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《机械设计基础（1）》课程教学大纲
课程编号：2010008 学时：80 学分：5
授课学院：机械工程学院
适用专业：近机类
教材：《机械设计基础》（第四版），范顺成等主编，机械工业出版社，1998
一、课程的性质、目的和任务
机械设计基础是一门培养学生具有一定机械设计能力的技术基础课。本课程在教学内容方面着重基本知识、基本理论和基本方法，在培养实践能力方面着重设计技能和创新能力的基本训练。
本课程的主要目的和任务是培养学生：1）掌握常用机构的工作原理、运动特性和动力特性，具有分析和设计常用机构的基本能力，并初步具有机械运动方案设计的能力；2）掌握通用机械零部件的工作原理、特点、选用和设计计算的基本知识，并具有设计简单机械及通用机械传动装置的基本能力；3）具有应用计算机进行辅助设计的能力；4）具有应用标准、规范、手册、图册等有关资料的能力；5）能通过实验巩固和加深对理论的理解, 获得实验技能的基本训练。
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。熟悉机构和机械零件的主要类型、性能、特点和应用，熟悉机械零件的常用材料、标准和结构，熟悉摩擦、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
熟悉机构的组成、主要类型、工作原理和运动特性，具有分析和设计常用机构的能力，能进行简单机构的分析与综合。掌握机械动力学的基本原理，了解机械的调速、刚性回转件的平衡。熟悉机械零件的工作原理、受力分析、应力状态、失效形式等。熟练掌握机械零件的设计计算准则：强度、刚度、耐磨性、寿命、热平衡及经济性等。能进行简化计算，掌握当量法，试算法等。了解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，改善摩擦性能的途径。
3、要求掌握的基本技能
绘制机构运动简图，熟悉零部件的设计计算，能进行零件工作图的绘制，具有查阅技术资料，编写技术文件及应用计算机的技能。
三、教学基本内容
1、绪论
1)了解本课程的研究对象、研究内容及本课程的性质； 2)了解机械设计的基本要求和一般过程。教学重点：
1)机器、机械、机构、构件、零件、通用零件等基本概念； 2）课程性质和任务。
2、平面机构的自由度及机构运动简图
1)掌握平面机构运动副及其分类和机构运动简图的绘制；2)掌握机构自由度的定义、自由度计算和机构具有确定运动的条件。教学重点与难点： 机构自由度计算。
习题：围绕机构自由度计算完成2～3个习题。
3、平面连杆机构
1)掌握平面四杆机构的基本类型，掌握曲柄存在条件及传力和运动特性； 2)了解平面四杆机构的演化； 3)掌握铰链四杆机构设计的图解法。教学重点与难点：
1)曲柄存在条件；压力角、传动角、死点位置、急回运动等概念； 2)四杆机构设计的图解法。
习题：针对机构曲柄存在的条件和图解设计法完成2～3个习题。
4、凸轮机构
1)掌握凸轮机构的应用、分类及从动件运动规律； 2)掌握图解法设计盘形凸轮轮廓；
3)掌握滚子半径、压力角及基圆半径对凸轮机构的受力及廓线的影响。教学重点及难点：
盘形凸轮轮廓曲线的图解方法。
习题：针对图解法设计盘形凸轮轮廓曲线完成2个习题。
5、齿轮机构
1)了解齿轮机构的分类、应用和齿轮啮合基本定律，熟悉渐开线特性及渐开线齿轮传动的特点； 2)掌握渐开线直齿圆柱齿轮的参数及其几何尺寸计算；
3)理解标准齿轮传动正确啮合的条件、连续传动条件及标准中心距的概念； 4)了解渐开线齿轮加工原理，最少齿数和变位齿轮的概念； 5)掌握斜齿圆柱齿轮的参数、几何尺寸计算和当量齿数概念； 6)熟悉锥齿轮齿廓曲线形成特点及锥齿轮几何参数。教学重点：
1)渐开线齿轮机构的基本特点和正确工作条件；
2)渐开线直齿和斜齿轮的几何参数及其计算，斜齿轮啮合特点； 3)当量齿轮和当量齿数概念。教学难点：
1)一对齿轮啮合过程（正确啮合条件连续传动条件等）； 2)变位齿轮和当量齿轮概念。
习题：围绕圆柱齿轮、圆锥齿轮几何参数计算应至少完成3～4个习题。
6、轮系
1)了解轮系的类型和应用； 2)掌握定轴轮系传动比计算方法； 3)掌握行星轮系和混合轮系的传动比计算。教学重点： 轮系传动比计算。教学难点：
1)行星轮系传动比计算； 2)混合轮系传动比计算。
习题：围绕轮系传动比计算至少完成３个习题。
