《机械设计基础》课程教学大纲要点_机械设计基础教学大纲
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《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/ The basics of machinery design 教材：刘江南、郭克希主编《机械设计基础》湖南大学出版社 学时/学分：88 /4.5 先修课程：高等数学、机械制图、工程材料、工程力学等 适用专业：机械类专业
一、本课程的性质、目的机械设计基础是一门介绍常用机械和通用零件的基础知识及基本设计方法的技术基础课。教学内容着重基本知识、基本理论和基本方法，以及有关的设计技能的基本训练。
教学目的： 1． 培养学生掌握机构的结构、运动特性和机械动力学的基本知识，使之初步具有分析、选用和设计基本机构的能力，并对机械运动方案的确定有所了解。2． 培养学生掌握通用零件的工作原理、特点、维护和设计计算的基本知识，使之初步具有设计机械传动装置和简单机械的能力。
3． 培养学生初步应用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。
二、本课程的教学内容和基本要求
第1章
绪 论
(一)教学基本要求：
1．明确本课程的研究对象和内容，以及学习本课程的目的。
2．了解机械设计基础在培养机械类高级工程技术人才全局中的地位、任务和作用。
(二)重点与难点
本章的学习重点是课程的研究对象和内容，机器、机构和机械的概念，机器和机构的用途以及区别；了解机械设计基础课程的性质和特点。(三)教学内容本课程的研究对象 2 本课程的研究内容本课程的地位及学习本课程的目的(四)学时分配：2课时
第2章 机械及机械零件设计基础知识
(一)基本要求：
建立机械设计的总体概念，了解机械零件的失效形式及计算准则，了解机械零件的设计方法，了解机械零件设计的一般步骤，理解机械设计中的标准化原则。(二)重点与难点
机械零件的主要失效形式与计算准则；机械零件的设计方法和设计步骤； 机械零件材料的选用原则和标准化。(三)教学内容
1.机械零件设计概论 2．机械零件的强度
3.机械零件的接触强度
4.机械零件的耐磨性
5.机械零件的工艺性及标准化(四)学时分配：3课时
第3章
平面机构基础知识
(一)基本要求
1、掌握运动副、约束和自由度等概念。
2、能较熟练的绘制平面机构运动简图。
3、能熟练掌握平面机构自由度计算，掌握机构具有确定运动的条件。
(二)重点与难点
本章的学习重点是运动副及其分类、绘制平面机构运动简图、平面机构自由度计算。
(三)教学内容
1、机构的组成2、机构运动简图
3、平面机构自由度
（四）学时分配：5课时
（五）习题与作业： 3-
5、3-7
第4章
平面连杆机构
（一）基本要求
1、了解平面连杆机构传动的特点及其主要优缺点。
2、掌握平面四杆机构的基本类型及其演化型式和平面四杆机构的一些应用实例。
3、掌握四杆机构的一些基本知识（如有曲柄的条件、行程速比系数、急回特性等）
4、了解四杆机构设计的基本问题，学会根据给定的运动和几何条件设计平面四杆机构的基本原理和方法(二)重点与难点
本章的学习重点是平面四杆机构的基本类型及其演化，四杆机构的一些基本知识，平面连杆机构的运动分析，四杆机构的一些基本设计方法。(三)教学内容
1、平面连杆机构的类型
2、平面四杆机构的工作特性
3、平面四杆机构的特点及功能
4、平面四杆机构的设计。
（四）学时分配：6课时
（五）习题与作业：4-
1、4-
4、4-
6、4-7
第5章
凸轮机构
(一)基本要求
1、了解凸轮机构的应用及分类。
2、熟悉从动件常用运动规律及其特性。
3、了解凸轮机构压力角的意义
4、了解凸轮机构常用凸轮轮廓曲线的设计方法。(二)重点与难点
凸轮机构的应用及分类，从动件常用运动规律及其特性，凸轮机构压力角的意义。
