机械设计基础A教学大纲_机械设计基础教学大纲

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《机械设计基础A》教学大纲

学分： 3.5 总学时：63 理论学时：63 面向专业：农业机械化、农机化师范、交通运输

大纲执笔人：赵立新 大纲审定人：刘贤喜

一、说明

1.课程性质、地位和任务

《机械设计基础》课程是一门重要的技术基础课，是高等学校机械类和近机类各专业的一门必修课，其任务是介绍机械中的常用机构和机器动力学的基本知识，以及通用零件的结构特点和设计方法，为学生学习专业机械设备课程提供必要的理论基础。

2.课程教学的基本要求

（1）掌握机械中常用机构的结构、运动特性和机械动力学的基本知识，初步掌握分析、选用设计常用机构的基本方法。

（2）掌握机械中通用零件的工作原理、结构特点及设计方法，并具有初步设计机械传动装置和简单机械的能力。

（3）具有运用标准、规范、手册等技术资料的能力。（4）获得实验技能的基本训练。

3.课程教学改革及拟采取的教学方法

在学时一再压缩的情况下，尽可能地把机械设计的主要内容传授给学生，力争讲清讲透。为此，对于只要能做到正确选用即可的零件（如17、18章）或有专门课程讲授的内容（带*号部分）等，便不在课堂上讲授，而由学生自学，也培养了学生的自学能力。

尽量采用多媒体授课，以利用其三维图形的可动性，增加感性效果，提高学习效果。

二、教学大纲内容

（一）课程理论教学

绪论（1学时）

教学内容：

课程研究的对象、内容及学习方法；机械组成的原理、特征及基本知识；机械设计的基本要求和一般过程。

重点、难点：

（1）课程的研究对象、内容、性质和任务。

（2）机械的组成和特性及机械设计的一般原则。

思考题：1.机械、机器、机构的关系。

第一章 平面机构的自由度和速度分析（3学时）

教学内容：

（1）平面运动副及其分类；

（2）平面机构运动简图的绘制方法；（3）平面机构自由度的计算；

（4）常用机构的速度分析及应用。重点、难点：

（1）平面运动副的表示方法，简单机构运动简图的画法。（2）平面机构自由度计算。

（3）利用速度瞬心进行速度分析。

思考题：1.计算自由度应注意的问题。

2.速度瞬心在速度分析上的应用。

第二章 平面连杆机构（5学时）

教学内容：

（1）铰链四杆机构的基本类型和特性；

（2）铰链四杆机构曲柄存在的条件；

（3）铰链四杆机构的演化形式；

（4）铰链四杆机构的设计。

重点、难点：

（1）常用四杆机构的基本类型及应用；行程速比系数、传动角、压力角、死点位置等概念。

（2）按照行程速比系数设计四杆机构（图解法）；给定连杆两、三个位置设计四杆机构。

思考题：1.铰链四杆机构曲柄存在的条件的推导。

2.铰链四杆机构的演化方法与形式。

第三章 凸轮机构（4学时）

教学内容：

（1）凸轮机构的类型及应用；

（2）从动件常用运动规律；

（3）图解法设计凸轮轮廓；

（4）凸轮轮廓设计应注意的问题。

重点、难点：

（1）等速运动、等加速等减速运动和简谐运动规律。（2）用图解法或解析法设计盘形凸轮轮廓。（3）凸轮轮廓设计应注意的问题。

思考题：1.从动件常用运动规律及其曲线。

2.凸轮轮廓的压力角校核。

第四章 齿轮机构（6学时）

教学内容：

（1）齿廓啮合基本定律；渐开线形成及性质；渐开线齿轮的正确啮合条件，可分性及啮合过程；

（2）齿轮各部分名称及几何尺寸计算；

（3）渐开线齿轮的切齿原理，根切现象及最少齿数，变位齿轮简介；（4）斜齿圆柱齿轮的齿廓形成、啮合特点、当量齿数和几何尺寸计算；（5）直齿圆锥齿轮的齿廓曲面、背锥、当量齿数和几何尺寸计算。

