《机械设计》课程教学大纲

《机械设计》课程教学大纲

课程名称：机械设计

英文名称：Mechanical Design

课程类型：专业平台课

总学时及学分：48学时、3学分

适应对象：机械电子工程专业

主要先修课程：机械制图、工程力学、机械原理、互换性与测量技术、机械工程材料

执行日期：2017年9月

一、 课程的性质与任务

性质：机械设计是机械电子工程专业教学计划中的一门专业必修课，也是培养机械电子工程类专业学生初步掌握设计及其能力的一门技术基础课。是以通用机械零、部件为设计对象的设计性课程。

任务：

1.使学生掌握通用机械零部件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，具有对一般机械系统进行总体方案设计和结构设计的能力；

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、课程的教学目标

机械设计课程构建的是一个机械设计理论教学、实验教学、工程实践教学有机结合的课程体系，课程体系在教学内容方面着重传授基本知识、基本理论、基本方法和培养创新思维，在培养实践能力方面着重设计构思、设计技能和创新设计的基本训练。使学生对工程实际具有分析、解决问题的能力，在设计中具有创新思维。更好适应市场经济和新技术发展的需要。在教学过程中，除理论讲授外，还安排适当的作业、实验及课程设计等实践性环节，培养学生的分析问题和解决问题的能力和工程设计能力。

三、教学内容及其基本要求

知识模块1 机械设计总论

教学内容：

知识点一：绪论

1.机械工业在现代化建设中的作用

     2.机器的基本组成要素

     3.本课程的内容、性质、特点、任务与学习方法

教学基本要求：理解零件的作用、分类，与机器的相互关系；理解本课程“学什么”、“为什么学”、“怎样学”。

教学重点：本课程的内容、性质与任务。

知识点二：机械设计概述

1.机器的组成

2.机器设计的一般程序

3.对机器的主要要求

4.机械零件的主要失效形式

5.载荷与应力分析

6.设计机械零件应满足的基本要求

7.机械零件的设计准则

8.机械零件的设计方法

9.机械零件设计的一般步骤

10、机械零件材料的选用原则
11.机械零件设计的标准化

12.现代设计方法简介

教学基本要求：理解机器设计与机械零件设计的总体概念，熟悉机械设计的基本要求、一般程序和方法；机械零件设计的基本要求、载荷与应力概念、一般步骤和设计计算方法；机械零件的主要失效形式及设计计算准则。

教学重点：机械零件的主要失效形式、设计准则、材料选用原则、设计标准化。

教学难点：机械零件的结构工艺性、现代设计方法
知识模块2 连接设计

教学内容：

知识点一：螺纹连接

1.螺纹

2.螺纹连接的类型和标准联接件

3.螺纹连接的预紧

4.螺纹连接的防松

5.螺纹连接的设计

6.螺栓连连接的强度计算

7.螺纹连接的材料及许用应力

8.提高螺纹连接强度的措施

教学基本要求：要求同学了解螺纹连联接的主要类型、材料和精度；熟练掌握螺纹的基本参数及其应用、螺纹连接的拧紧和防松方法；掌握单个螺栓连接的受力分析和强度计算方法、螺栓组连接的结构设计原则和方法、受力分析和提高螺栓连接强度的措施；

教学重点：螺栓连接的基本类型及应用场合，掌握单个螺栓连接的受力分析和强度计算方法、螺栓组连接的结构设计原则和方法。

教学难点：单个螺栓受预紧力和工作拉力的紧螺栓连接的强度计算、螺栓组连接的四种典型受力状态（轴向力、横向力、旋转力矩和翻转力矩）下的受力分析。

知识点二：轴毂连接

1.键连接

2.花键连接

3.销连接

4.过盈连接

5.过盈连接

6.胀套连接

教学基本要求：理解键连接的主要类型及应用特点、理解键的类型及尺寸的选择方法、掌握平键连接强度校核计算；了解花键连接的类型、特点和应用、了解花键连接强度计算；了解销连接、过盈连接、过盈连接、的类型、胀套连接特点和应用。

教学重点：平键主要类型、工作原理及应用特点。

教学难点：各类键失效形式和强度校核方法。

知识模块3 机械传动设计

教学内容：

知识点一： 带传动

1.概述

2.带传动的工作情况分析

3.V带传动的设计计算

4.V带轮结构

5.带传动的张紧装置

教学基本要求：要求同学了解带传动的传动类型、特点和应用场合；熟悉普通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、弹性滑动及打滑等基本理论、V带传动的失效形式及设计准则、设计方法和步骤。

教学重点：带传动的工作原理、特点及应用；带传动的受力分析、应力分析、弹性滑动及打滑；V带传动的失效形式、设计准则、设计方法

教学难点：难点带的弹性滑动与打滑的关系；有效拉力及最大有效拉力的区别；单根V带能传递的功率及影响因素。

知识点二：链传动

1.链传动的特点及应用

2.传动链的结构特点

3.滚子链链轮的结构和材料

4.链传动的运动特性

5.链传动的受力分析

6.滚子链传动的设计计算

7.链传动的布置、张紧和润滑

教学基本要求：要求同学了解链传动的工作原理、特点和应用场合、滚子链标准、规格及链轮的结构特点；掌握链传动的运动特性、链传动的受力分析、滚子链传动的计算、链传动的合理布置和张紧、润滑等。