(三)教学内容
1、凸轮机构的应用和分类
2、从动件的运动规律
3、凸轮机构的压力角
4、凸轮轮廓设计
（四）学时分配：5课时
（五）习题与作业：5-
1、5-
5、5-6
第6章 齿轮传动
（一）基本要求
1、了解齿廓啮合的基本定理。
2、了解渐开线及其性质，掌握渐开线齿轮啮合特性。
3、熟悉渐开线齿轮传动的各部分的名称、基本参数，会计算渐开线齿轮传动的基本尺寸。
4、熟悉渐开线齿轮传动的正确啮合条件、连续传动条件等有关问题。
5、了解渐开线齿轮齿廓切削加工原理。
6、了解各类齿轮（斜齿圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮）传动的特点，并能了解其几何设计。
7、了解齿轮传动的失效形式、计算准则、齿轮材料及其选择。
8、掌握直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮、圆锥齿轮传动的受力分析。
9、掌握直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮传动的齿根弯曲强度计算及齿面接触强度计算
10、了解齿轮结构与齿轮传动的润滑。
11、了解蜗杆传动的类型、特点和应用。
12、了解普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算方法。
13、了解蜗杆传动的失效形式和计算准则，了解蜗杆蜗轮材料的选择。
14、掌握蜗杆传动的受力分析方法。
15、了解蜗杆传动的润滑、效率及热平衡计算。
（二）重点与难点
学习本章的重点是渐开线圆柱齿轮机构的传动设计。对于其他齿轮机构重点掌握其与直齿圆柱齿轮机构的特性及异同点。应重点注意 ：
1．渐开线的性质和渐开线方程是研究渐开线齿轮机构的基础，只有牢固掌握这些内容，才能正确理解一对渐开线齿廓的啮合特性和轮齿啮合过程。2．齿轮材料的选取原则。
3．齿轮传动的受力分析和计算载荷。4．齿轮传动的失效形式和计算准则。
5．直齿圆柱齿轮、斜齿圆柱齿轮传动的强度计算。6．易混淆的概念的分辨：
（1）法向齿距与基圆齿距
（2）分度圆与节圆
（3）压力角与啮合角（4）标准齿轮与变位齿轮（5）齿面接触线与啮合线
（6）理论啮合线与实际啮合线
7．普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算 8．蜗杆传动的受力分析。
9．蜗杆传动的材料、失效形式和计算准则。
（三）教学内容
1、齿轮机构类型和应用
2、齿廓啮合基本定律
3、渐开线及渐开线齿廓
4、渐开线标准直齿圆柱齿轮
5、渐开线直齿圆柱齿轮的啮合传动
6、渐开线齿轮的加工及根切现象
7、渐开线变位齿轮
8、斜齿圆柱齿轮机构
9、圆锥齿轮机构
10．齿轮传动的类型、特点和应用。11．齿轮材料、热处理及其选择。12．齿轮的失效形式和计算准则。
13．直齿圆柱齿轮传动的计算：受力分析和计算载荷：齿根弯曲疲劳强度计算：齿面接触疲劳强度计算。
14．斜齿圆柱齿轮传动的计算：受力分析和计算载荷。15．直齿锥齿轮传动：受力分析。16．蜗杆传动的类型。
17．普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算。18．蜗杆传动的受力分析。
19．蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算。20．圆柱蜗杆与蜗轮的结构设计。
（四）学时分配：15课时
（五）习题与作业：6-
3、6-
5、6-
11、6-
13、6-
14、6-
15、6-16
第7章
轮系及减速器
（一）基本要求
1、了解轮系的类型及功用。
2、熟练掌握各类轮系传动比计算与应用。
（二）重点与难点
本章的重点是轮系的传动比的计算。
（三）教学内容
1、轮系的类型
