[机械设计基础]教学大纲

《机械设计基础》课程教学大纲

课程代码:

课程名称：机械设计基础 英文名称： Maching Design 课程类型: 专业基础课

总 学 时：120 讲课学时： 120 实验学时： 学 分：

适用对象: 机电一体化4

先修课程：高等数学、工程力学、机械制图。

一、课程性质、目的和任务

机械设计基础是机械类、机电类、近机类专业必修的一门技术基础课，它在教学计划中起着承先启后的作用，为学生学习后续专业课程打下必要的基础。它不仅具有较强的理论性，同时具有较强的实践性和应用性。它在培养机械类、机电类、近机类工程技术人才的全局中，具有增强学生的机械理论基础，提高学生对机械技术工作的适应性，培养其开发创新能力的作用。为学生学习后续课程及解决生产实际问题奠定基础，对学生进行设计能力、创新能力、工程意识培养是本课程的教学目标。本课程教学内容方面应着重基本知识、基本理论和基本方法，在培养学生实践能力方面应着重设计技能的基本训练，同时注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。由于本课程的特点，它不仅为学习后续课程，也为解决生产实际问题建立基础。

本课程的主要任务是培养学生：

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步骤，具有设计一般机械的能力； 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。

二、教学基本要求

（1）要求掌握的基本知识：

机械设计的一般知识。

机械和机械零件的主要类型、性能、特点、应用、机械零件的常用材料、标准和结构工艺性。

摩擦、磨损、润滑和密封的一般知识。 （2）要求掌握的基本理论和方法

机构的组成、工作原理和运动特性。 机械动力学的基本知识。

机械动力学的基本原理、防震、减振的途径。

通用机械零件的工作原理、受力分析、应力状态、失效形式等。 通用机械零件的设计计算准则：强度、刚度、耐磨性、寿命、热平衡等。 简化计算、当量法、试算法等。

改善载荷和应力分布不均匀的方法，提高零件疲劳强度的措施，改善摩擦学性能的途径。 （3）要求掌握的基本技能

绘制机构简图，零部件的设计计算及工作图的绘制； 查阅标准、规范、手册等技术资料； 编写技术文件等。

三、教学内容及要求

绪论(2学时)

机械及其在国民经济中的作用。本课程的性质、任务、内容和学习方法。设计的内含与程序。 重点介绍本课的内容，性质和任务，使学生明了本课程是在先修课程的基础上进一步理论联系实际，研究通用零件的设计和计算问题。扼要介绍本课程的特点和相应的学习方法，在学习过程中，也应随时对学习方法作具体指导。 (一)机械设计概述(4学时)

本课程研究的对象、内容；机械零件设计的基本准则及一般步骤；机械零件常见的失效形式。 重点：机器及其组成；；机械零件常用材料。 难点：机械零件设计的基本准则。

要求：理解机构和机器的概念，了解机器的组成。了解本课程的性质、研究对象和学习本课程的基本要求和学习方法。

（二）摩擦、磨损及润滑概述(4学时)

摩擦与磨损、润滑、密封方法及装置。 重点：摩擦的分类；磨损的过程。 难点：磨损的分类原理。

要求：掌握摩擦的分类和磨损过程，了解润滑的方法、密封方法及其装置。 （三）平面机构的结构分析(6学时)

运动副及其分类；平面机构的运动简图；平面机构的自由度。

重点：运动副的概念；平面机构自由度的计算；机构具有确定运动的条件。 难点：平面机构自由度计算的注意事项。

要求：理解平面运动副和机构自由度的概念，掌握书面机构运动简图的绘制方法和平面机构自由度的计算方法，理解机构具有确定运动的条件。

（四）平面连杆机构(6学时)

概述；四杆机构的基本形式及其演化；四杆机构存在曲柄的条件和几个基本概念；平面四杆机构运动设计。

重点：平面四杆机构的基本形式及应用；铰链四杆机构存在曲柄的条件。 难点：平面四杆机构的极位、急回特性。

要求：掌握平面连杆机构的特点和应用，以及铰链四杆机构的类型和曲柄存在的条件。了解压力角、传动角、死点、急回特性等概念。掌握平面四杆机构运动设计的方法。 （五）凸轮机构(4学时)

概述；从动件常用运动规律；图解法设计盘形凸轮轮廓；用解析法设计凸轮轮廓曲线；凸轮机构设计中的几个问题

重点：凸轮机构的组成、特点；凸轮机构的工作过程。 难点：从动件常用的运动规律及其绘制；图解法。

要求：了解凸轮机构的特点和应用；能够根据实际情况设计凸轮机构。 （六）间歇运动机构(4学时)

棘轮机构；槽轮机构；不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构。 重点：各种机构的工作原理。 难点：棘轮转角大小的调节方法。

要求：了解间隙运动机构（棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构）的工作原理、类型和应用。 （七）螺纹连接与螺旋传动(8学时)

