机械设计课程教学大纲

课程代号：01021011

学时数：  58+S6

适用专业：机械类专业

一、课程的性质、目的和任务

（一）本课程的性质

本课程是一门技术基础课，是工科高等院校机械设计制造及其自动化专业教学计划中必修的主干课程之一，它是一门介绍一般参数的通用机械零部件的工作原理和设计方法的技术基础课。

（二）本课程的目的

通过本课程的学习，使学生获得机械零部件设计的基础知识和基本技能，培养学生具有分析机械零件失效原因和提出改进措施的能力，以便为顺利过渡到专业课程的学习及进行专业产品与设备的设计打下初步基础。

（三）本课程的任务

本课程的主要任务是培养学生：

1、掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选用、常规设计原理与方法和机械设计的一般规律。初步具有分析简单机械和设计机械传动装置的能力。

2、掌握典型机械零件的实验方法，获得实验技能的基本训练。

3、具有运用标准、规范、手册、图册和查阅有关技术资料的能力。

4、了解国家当前的有关技术经济政策，初步树立正确的设计思想。

5、了解机械设计的新发展。

本课程的先修课程：机械制图、金属工艺学、工程材料、互换性原理及技术测量、理论力学、材料力学和机械原理。

二、课程教学内容及基本要求

   （一）绪论

    1、教学目的与要求

明确机械设计在经济建设中的重要作用；弄清零件设计在机械设计中的地位。

了解本课程的内容、性质、特点、与先修及后继课程之间的关系，以及相应的学习方法，从而对整个课程获得一个鸟瞰。

树立学好本课程的决心与信心。

    2、主要内容

机器的基本组成要素；本课程的内容、性质与任务。

    3、重点

机器的组成和机械设计的主要内容；本课程的内容、性质与任务；本课程的特点和学习方法。

（二）机械设计概论

    1、教学目的与要求

   了解零件的失效形式。

    熟悉零件的设计要求和设计方法。

    2、主要内容

   机器应满足的基本要求；设计机器的一般程序及主要内容；机械零件设计的基本要求及一般步骤；机械零件的主要失效形式及计算准则；机械零件材料的选用原则；机械零件的结构工艺性及标准化；机械设计方法及其新发展。

3、重点

   机械零件的失效形式及设计准则；机械零件的设计计算方法。

（三）机械零件的强度

    1、教学目的与要求

   了解静强度计算中三个常用强度理论的概念和计算公式；了解疲劳曲线及极限应力曲线的来源、意义及用途，能从材料的基本机械性能及零件的几何特性，绘制零件的极限应力简化线图。