7、间歇运动机构
1)了解棘轮机构、槽轮机构的特点及应用； 2)熟悉槽轮机构运动参数的设计。教学重点及难点：
槽轮机构运动参数的设计及槽数、销数的关系。习题：可选做１个习题。
8、机械零件设计概论
1)了解机械零件设计的基本准则及一般步骤；
2)掌握机械零件的疲劳强度概念及影响疲劳强度的因素； 3)熟悉机械零件的常用材料及选择原则，了解零件的标准化概念。教学重点：
1)机械零件设计的基本准则；
2)变应力的种类和特点，疲劳曲线的意义。教学难点：
变应力的参数及疲劳曲线的意义。习题：围绕本章重点可选做１个习题。
9、联接
1)熟悉螺纹常用类型、参数和应用特点；掌握螺旋副的受力、效率和自锁； 2)掌握螺纹连接基本类型、结构和应用特点，了解预紧和防松的意义及方法； 3)掌握单个螺栓连接强度计算的方法，了解提高螺栓连接强度的措施； 4)掌握滑动螺旋传动的设计特点；
5)掌握键连接类型、工作原理、应用特点及平键连接的强度计算方法。教学重点：
1)螺纹连接结构设计与表达； 2)单个螺栓连接强度计算方法。教学难点：
1)螺旋副受力、效率和自锁；
2)受轴向工作载荷时紧螺栓连接力和变形的关系。习题：围绕螺栓连接强度计算至少完成1～2个习题。
综合设计大作业：“牵曳钩螺纹联接”和“螺旋千斤顶”可任选1个。
10、带传动
1)了解带传动的类型、工作原理、特点及应用；
2)掌握带传动力及应力分析与应力分布图，弹性滑动和打滑的基本理论； 3)掌握带传动的失效形式、设计准则、以及V带传动的设计计算方法；
4)熟悉V带和V带轮的结构、标准和基本尺寸，了解带传动的安装使用和维护要求。教学重点与难点：1)影响带传动工作能力的因素，弹性滑动和打滑的原因、后果； 2)带传动的失效形式设计准则； 3)V带传动设计中参数的选择。
习题：围绕力分析和设计计算至少完成2个习题。
综合设计大作业：可选作“立式搅拌机带传动”大作业一个。
11、链传动
1)了解链传动的类型、特点和应用，熟悉滚子链的结构和参数； 2)掌握滚子链传动的运动特性及受力分析；
3)掌握链传动的失效形式、设计计算方法及参数选择； 4)了解链传动的布置、张紧和润滑要求。教学重点与难点：
滚子链传动速度不均匀性产生的原因、后果及改善措施。习题：围绕链传动设计至少完成１个习题。
12、齿轮传动
1)掌握齿轮传动的失效形式及设计计算准则； 2)熟悉齿轮常用材料及热处理方法；
3)掌握齿轮传动的受力分析方法（包括力的作用点、大小、方向）；
4)掌握直齿圆柱齿轮传动齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度计算的力学模型、力作用点、理论依据、应力种类和变化特性，掌握强度计算方法； 5)掌握斜齿圆柱齿轮传动和锥齿轮传动强度计算特点； 6)掌握齿轮传动主要参数的选择； 7)掌握齿轮的结构设计。教学重点：
1)齿轮传动失效形式及设计计算准则； 2)斜齿圆柱齿轮传动的受力分析；
3)圆柱齿轮传动强度计算公式、各参数的意义、选择及参数协调和中心距的圆整。教学难点：
正确理解强度计算公式中各参数的意义及参数的协调和圆整。习题课：
斜齿圆柱齿轮传动的受力分析；参数的调整。习题：围绕受力分析和强度计算至少完成３～４个习题。
13、蜗杆传动
1)了解蜗杆传动的类型特点及应用；
2)掌握普通圆柱蜗杆传动的主要参数和选择原则及几何尺寸计算； 3)掌握蜗杆传动的失效形式、设计准则，熟悉材料选用原则及结构形式； 4)掌握蜗杆传动的受力分析（作用点、方向及大小）和运动方向分析； 5)掌握蜗杆传动强度计算方法，了解效率计算和热平衡计算的意义和方法。教学重点与难点：
1)蜗杆传动的特点及正确啮合条件； 2)蜗杆传动的受力分析和运动方向分析；3)蜗杆传动的失效形式、设计准则、材料和强度计算特点。习题：针对受力分析和强度计算至少完成2～3个习题。
14、轴
1)了解轴的功用和分类，掌握各类轴的受力特点和应力特点； 2)了解轴的材料和选用原则，掌握轴设计的基本要求和一般步骤； 3)掌握轴结构设计的要求和方法；
4)掌握轴的强度计算方法，了解提高疲劳强度的措施。教学重点：
1)各类轴的受力与应力分析； 2)按当量弯矩法校核轴的强度； 3)轴的结构设计方法。教学难点：
1)轴向力对弯矩图和支反力的影响；
2)轴上零件的固定和定位，各轴段直径和长度的确定。
习题：围绕轴的结构设计至少完成1个习题，强度校核至少完成1个习题。
15、滑动轴承
1)了解摩擦的类型和基本特点；