2、定轴轮系传动比的计算
3、周转轮系传动比的计算
4、复合轮系传动比的计算
5、轮系的功用
（四）学时分配：4课时
（五）习题与作业：7-
2、7-
4、7-
5、7-9
第8章 间歇运动机构
(一)基 本 要求
1、掌握棘轮机构、槽轮机构的工作原理、特点、功能和适用场合。
2、了解凸轮式间歇运动机构、不完全齿轮机构的工作原理、特点、功能。
(二)教学重点
本章的重点是搞清各种间歇运动机构的工作原理、运动特点和功能，并了解其适用的场合。(三)教学内容
1、棘轮机构
2、槽轮机构
3、凸轮式间歇运动机构
4、不完全齿轮机构
(四)学时分配：3课时
（五）习题与作业： 8-
2第9章 带传动和链传动
（一）基本要求
了解带传动的主要类型、工作原理、特点和应用，了解V带的类型与结构，了解带传动的力分析，了解带的弹性滑动、打滑现象。了解带传动的失效形式和计算准则，了解V带传动的设计计算方法，了解V带轮的材料、结构及尺寸确定，了解带传动的布置、张紧方式和张紧装置。了解链传动的类型、特点和应用，了解链传动的运动特性（速度的不均匀性及动载荷）；了解滚子链的结构、特点与材料，了解链传动的布置、张紧与润滑。(二)重点与难点 1．带传动、链传动的主要类型、工作原理、特点 2．带传动的工作原理、受力分析、应力分析。2．Ｖ带传动的设计与计算。3．链传动的运动特性。4．滚子链传动的失效形式。(三)教学内容
1．带传动的主要类型、工作原理、特点和应用范围。2．带传动的受力分析、应力分析。3．带的弹性滑动概念与传动比。4．带传动的失效形式和计算准则。
5．Ｖ带传动的设计计算，带轮材料、结构和尺寸。6．带传动作用在轴上的载荷及张紧装置。
（四）学时分配：6课时
（五）习题与作业：9-
2、9-
4第10章
螺纹联接和螺旋传动
(一)基本要求
掌握螺纹和螺纹联接的基本知识；了解螺旋副受力分析；了解螺栓联接的强度计算理论和方法，以及螺纹联接的预紧与防松措施；了解提高螺纹联接强度的各种措施；了解螺旋传动的主要类型，掌握键联接的类型、结构、特点。(二)重点与难点
1．螺纹联接的主要类型及特点。2．螺栓联接受力分析及强度计算。3．螺纹联接的预紧与防松措施。
4．提高螺纹联接强度的结构和工艺措施。5．键联接的类型、结构、特点。(三)教学内容
1．联接螺纹和传动螺纹的概念、主要类型及特点。2．联接件的标准及其性能等级。
3．拧紧力矩，预紧力及其控制，螺纹联接的防松原理及防松措施。4．螺纹联接的失效形式及计算准则。5．螺纹联接的强度计算。6．提高螺栓联接强度的措施 7．螺旋传动的基本类型和应用。8．键联接和花键联接 9．销联接
（四）学时分配：6课时
（五）习题与作业：10-
8、10-
9、10-10
第11章
滚动轴承
(一)基本要求 了解滚动轴承的基本类型、结构特点及代号，了解轴承套圈及滚动体上载荷分布及应力的变化，了解滚动轴承的失效形式和计算准则；了解基本额定寿命、基本额定动载荷及当量动载荷，了解角接触球轴承（7类）和圆锥滚子轴承（3类）轴向载荷的计算方法，了解滚动轴承基本额定寿命的计算方法，掌握滚动轴承的基本额定静载荷的计算；了解滚动轴承的组合设计，了解轴承的配置、固定、配合、预紧和装拆，润滑与密封。(二)重点与难点
1．滚动轴承的基本类型、结构特点及代号。2．轴承组合结构设计。
(三)教学内容
1．滚动轴承的基本类型、结构、特点、精度和代号。
2．滚动轴承元件上的载荷分布。3．滚动轴承的失效形式和计算准则
4．滚动轴承的基本额定动载荷及当量动载荷的计算。
5．滚动轴承的基本额定静载荷及当量静载荷的计算。
6．滚动轴承组合的结构设计：轴承与轴颈、座孔的配合，轴承的游隙、预紧、调整及装拆：轴承的润滑和密封。
(四)学时分配：6课时
（五）习题与作业：
1、11-
2、11-
3、11-7
第12章
滑动轴承
(一)基本要求
