机械设计基础课程教学大纲 （合肥工业大学机械原理与零件教研室） 2000年10月 一、课程的性质和任务 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，为学生学习后续课程及解决生产实际问题奠定基础。本课程教学内容方面应着重基本知识、基本理论和基本方法，在培养学生实践能力方面应着重设计技能的基本训练，同时注意培养学生正确的设计思想和严谨的工作作风。 本课程的主要任务是： １、掌握常用机构的基本原理、运动特性和机构动力学的基本知识，初步具有分析和设计基本机构的能力，并对机械运动方案的确定有一定的了解； ２、掌握通用机械零件的工作原理、特点、选用和设计计算的基本知识，初步具有 设计简单机械及普通机械传动装置的能力； ３、具有运用标准、规范、手册、图册等有关资料的能力； ４、能通过实验验证理论，并巩固和加深对理论的理解。 二、教学内容和基本要求 １、教学基本内容 机械设计基础的主要内容。机械设计的一般步骤和原则。 平面机构的机构分析。平面连杆机构。凸轮机构。齿轮机构。轮系。其它常用机构。 机构运动方案的选择。 机械调速，刚性回转件的平衡。 机械零件的工作能力和计算准则。机械零件常用材料及选用原则。机械零价工艺性和标准化。 联接件设计：螺纹联接、键、花键联接等。 传动件设计：带传动、链传动、齿轮传动、蜗杆传动、螺旋传动等。 轴系零、部件设计：轴、滑动轴承、滚动轴承、联轴器、离合器、制动器。 其它零部件设计：弹簧、减速器等。 传动系统方案分析和设计。 ２、教学基本要求 ⑴ 要求掌握的基本知识： 机械设计的一般知识。 机械和机械零件的主要类型、性能、特点、应用、机械零件的常用材料、标准和结构工艺性。 摩擦、磨损、润滑和密封的一般知识。 ⑵ 要求掌握的基本理论和方法 机构的组成、工作原理和运动特性。 机械动力学的基本原理和运动特性。 机械动力学的基本原理、防震、减振的途径。 机械零件的工作原理、受力分析、应力状态、失效形式等。 机械零件的设计计算准则：强度、刚度、耐磨、寿命、热平衡等。 简化计算、当量法、试算法等。 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，改善摩擦学性能的途径。 ⑶ 要求掌握的基本技能 绘制机构简图，零部件的设计计算及工作图的绘制，查阅技术资料，编写技术文件等。 三、习题课、课外习题、设计作业 根据教学需要，适当安排习题课、课外习题和设计作业。 每个学生应完成１～２个设计作业，每个作业约10～20学时（课外）。 每个作业的份量一般为装配图一张，设计计算说明书一份。 学生必须独立、按时完成课外习题和设计作业。 习题和作业完成情况应作为评定课程成绩的一部分。 四、课程设计 课程设计的目的在于进一步巩固和加深所学基本知识，使学生能综合运用已学的有关课程的基本知识。通过简单的机械传动设计，培养学生独立设计能力，掌握基本的设计方法，学会查阅技术资料，树立正确的设计思想和严谨的工作作风。 １、课程设计的题目 课程设计的题目应能满足教学要求，符合生产实际，建议采用能包括课程大部分内容的部件，如减速器或简单机械传动装置。 ２、课程设计的内容 课程设计的内容应包括传动装置的全部设计计算和结构设计，具体要求如下： （a）设计准备 阅读设计任务书，明确设计要求、工作条件、内容和步骤；通过对减速器的拆装和观看减速器制造录像片了解设计对象；阅读有关资料，明确课程设计的方法和步骤，初步拟定设计计划。 （b）传动装置的总体设计 根据任务书中所给参数和工作要求，分析和选定传动装置的总体方案；计算功率并选择电动机；确定总传动比和分配各级传动比；计算各轴的转速、转矩和功率；绘制传动装置方案简图。 （c）各级传动零件的设计计算 通过设计计算，确定各传动零件的主要参数和尺寸，一般包括带传动、联轴器、齿轮传动（或蜗杆蜗轮传动）等。一般应先计算箱外传动件，后计算箱内传动件。 （d）减速器装配工作图的结构设计及绘制 分析和选定减速器的结构方案，绘制装配草图；校核轴、键和联轴器的强度及滚动轴承寿命；进行轴系、箱体及其附件的结构设计。箱体附件一般应包括窥视孔、油标、排油孔及其螺塞、起吊装置等。草图完成后，应进行检查并修改。标注必要的尺寸和公差配合，写出减速器特性、技术要求和零件序号，编写零件明细表及标题栏。 （e）零件工作图的设计和绘制 绘制零件工作图，尺寸和公差标注及技术要求应完整，绘制齿轮零件工作图应有齿轮公差表。 （f）完成减速器装配图 （g）整理、编写设计说明书 说明书应包括文字叙述、设计计算和必要的简图，在说明书每页的右侧应单独写明有关计算结果和简短结论，如：“m＝3”、“满足强度要求”等。 （h）设计总结和答辩 课程设计集中在两～三周内完成。设计完成后应进行总结答辩，成绩应单独评定。 ３、学生设计工作量 每个学生应完成减速器装配图一张（l号或0号图纸），零件工作图2张（按1：1比例绘制），设计说明书一份。 五、实验 实验课是理论联系实际的重要环节，可以使学生验证、巩固和加深所学的基本理论，能训练学生某些有关的实验方法、能力、测量技能，培养踏实细致、严谨认真的工作作风。 实验前，要求学生预习实验指导书，明确实验要求和内容，实验后要填写实验报告，并由实验指导教师批阅，评定成绩。 本课程要求开设实验3～4个，共6～8学时。实验内容可在下表第1～4和5～8中各选择1～3项。 表１：机械设计基础课程实验 序 号 实 验 名 称 学时数  1 机构认识实验 1  2 机构运动简图测绘实验 2  3 齿轮范成原理实验 2  4 直齿圆柱齿轮参数的测定与分析实验 2  5 机械零件认识实验 1  6 齿轮传动实验 2  7 带传动实验 2  8 减速器结构分析及拆装实验 1   六、几点说明 ⑴ 本大纲是根据1995年原国家教育委员会批准印发的《高等工业学校机械设计基础课程教学基本要求》编写的，适用于对机械原理、机械设计有一定要求，但课程时数有限的一类专业，如热加工工艺类专业、动力运行类专业等； ⑵ 根据专业的不同要求，本大纲给出的课内时数参考范围为100～130（教学时数60～80，课程设计课内时数30～50，实验课时数4～8），要求课内课外时数之比为1/（1～1.5）； ⑶ 要处理好本课程与有关先修课程，如画法几何和机械制图、工程力学、金属工艺学、公差配合与技术测量、工程材料、机械制造基础、金工实习等课程的衔接和配合； ⑷ 本大纲基本要求所列内容应通过讲课、习题课、课外习题、设计作业、课程设计、实验等教学环节进行教学。也可以根据具体情况灵活安排各环节和学时比例，力求符合学生的认识规律； ⑸ 应根据具体条件，注意结合教学过程培养学生应用计算机的能力，以提高教学质量和水平； ⑹ 习题内容要多样化，习题内容应含有结构和工艺性方面的内容，习题作业要能起到巩固理论、掌握计算方法和技巧，加强结构和工艺性方面的训练，提高分析问题、解决问题的能力，起到熟悉标准和规范的作用； ⑦ 设计作业和课程设计同样都是培养学生设计能力的重要环节。设计作业的题目要灵活多样，教师要加强指导和考核，注意培养和发挥学生的独立工作能力和创新精神。为保证设计能力的培养，课程设计宜分散进行，每个教师同时指导的人数不应多于15人； ⑧ 实验要严格要求。同一实验台上同时操作的人数不宜过多，以保证学生都能动手操作。实验后，每个学生要写出实验报告； ⑨ 本课程教学环节较多，实践性较强，教学中应教育学生树立正确的设计思想，培养良好的工作作风和工作方法； ⑩ 在教学中，授课教师应充分利用计算机辅助多媒体教学和教学挂图、模型等手段，以提高教学质量、教学效率和教学水平，培养学生的兴趣，加强学生的理解。 附表：课内教学时数安排参考（总学时60） 教 学 主 要 内 容 参考学时  绪论 1.引　言 2.本课程研究的对象和内容 3.本课程的目的和特点 4.机械设计的基本要求和一般过程 1  第一章 平面机构及其自由度 1.运动副及其分类 2.平面机构运动简图 3.