    学会单向变应力时的强度计算方法，了解应力等效转化的概念。

    了解疲劳损伤线性积累假说的意义及其应用，认识到以应力计算及以载荷计算时其系数之间的联系与差别。

    了解双向变应力时的强度校核方法。

    2、主要内容

   载荷和应力的分类；静应力下机械零件的整体强度；变应力下机械零件的整体强度；稳定变应力时安全系数的计算；机械零件的表面接触疲劳强度。

    3、重点

   稳定变应力下机械零件的疲劳强度计算。

   （四）摩擦、磨损和润滑

1、教学目的与要求

 熟悉摩擦学所包含的主要内容、研究对象及发展摩擦学的重要经济价值。

    初步了解干摩擦、边界摩擦、混合摩擦、液体摩擦的机理与物理特征以及影响因素。

    初步了解磨损的一般规律（即磨损曲线）及各种磨损（粘着磨损、磨料磨损、疲劳磨损、冲蚀磨损和腐蚀磨损）的机理、物理特征和影响因素。

    了解润滑的作用及润滑剂（油、脂及固体润滑剂）的主要质量指标；

    熟悉形成流体动力润滑的条件，初步了解弹性流体动力润滑和流体静力润滑的概念。

    2、主要内容

   叙述摩擦的分类、机理和影响因素；磨损的一般规律及磨损种类；润滑剂及润滑方法；流体润滑原理简介。

    3、重点、难点

   重点：各类摩擦的机理、物理特征及其影响因素；各类磨损的机理、物理特征及其影响因素；流体动压润滑的基本原理。

    难点：弹性流体动压润滑原理。

    （五）带传动

    1、教学目的与要求

   了解带传动的类型、特点和应用场合。

    熟悉V带的结构及其标准，V带传动的张紧方法和装置。

    掌握带传动的工作原理、受力情况，弹性滑动及打滑，V带传动的失效形式及设计准则等基本理论。

    了解柔韧体的欧拉公式，带的应力及其变化规律。

    基本掌握V带传动的设计方法。

    2、主要内容

   带传动的类型，V带的结构与类型；带传动工作情况的分析；V带传动的设计；带传动的张紧、安装与维护。

   3、重点、难点

   重点：带传动的工作原理、受力分析及应力分析；带传动的失效形式和计算准则；V带传动的设计计算和参数选择。

   （六）链传动

    1、教学目的及要求

   了解套筒滚子链传动的设计计算方法。

    了解链传动的工作原理、特点及应用。

    了解套筒滚子链的标准，规格及链轮的结构特点。

    初步了解齿形链的结构特点以及链传动的布置、张紧和润滑等。

    2、主要内容

    传动链的结构特点；滚子链、链轮的结构和材料；链传动的工作情况分析；滚子链传动的设计计算；链传动的布置、张紧和润滑。

    3、重点、难点

    链传动的运动特性——多边形效应及链传动的设计计算。

   （七）齿轮传动

    1、教学目的与要求

    熟悉齿轮传动的特点及应用。

掌握不同条件下齿轮传动的失效形式、设计准则，基本设计原理、设计程序及强度计算方法。

    2、主要内容

    简述齿轮传动特点及应用；齿轮传动的失效形式和设计准则；常用齿轮材料及许用应力；齿轮传动的计算载荷和载荷系数确定；标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算；齿轮传动设计参数的选择和齿轮传动精度的选择；标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算；标准圆锥齿轮传动的强度计算；齿轮的结构设计；齿轮传动的润滑方式和润滑剂的选择。

    3、重点、难点

    重点：标准直齿圆柱齿轮传动的设计原理及强度计算方法。

    难点：如何针对不同条件恰当地确定设计准则和选用相应的设计数据。

    （八）蜗杆传动

    1、教学目的与要求

   掌握阿基米德蜗杆传动的几何参数的计算及选择方法，并着重了解蜗杆直径系数q的含义及引入此系数的重要性。

    熟悉蜗杆传动的受力分析及其强度计算。

    了解蜗杆传动的热平衡原理和计算方法。

    一般了解蜗杆传动的类型、变位及蜗杆的刚度计算。

    2、主要内容

   蜗杆传动的类型及特点；普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算；普通圆柱蜗杆传动的失效形式、设计准则和材料选择；普通圆柱蜗杆传动的强度计算；普通圆柱蜗杆传动的效率，润滑及热平衡计算；圆柱蜗杆和蜗轮的结构设计。

    3、重点、难点

   重点：蜗杆的直径系数q及蜗杆传动的传动比i_12­­；蜗轮齿数Z­­₂的选择；蜗杆传动的受力分析；蜗杆传动的强度计算；蜗杆传动的热平衡计算。

    难点：蜗杆传动的受力分析。

（九）滚动轴承

    1、教学目的与要求

    了解常用滚动轴承结构、类型和应用。

    熟悉常用滚动轴承的选择原则和方法。

    掌握滚动轴承的寿命计算和组合设计，以保证其正确性和合理性。

    2、主要内容

   常用滚动轴承的结构、特点；滚动轴承的主要类型及其代号；滚动轴承类型的选择；滚动轴承的工作情况分析、失效形式和计算准则；滚动轴承的寿命计算；滚动轴承的静强度计算；滚动轴承的组合设计。