重点、难点：

（1）齿廓啮合基本定律和渐开线特性。（2）渐开线齿轮的啮合特性（啮合线正确啮合条件、重合度和可分性等）。（3）渐开线标准圆柱齿轮的几何尺寸计算。（4）渐开线齿轮切齿原理及根切现象。

（5）斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮的特点和几何尺寸计算。

思考题：1.渐开线形成及性质。

2.啮合线正确啮合条件、可分性等 3.变位齿轮与标准齿轮的比较

第五章 轮系（4学时）

教学内容：

（1）定轴轮系传动比计算；

（2）周转轮系传动比计算；（3）混合轮系传动比计算。

重点、难点：

（1）轮系的分类及应用。

（2）周转轮系传动比计算。

思考题：1.混合轮系中周转轮系和定轴轮系的分离。

第六章 其它常用机构（2学时）

教学内容：

（1）棘轮机构；（2）槽轮机构；

*（3）其它常用间歇机构简介。

重点、难点：

间歇运动机构的工作原理、运动特点及应用。

思考题：1.槽轮机构的运动特点。

第七章 机械速度波动的调节（2学时）

教学内容：

（1）机械速度波动调节的目的和方法；（2）平均速度和不均匀系数；（3）飞轮设计的近似方法。

重点、难点：

（1）周期性速度波动和非周期性速度波动的原因及调节方法。（2）飞轮设计的方法。

思考题：1.周期性速度波动的调节方法。

2.飞轮设计的人为因素。

第八章 回转件的平衡（2学时）

教学内容：

（1）质量分布在同一回转面内的平衡原理（静平衡）和计算方法；

（2）质量分布不在同一回转面内的平衡原理（动平衡）和计算方法；（3）回转件的平衡实验。

重点、难点：（1）静平衡与动平衡。

（2）用向量图解法求静平衡和动平衡质量。

思考题：1.静平衡、动平衡的平衡方法。

第九章 机械零件设计概论（2学时）教学内容：

(1)机械零件设计概述；(2)机械零件的计算准则； *（3）机械零件的材料选择；

*（4）公差配合、表面粗糙度简介；

（5）机械零件的工艺性及标准化。

重点、难点：

机械零件设计应满足的要求与方法。

思考题：1.机械零件的计算准则。

2.机械零件设计的一般方法。

第十章 联接（6学时）

教学内容：

（1）螺纹联接的主要类型、特点及应用；

（2）螺旋副的受力分析、效率及自锁；（3）螺纹联接的失效形式和计算准则；（4）键联接类型、特点及应用；（5）普通平键的选择与强度校核；（6）销联接。

重点、难点：

（1）螺纹联接的类型和应用。（2）紧螺栓联接的强度计算。

（3）对螺旋副的受力分析，效率及自锁概念。（4）平键联接的选择及强度校核。

思考题：1.螺旋副的受力分析。

2.螺旋副的效率曲线及其说明的问题。

第十一章 齿轮传动（6学时）

教学内容：

（1）齿轮的失效形式及设计准则；（2）齿轮材料的选择及热处理；

（3）齿轮传动的受力分析及强度计算；（4）齿轮的构造、润滑和效率。*（5）圆弧齿轮传动简介。

重点、难点：

（1）齿轮传动的失效形式及防止措施。

（2）齿轮传动的受力分析、强度计算及参数选择。（3）齿轮的结构设计。

思考题：1.齿轮传动的受力分析及强度计算。2.齿轮传动的润滑。

第十二章 蜗杆传动（3学时）

教学内容：

（1）蜗杆传动的类型、特点和应用；

（2）蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算；（3）蜗杆传动的失效形式、材料选择和结构；（4）蜗杆传动的受力分析、强度计算；