2)熟悉滑动轴承的分类、结构及特点和应用； 3)掌握滑动轴承材料的基本要求和常用轴瓦材料； 4)掌握混合润滑轴承的失效形式、设计准则和计算方法； 5)了解滑动轴承的润滑方法、润滑剂种类及其主要性能指标； 6)了解流体润滑的基本概念。教学重点与难点：
1)摩擦的种类和基本特点； 2)轴瓦材料及其应用；
3)混合润滑轴承的设计准则、计算方法。习题：围绕混合润滑轴承计算至少完成1个习题。
16、滚动轴承
1)熟悉滚动轴承的构造、常用类型的结构、应用特点和代号；掌握类型选用原则； 2)掌握滚动轴承失效形式、设计准则和寿命计算方法； 3)掌握滚动轴承组合设计要求和方法； 4)了解滚动轴承的润滑和密封的意义和方法。教学重点：
1)滚动轴承的寿命计算；
2)滚动轴承轴系支点的轴向固定方式、轴承游隙和轴系位置的调整、轴承与相关零件的配合。教学难点：
1)角接触轴承轴向载荷的计算及轴承径向载荷的概念； 2)滚动轴承当量动载荷计算； 3)轴系结构的设计与表达。习题课：滚动轴承轴系支点的轴向固定方式、轴承游隙和轴系位置的调整。
习题：滚动轴承寿命计算至少完成2个习题，包括轴承组合结构内容的轴系结构改错应至少完成1个习题。
17、联轴器与离合器
1)了解联轴器、离合器的功能和区别；
2)掌握联轴器的分类、两轴相对位移的补偿方式及选用方法；
3)熟悉联轴器主要类型的结构和工作原理，了解离合器的主要类型及工作原理。教学重点及难点：
常用联轴器的类型、结构、工作原理和选用方法。习题：围绕联轴器的选择与计算可选1个习题。
18、弹簧
1)了解弹簧功用、分类、材料及许用应力的确定；
2)掌握圆柱螺旋弹簧的主要几何参数、示性线及设计计算方法； 教学重点与难点：
圆柱螺旋弹簧的强度计算与刚度计算。习题：可选做1～2个设计计算题。
19、课程小结
总结各章基本要求，综合概括各章重点内容及各章节内容之间的关系。
四、学时分配
课堂教学：74学时 实验教学：6学时
1、绪论
1学时
2、平面机构的自由度及机构运动简图
3学时
3、平面连杆机构
5学时
4、凸轮机构
4学时
5、齿轮机构
7学时
6、轮系
4学时
7、间歇运动机构
2学时
8、机械零件设计概论
2学时
9、联接
7学时
10、带传动
4学时
11、链传动
3学时
12、齿轮传动
7学时
13、蜗杆传动
3学时
14、轴
5学时
15、滑动轴承
2学时
16、滚动轴承
8学时
17、联轴器与离合器
2学时
618、弹簧
3学时
19、课程小结
2学时
实际执行学时：
1、绪论
1学时
2、平面机构的自由度及机构运动简图
3学时
3、平面连杆机构
4学时
4、凸轮机构
4学时
5、齿轮机构
6学时
6、轮系
4学时
7、间歇运动机构
2学时
8、机械零件设计概论
2学时
9、联接
7学时
10、带传动
5学时
11、链传动
3学时
12、齿轮传动
7学时
13、蜗杆传动
4学时
14、轴
6学时
15、滑动轴承
2学时
16、滚动轴承
8学时
17、联轴器与离合器
2学时
18、弹簧
2学时
19、课程小结
2学时
五、其它
1、习题作业
习题作业是学生理解和掌握基本教学内容的重要教学手段之一，也是熟悉设计标准与规范、培养学生主动思考、独立分析和解决问题能力的重要教学环节。教师应按各章规定的数量布置作业，同时依照学校规定的批阅比例认真批改作业，做出记录，并定期在课堂上对作业进行讲评。
2、综合设计大作业
大作业目的：
1）使学生初步掌握简单机械装置和零件部件设计方法，是理论联系实际、培养学生综合设计能力的重要实践环节；
2）设计性大作业是加强结构设计能力和创新能力训练的重要手段，可使学生体会到结构设计是机械设计不可缺少的组成部分，充分认识结构设计的重要意义； 3）熟悉有关设计规范、标准，学习查阅设计资料的方法。大作业要求：
1)每个大作业都必须完成设计计算说明书一份，设计图一张；2)教师认真批改每份大作业，评出成绩； 3)每个学生至少完成1个大作业。大作业内容：
1）牵曳钩螺纹联接设计 2）螺旋千斤顶设计 3）立式搅拌机带传动设计
3、成绩评定
本课程的突出特点是实践性强、教学环节多、工程实践能力要求高。因此，客观、公正地评价各环节的学习成绩，不仅为教学质量的评估提供依据，同时对学生自学能力、工程实践能力和创新能力的培养具有重要的导向作用。
本课程采用百分制、多元化成绩综合评价体系，总成绩的组成如下： 1）期末考试
75% ~ 80% 2）大作业与平时作业 10% ~15% 3）实验教学
10%