教学重点：要求同学掌握滚子链传动主要参数选择及设计计算。

教学难点：链传动的多边形效应、附加动载荷分析以及设计参数的合理选择等。

知识点三： 齿轮传动

1.概述

2.齿轮传动的失效形式及设计准则

3.齿轮的材料及选择原则

4.齿轮传动的计算载荷

5.标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算

6.齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择

7.标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算

8.标准直齿锥齿轮传动的强度计算简介

9.齿轮的结构设计

10.齿轮传动的润滑

教学基本要求：要求同学了解齿轮传动特点、分类、基本要求、常用齿轮材料及热处理方法等；掌握齿轮传动的失效形式及其特点、失效部位、失效机理或减轻失效的措施，以及针对不同失效形式的设计准则，合理选择齿轮材料及相应的热处理方法；熟练掌握直齿圆柱齿轮传动主要参数的计算、齿轮传动的强度计算；了解斜齿轮圆柱齿轮、直齿圆锥齿轮受力分析和强度计算的特点及应用；掌握齿轮的结构及润滑方式。

教学重点：要求同学掌握齿轮传动的失效形式、材料选择、受力分析、设计计算准则、直、斜齿圆柱齿轮传动接触疲劳强度弯曲疲劳强度的计算；

教学难点：齿轮传动的失效形式及机理分析；载荷系数的主要影响因素；重要系数的意义；斜齿圆柱齿轮的轴向力方向判定、计算载荷、许用接触应力。

知识点四：蜗杆传动

1.蜗杆传动的类型

2.普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算

3.普通圆柱蜗杆传动承载能力计算

4.普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算

5.圆柱蜗杆及蜗轮的结构设计

教学基本要求：要求同学掌握蜗杆传动几何参数的计算及选择方法、蜗杆传动的力分析和强度计算、蜗杆蜗轮的结构设计方法。了解蜗杆传动的效率、热平衡原理和计算方法、蜗杆传动的类型、蜗杆的刚度计算。

教学重点：要求同学掌握圆柱蜗杆传动几何参数的计算及选择方法、蜗杆传动的力分析和强度计算；

教学难点：在于蜗杆传动的受力分析，热平衡计算。

知识模块4 轴系设计

教学内容：

知识点一：轴

1.概述

2.轴的结构设计

3.轴的计算

教学基本要求：要求同学了解轴的分类、材料、轴设计的主要问题；理解并掌握轴的结构设计、轴的强度设计计算方法等。熟悉轴上零件的轴向定位和周向定位的方法及其特点，明确轴的结构设计中应注意的问题及提高轴的承载能力的措施。

教学重点：要求学生掌握轴的结构设计、轴强度校核计算。

教学难点：难点在于轴结构的合理设计、轴强度校核计算分析。

知识点二：滚动轴承与滑动轴承

1.概述

2.滚动轴承的主要类型及代号

3.滚动轴承的类型选择

4.滚动轴承的工作情况

5.滚动轴承尺寸选择

6.轴承装置的设计

7.滑动轴承的结构与材料

8.混合润滑轴承的计算

9.液体动压润滑原理

教学基本要求：要求学生了解滚动轴承构造、材料、特点、类型、代号及选择等；理解并掌握滚动轴承的失效形式，滚动轴承的基本额定寿命，基本额定动载荷C 和基本额定静载荷C₀等概念，能够进行滚动轴承的当量动载荷及轴承承载能力的计算。能根据载荷、结构形式。定位、调整、装拆、预紧、润滑和密封等要求，进行滚动轴承组合设计和分析已有轴承结构。了解滑动轴承的类型、特点及应用；理解滑动轴承的结构特点；了解滑动轴承的失效形式、对轴瓦材料的要求、常用轴瓦材料、轴瓦结构；了解滑动轴承润滑剂的选用及润滑装置。

教学重点：滚动轴承的当量动载荷和寿命计算，对轴瓦材料的要求及常用轴瓦材料。

教学难点：角接触轴承的的当量动载荷计算，轴承装置的设计；滚动轴承部件的组合设计与轴系结构综合设计。

知识点三：联轴器和离合器

1.联轴器的种类和特性

2.联轴器的选择

3.离合器

教学基本要求：了解联轴器和离合器的种类和功能，能够正确选用。

教学重点：联轴器及离合器的结构、工作原理、选用、计算。

四、 各教学环节学时分配  

五、 教学建议

1.课堂教学与直观教学相结合、理论教学与工程实际相结合、课内讨论与辅导相结合、实验与仿真、项目案例教学相结合；以多媒体技术为主、板书教具为辅，充分利用多媒体及网络资源现代教育技术，注重使用效果，有效调动学生的学习积极性，优化组合和运用多种教学手段；有效提高教学质量。

2.讲课中坚持“三简化三强调”：即简化公式推导，强调公式的应用；简化机理的分析，强调参数的选择；简化参数的计算，强调结构的设计；

3.将课堂教学、实验教学、课程设计“一体化”：将减速器、联轴器和离合器、弹簧、机架零件等章节放在课程设计和实验中传授。

4.要求学生完成与教学内容相关一定量的课后习题，巩固所学基本知识；亲自动手完成实验项目训练培养创新思维、创新能力与团队协作能力。

六、 考核评价方法及要求

本课程以基本知识和技能训练考核为主线，闭卷笔试。平时成绩包括作业、考勤、实验创新占课程总成绩的30%，期末考试占课程总成绩的70%的比例。试卷命题规范要求，覆盖面广，难易适中，考查知识全面。

七、 教材与主要教学参考资源

推荐教材

1.陆凤仪：机械设计[M].机械工业出版社，2015

2. 濮良贵：机械设计[M].高等教育出版社（第八版），2016

3.孔凌嘉：机械设计[M].北京理工大学出版社，2015

4.张翠花：机械设计[M].西北工业大学出版社，2017

5.国家精品课程资源网：机械设计精品课程

制定者：（刘月英、2017年8月）  

                                         审核者：（李焕娜、2017年8月）

                                         批准者：（ 张景 、2017年8月）