（5）蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算。

重点、难点：

（1）蜗杆、蜗轮常用材料及选择。

（2）蜗杆传动的失效形式、设计准则。（3）蜗杆传动的受力分析。

（4）蜗杆传动强度计算及热平衡计算。

思考题：1.蜗杆传动的受力分析、强度计算。

2.蜗杆传动的热平衡计算中散热面积的确定。

第十三章 带传动和链传动（5学时）

教学内容：

（1）带传动的类型、工作原理、特点和应用；

（2）Ｖ带构造、标准和带轮结构；（3）带传动的受力分析、应力分析；

（4）带传动的传动比、弹性滑动及打滑；（5）带传动的设计；

（6）链传动的类型、工作原理、特点和应用；（7）链传动的运动分析和受力分析；（8）链传动的主要参数及其选择；（9）链传动的润滑和设计计算。

重点、难点：

（1）带传动的受力分析、应力分析，弹性滑动和打滑。

（2）带传动的失效形式、计算准则及影响带传动能力的因素。（3）Ｖ带的设计计算。

（4）链传动的类型特点和应用。（5）链传动运动特点、失效形式。（6）链传动的布置、张紧和润滑。

思考题：1.带传动的受力分析及最大应力发生的位置。

2.弹性滑动与打滑的区别。3.链传动的润滑。

第十四章 轴（4学时）

教学内容：

（1）轴的功用和类型；（2）轴的材料；

（3）轴的强度计算；（4）轴的刚度计算；

（5）轴的临界转速概念。

重点、难点：

（1）轴的结构设计及轴的强度计算方法。（2）轴的材料及其选择。

思考题：1.轴的类型及用途。

2.减少轴上应力集中的方法。

第十五章 滑动轴承（4学时）

教学内容：

（1）滑动轴承的摩擦状态；

（2）滑动轴承的结构形式、轴瓦及轴承衬材料；（3）润滑剂和润滑装置；

（4）非液体摩擦滑动轴承的计算；（5）动压润滑的基本原理；

*（6）动压和静压滑动轴承简介。

重点、难点：

（1）滑动轴承的特点。

（2）非液体摩擦滑动轴承设计计算。（3）润滑剂及润滑装置。（4）动压润滑的基本原理。

思考题：1.滑动轴承轴瓦及轴承衬材料的选择。

2.动压油膜形成的必要条件及雷诺方程的推导。

第十六章 滚动轴承（4学时）

教学内容：

（1）滚动轴承的类型、特点和代号；（2）滚动轴承的失效形式和选择计算；（3）滚动轴承的润滑、密封及组合设计。

重点、难点：

（1）滚动轴承的构造、主要类型和特性；（2）滚动轴承的代号；

（3）滚动轴承的失效形式和设计准则；

（4）滚动轴承类型、滚动轴承的计算和滚动轴承的组合设计。思考题：1.滚动轴承的代号组成及选择。

* 第十七章 联轴器和离合器

教学内容：

（1）联轴器的类型、特点和应用；（2）离合器简介。

重点、难点：

常用联轴器的功用、类型、特点、标准和选用方法。

* 第十八章 弹簧 教学内容：

（1）弹簧的功用和类型；

（2）圆柱拉伸压缩弹簧的应力与变形；（3）弹簧的材料与制造；

（4）圆柱拉伸压缩弹簧的设计；（5）其它弹簧简介。

重点、难点：

（1）弹簧的功用、类型、材料、圆柱压缩、拉伸弹簧的结构，载荷－变形特性曲线的意义和应用。

（2）常见压缩、拉伸弹簧的设计方法。

（二）实验教学及课程设计

实验课和课程设计是本课程重要的实践性教学环节，已分别单独开设，详见《机械设计综合实验B》教学大纲等。

三、本课程考核方式、方法

本课程一般采用闭卷考试，卷面成绩占70%，作业占30%。

附：本课程建议使用教材及参考书目：

建议使用教材： 《机械设计基础》第四版，杨可桢主编，高等教育出版社，1999年。

主要参考书：

1.《机械原理》第7版，吴可坚主编，高等教育出版社，1999年。2.《机械原理》第5版，孙 桓主编，高等教育出版社，1996年。3.《机械设计》第4版，邱宣怀主编，高等教育出版社，1997年。

4.《机械设计》第6版，濮良贵、纪名刚主编，高等教育出版社，1996年。