螺纹联接的基本知识；螺纹联接的预紧和防松；单个螺栓联接的强度计算；螺栓联接的结构设计和受力分析；螺纹连接件的材料和许用应力；提高螺栓联接强度的措施。 重点：螺纹连接的受力分析和强度计算。

难点：受轴向载荷和倾覆力矩的螺栓组的设计计算。

要求：螺纹联接是本课程重点内容之一。要求掌握螺纹联接的结构设计和计算。对提高螺纹联接的

结构工艺措施等作一般介绍。 (八)机械传动设计(4学时)

常用机械传动机构的选择；机械传动的特性和参数、方案设计、设计顺序。 重点：机械传动机构的选择及其特征参数。 难点：机械传动机构的方案设计和设计顺序。

要求：了解了带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动之后，掌握常用机械传动机构的选择；机械传动的特性和参数、方案设计、设计顺序。 （九）轴和轴毂连接(6学时)

概述；轴的结构设计；轴的强度计算；轴的材料及其选择；轴的设计；轴毂连接。 重点：轴的功用和分类；轴的强度计算。 难点：轴的强度计算和轴毂连接。

要求：理解轴的分类，了解轴的材料，掌握轴的结构设计原则和要求，掌握轴的强度计算。 （十）轴承(8学时)

概述；轴承的功用和类型；滚动轴承的结构、类型和代号；滚动轴承类型的选择；滚动轴承的工作情况分析及计算；滚动轴承的选择和组合设计；滑动轴承概述；滚动轴承和滑动轴承的性能比较。

重点：滚动轴承的结构、类型和代号；滚动轴承类型的选择；滚动轴承的组合设计；滚动轴承的工作情况分析及计算。

难点：滚动轴承的当量动载荷；向心推力轴承的轴向力。

要求：了解滑动轴承的类型、结构和材料，非液体摩擦滑动轴承的计算；了解滚动轴承的类型和代号，掌握滚动轴承类型的选择，理解滚动轴承的失效形式，掌握滚动轴承的寿命计算，了解滚动轴承的静载荷能力计算，掌握滚动轴承的组合设计。； (十一) 其他常用零部件（4学时）

联轴器；离合器；弹簧。 重点：联轴器的选择

难点：联轴器、离合器、弹簧的构造

要求：了解常用联轴器的性能和类型，联轴器的选择、结构特点；了解常用离合器的类型和特点；了解弹簧的功用、类型、特点和选用。弹簧的材料和许用应力。

四、实践环节

机械设计实验应使学生在2-4小时内亲自动手完成2—3个实验，并认真完成实验报告。通过实验环节，使学生掌握机械设计实验的基本方法，使学生获得实验操作的基本训练。实验内容如下表：

五、课外习题及课程讨论

根据教学基本要求，每章均应有适当的作业、习题或思考题，其内容要多样化，使学生掌握和巩固基本概念、基本原理和基本方法掌握设计、计算的方法和技巧、提高分析问题和解决问题的能力。适当安排习题课，习题应作为评定学生成绩的一部分。

六、教学方法与手段

根据教学的需要，要适当安排习题课（讨论课），课外习题和设计作业。每个学生至少要完成1个大型设计作业。每个作业的份量一般为装配图纸一张，设计说明书一份，约需15～20个课外学时。

为了增加学生的感性认识，教师在教学中，最好利用一些能说明问题的教具，实物模型和CAI软件进行电化教学。

将CAD引入课程设计，逐步由手工绘图过度到电子图版。

开展设计大赛，提高学生的创造能力。

七、各教学环节学时分配

八、考核方式

课程采用闭卷考试，成绩评定按照卷面成绩与平时成绩进行折算记入最终成绩。 1、采用累加式的考核办法由下面几部分构成： 平时成绩（）+期末考试（）

2、期末考试注重理论知识与动手实践能力的相结合，目的在于使同学们能好地掌握知识，避免死记硬背，通过课程的学习可以解决实际当中的一些问题。能灵活运用所学知识。

九、推荐教材和教学参考书

教 材：《机械设计基础(第三版)》，陈立德编著，高等教育出版社，2011年。 参考书：《机械设计基础(第四版)》，杨可贞主编，高等教育出版社，1998年。

十、说明

本课程与其它有关课程的联系和分工：

学习本课程时必须安排在下列课程之后进行：画法几何及机械制图、工程材料及机械制造基础，金属材料及热处理、互换性及技术测量、金工实习、理论力学、材料力学、机械原理、算法语言和程序设计等。

除一般的联系与分工外，以下内容能在先修课中落实，以保证衔接与配合。

本课程中大多零件都按疲劳强度计算，因此希望材料力学课对材料在交变应力下的强度计算应加强训练。螺纹的主要参数，螺纹标准及公差，齿轮公差、粗糙度等内容，应在机械制图，互换性及技术测量等课程中学习。

大纲制订人： 大纲审定人：

制订日期：2013年10月24日