    3、重点、难点

    重点：轴承类型的确定；轴承尺寸的确定。

难点：向心推力轴承尺寸的选择。

（十）滑动轴承

1、教学目的与要求

   了解滑动轴承的特点和应用场合。了解滑动轴承的典型结构、轴瓦材料及其选用原则。

熟悉流体动力润滑理论的基本概念及动压轴承的承载原理；对液体静压轴承和气体润滑轴承仅作一般了解。

了解液体摩擦动压径向滑动轴承设计原理及设计方法。

    掌握不完全油膜滑动轴承设计原理及设计方法。

    2、主要内容

    滑动轴承的特点、类型及应用场合；滑动轴承的典型结构；滑动轴承材料和轴承结构；滑动轴承的润滑；不完全油膜滑动轴承的设计计算；液体动压润滑径向滑动轴承的设计计算。

    3、重点、难点

    重点：轴瓦材料及其选用；不完全油膜滑动轴承的设计准则及设计方法；动压轴承的承载原理；液体摩擦动压向心滑动轴承的设计。

    难点：动压轴承的承载原理；液体摩擦动压向心滑动轴承的设计。   

    （十一）联轴器、离合器和制动器

    1、教学目的与要求

    了解常用联轴器、离合器和制动器的主要类型和用途。

    掌握常用联轴器的结构、工作原理、特点、影响工作性能的因素，以及选择与计算方法。

熟悉常用离合器的结构、工作原理、性能、特点和选择及计算方法。

    2、主要内容

    联轴器的种类和特性；联轴器的选择；牙嵌式离合器与圆盘摩擦式离合器结构特点和种类；安全离合器及安全联轴器；制动器的功用、分类及基本要求，常用类型。

    3、重点、难点

    重点：最常用的几种联轴器特点、结构和应用；区别联轴器和离合器。

    难点：联轴器和离合器类型的选择与确定。

    （十二）轴

    1、教学目的与要求

    了解轴的用途、分类和材料选择、熟悉轴的设计步骤。

    掌握轴的结构设计和轴的强度计算、一般掌握轴的刚度计算。

一般了解轴的振动稳定性计算。

    2、主要内容

    轴的用途及分类，轴设计的主要内容和设计步骤；轴的材料选择；轴的结构设计；轴的强度和刚度校核计算；

    3、重点、难点

    重点：轴的结构设计；轴的强度计算。

难点：轴的结构设计。

（十三）轴毂联接

1、教学目的与要求

了解键联接的主要类型及应用特点，掌握键的类型及尺寸的选择方法，基本掌握平键联接的强度校核计算。基本了解花键联接的类型、特点和应用；基本掌握花键联接强度校核计算方法。初步了解无键联接、销联接的类型、特点及应用。

2、主要内容

键联接的功能、分类及平键联接的强度计算与选用方法；花键联接；无键联接；销联接。

3、重点、难点

键联接的功能、分类及平键联接的强度计算与选用方法。

（十四）螺纹联接和螺旋传动

    1、教学目的与要求

   了解螺纹联接的基本知识，了解螺纹联接的类型、特性、标准、结构、应用场合及有关的防松方法等；在进行螺纹设计时能够正确地选用它们。

    基本掌握螺栓组联接的结构设计及强度计算的理论与方法，能够较为合理地设计出可靠的螺栓组联接。

了解螺旋传动性能（效率、自锁等），螺纹选型要求及主要零件（螺杆、螺母）的设计计算方法。以螺旋起重器为例初步了解螺旋传动的主要设计过程。

    2、主要内容

   螺纹的主要参数、常用螺纹的类型、特点及应用场合；螺纹联接的类型和标准联接件；螺纹联接的预紧力与拧紧力矩的关系；螺纹联接的强度计算；螺栓组联接的设计；螺纹联接的材料及许用应力；提高螺纹联接强度的措施；螺旋传动。

    3、重点、难点

   重点：螺栓组联接的受力分析；单个螺栓联接的强度计算。

    难点：受倾覆力矩的底板螺栓组联接的设计。

三、课程实践环节基本要求

1、课程设计

    课程设计是培养学生设计能力的重要环节，题目可以做双级齿轮减速器，也可以做其它类型的减速器。设计前安排减速器的拆装实验，以加强学生的感性知识。课程设计应在老师指导下，由学生独立完成，培养学生独立工作的能力。每个学生应完成的作业量为：设计计算说明书1份；装配图1张；零件图2张。课程设计可以采取各种形式（如答辩等）对学生评定成绩。

2、实验

    通过实验这一教学环节，使学生加深对所学理论的理解，并获得实验技能的基本训练。每个学生在学习进程中要做3个实验，共计6个学时，开设的实验项目可根据具体条件从下述项目上选择3项：

    带传动的滑动率和效率测定。

    齿轮传动效率测定。

    滑动轴承特性线，油膜压力显示。

    减速器拆装实验。

    螺栓联接实验等。   

在实验中，学生应对实验的基本方法和某些力学参数、机械量（如载荷、压力、力矩、转速、效率等）的测定方法有所了解，并亲自动手以获得操作技能的基本训练。

实验后学生要写出实验报告，教师应评定每个学生的实验成绩。

四、几点说明

1、制定本大纲依据

   国家教委制定本门课程的教学大纲、教学基本要求；我院的大纲及教学基本要求；机械设计学习指南；兄弟院校本课程教学大纲等。

2、本课程与其它课程的联系

   本课程的先修课程：机械制图、金属工艺学、金属材料及热处理、公差及技术测量、理论力学、材料力学、机械原理等。

   3、考核方式和成绩评定

   考核方式：闭卷或开卷。

   出题方式：A、B、C卷或试卷库或外校试卷。

试题类型：判断题、选择题、简答题、结构分析题、设计计算题。

   时数：2小时。

   成绩评定：平时20%；实验10%；期末70%构成学生本门课的总评。

   4、教材及主要参考书目

（1）徐锦康主编，机械设计，高等教育出版社，2004

（2）濮良贵主编，机械设计（第七版），高等教育出版社，2001

（3）杨明忠.机械设计.武汉：武汉理工大学出版社.2001

（4）吴克坚. 机械设计.北京.高等教育出版社.2003

五、学时分配