了解滑动轴承的用途与分类，了解径向滑动轴承的典型结构；了解滑动轴承的失效形式，了解轴承材料及轴瓦结构，了解滑动轴承润滑剂的选择知识。
(二)重点与难点
1．滑动轴承的用途与分类。2．径向滑动轴承的典型结构。(三)教学内容
1．滑动轴承的应用和分类。
2．滑动轴承的结构，轴瓦结构。3．滑动轴承的材料及其选择。7．滚动轴承与滑动轴承的比较。
(四)学时分配：4课时
（五）习题与作业：
1、12-
2、12-
3第13章
轴
(一)基本要求
了解轴的用途和分类，了解轴的结构设计原则，了解提高轴的疲劳强度的措施，了解轴的材料及其选择方法。(二)重点与难点
1．轴的结构设计原则。
2．提高轴的疲劳强度的措施。(三)教学内容
1．轴的类型及应用，轴的材料及其选择。
2．轴的计算准则：强度、刚度、。3．轴的结构设计。
4．提高轴疲劳强度的措施。
（四）学时分配：4课时
（五）习题与作业：
3、13-8
第14章
联轴器和离合器
(一)基本要求
了解联轴器和离合器的主要类型、结构、特点和应用场合，掌握联轴器和离合器的选择及计算方法。(二)重点与难点
1．联轴器的特性和选择。2．离合器的特性和选择。
(三)教学内容
1．联轴器的分类、特性、标准及选择。
2．离合器的分类、特性、标准及选择。(四)学时分配：2课时
（五）习题与作业：
1、14-
5第15章
弹簧
(一)基本要求
了解圆柱拉、压螺旋弹簧的结构、特性曲线和计算，了解其他类型弹簧的特点和应用。
(二)重点与难点
圆柱拉、压螺旋弹簧的结构、特性曲线和计算。(三)教学内容
1．弹簧的功用、分类、材料和许用应力。
2．圆柱拉、压螺旋弹簧的结构、特性曲线和计算。
（四）学时分配：4课时
（五）习题与作业：
15-1、15-
3第16章
机械平衡及周期性速度波动调节
（一）基本要求
1、了解平衡和速度波动在机械工程中的重要性。
2、了解刚性转子静平衡、动平衡的计算方法。
3、了解刚性转子静平衡、动平衡实验的基本原理。
4、了解周期性速度波动及非周期性速度波动的区别及其调节方法，了解飞轮转动惯量的简易计算方法。
（二）重点与难点
刚性转子静平衡和动平衡的原理和计算方法，周期性速度波动调节方法。
（三）教学内容
1、平衡的目的及分类
2、刚性转子的平衡
3、机械运转速度波动调节的目的和方法
4、飞轮的近似设计方法
(四)学时分配：4课时
(五)习题与作业：16-
4、16-7
三、实验内容
实验目的：验证所学理论，并巩固和加强理解，同时训练学生的动手能力。试验内容：本课程要求开设实验3——4个（6—10学时），试验内容建议从下列题目中选取：
1．机械运动简图绘制实验 2．渐开线齿轮范成实验 3．齿轮几何参数测定的实验 4．轴系结构测绘实验 5．减速器拆装实验 6．带传动实验
7．机械原理与机械零件现场教学实验
四、课程设计
目的：培养学生的设计能力。使学生能根据设计任务拟定总体方案，按机器工作状况分析、计算作用在零件上的力，选择合理的材料、计算确定零件的主要尺寸，考虑制造、使用、维修等问题，进行结构设计，绘制装配图和零件图，注明有关技术要求。
设计题目：简单机械传动装置（以一级圆柱齿轮减速器为主体的机械传动装置）。
工作量：部件装配图一张（0号或1号图纸）；零件工作图一～二张；设计计算说明书一份（约4000字左右）。
课程设计后应进行答辩，按五级分评定成绩。
五、主要教学参考书
1、机械设计基础
王华坤、张庆编
兵器工业出版社
2、机械原理
郑文纬
吴克坚主编
高教出版社
3、孙桓、陈作模主编，机械原理，北京:高等教育出版社
4、机械设计基础课程设计指导书
机械设计教研室编
南京理工大学出版
5、机械设计基础实验指导书
机械设计教研室编
南京理工大学出版
6、机械设计 濮良贵、纪名刚编著 高等教育出版社
7、吴宗泽，罗圣国主编，机械设计课程设计手册，北京:高等教育出版社
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