 學時） 具體內容 : 1）掌握齒輪系的分類及應用情況；2）掌握定軸輪系傳動比的計算方法。第 6.2 部分 周轉輪系、復合輪系傳動比（講課 2 學時） 具體內容 :1）掌握周轉輪系和混合輪系傳動比的計算方法；2）了解輪系的功能、應用和設計時應注意的主要問題。重 點： 輪系的傳動比計算難 點： 復合輪系傳動比計算、輪系設計時應注意的主要問題習 題： 各種輪系傳動比的計算第 7 部分

16、 其它常用機構 總學時 （單位：學時 ）:2 講課:2 實驗 :0 上機 :0 具體內容 : 1）了解棘輪機構、槽輪機構、不完全齒輪機構等間歇機構的運動原理 ；2）了解機構的組合方式與組合機構，組合機構的類型及功能及設計方法。重 點： 間歇機構的運動原理，組合機構的類型難 點： 間歇機構的運動原理，組合機構的設計習 題： 組合機構的設計第 8 部分 機械系統(tǒng)動力學 總學時 （單位：學時 ）:6 講課:6 實驗 :0 上機 :0第 8.1 部分 機械的平衡（講課 2 學時） 具體內容 : 1）了解機械平衡的目的和內容2）掌握剛性轉子靜平衡、動平衡的原理和計算方法；3）了解剛性轉子的平衡實驗及轉子的許用不平衡量。4）了解平面機構平衡的基本概念。重 點： 剛性轉子靜、動平衡的原理和方法、難 點：剛性轉子動平衡概念的建立習 題：剛性轉子的動、靜平衡設計計算第 8.2 部分 機械的運轉及運動方程式（講課 2 學時） 具體內容 :1）了解作用在機械上的力及機械的運轉過程； 2）理解單自由度機械系統(tǒng)等效動力學模型的概念及建立方法；3）了解機械運動方程式的建立及求解。第 8.3 部分 機械的周期性速度波動調節(jié)（講課 2 學時） 具體內容 :1）了解產生周期性速度波動的原因；2）掌握機械周期性速度波動的調節(jié)原理；3）熟練掌握飛輪轉動慣量的近似計算方法。重 點： 等效的概念，周期性速度波動的調節(jié)原