平面机构的自由度及其计算 4.速度瞬心及其在机构速度分析中应用 4  第二章 平面连杆机构 1.概　述 2.铰链四杆机构的基本类型和特性 3.铰链四杆机构的力学特性 4.铰链四杆机构的演化 5.平面四杆机构的设计 6.平面多杆机构简介 4  第三章 凸轮机构 1.凸轮机构的应用和分类 2.从动件的常用运动规律 3.图解法设计凸轮轮廓 4.解析法设计凸轮轮廓简介 5.设计凸轮机构应注意的问题 4  第四章 齿轮机构 1.引言 2.齿轮机构的特点及类型 3.齿廓啮合基本定律 4.渐开线性质及渐开线齿廓 5.渐开线直齿圆柱齿轮各部分的名称和尺寸计算 6.渐开线标准齿轮的啮合传动 7.渐开线齿廓的加工原理及变位齿轮的概念 8.平行轴斜齿齿轮机构 9.圆锥齿轮机构 4  第五章 轮系 1.引　言 2.轮系的类型 3.定轴轮系及其传动比 4.周转轮系及其传动比 5.混合轮系及其传动比 6.轮系的典型应用 7.几种特殊的行星传动简介 3  第六章 其它常用机构 1.棘轮机构 2.槽轮机构　 3.不完全齿轮机构 4.凸轮间歇运动机构 5.组合机构 2  第七章 机械的动力性能 1.回转件的平衡 2.机械速度波动与调节 3.机器的机械效率 3  第八章 机械零件设计概论 1.机械零件设计概述 2.机械零件设计要点 3.机械零件的强度 4.机械零件的接触强度 5.摩擦、磨损及润滑概述 3  第九章 联　接 1.螺纹的形成、分类和参数 2.螺纹副的受力、效率和自锁分析 3.机械设备常用螺纹 4.螺纹联接的基本类型和常用螺纹联接件 5.螺纹联接的预紧和防松 6.螺栓联接的强度计算 7.螺栓的材料和许用应力 8.螺栓联接设计时应注意的问题 9.螺旋传动 10.键联接和花键联接 11.其他联接 4  第十章 齿轮传动 1.概　述 2.齿轮传动的失效形式 3.齿轮材料及热处理 4.齿轮传动的精度 5.直齿圆柱齿轮传动的强度计算 6.斜齿圆柱齿轮传动的强度计算 7.直齿圆锥齿轮传动的强度计算 8.齿轮结构 4  第十一章 蜗杆传动 1.概述 2.圆柱蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 3.蜗杆传动的失效形式、材料和结构 4.蜗杆传动的强度计算 5.蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算 3  第十二章 带 传 动 1.概述 2.带传动的工作情况分析及设计准则 3.普通V带传动的设计计算 4.V带轮设计 5.带传动的张紧装置 6.其它带传动简介 4  第十三章 链 传 动 1.概述 2.滚子链的链条和链轮 3.链传动的工作情况分析 4.滚子链传动的承载能力和设计计算 5.链传动的润滑、布置和张紧 6.齿形链传动简介 2  第十四章 轴 1.概　述 2.轴的材料 3.轴的结构设计 4.轴的强度计算 5.轴的刚度计算 2  第十五章 滑动轴承 1.概　述 2.径向滑动轴承的结构 3.轴承材料和轴瓦结构 4.非液体润滑滑动轴承的计算 5.流体动压润滑的形成原理 6.液体静压轴承与气体轴承简介 3  第十六章 滚动轴承 1.概 述 2.滚动轴承的主要类型性能和特点 3.滚动轴承的代号 4.滚动轴承的失效形式和尺寸选择 5.轴承装置的设计 6.滚动轴承与滑动轴承的比较 4  第十七章 联轴器、离合器及制动器 1.联 轴 器 2.离 合 器 3.制 动 器 2  第十八章 弹　簧 1.弹簧的功用和类型 2.圆柱螺旋弹簧结构、几何参数、制造、材料及许用应力 3.圆柱螺旋弹簧的应力、变形、特性曲线 4.圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计 5.其他弹簧简介 2  第十九章 机械传动系统设计 1.概　述 2.机械传动系统方案设计 3.传动系统的运动和动力计算 2  注：机械原理部分约占总学时的1/3，机械设计部分约占总学时的2/3。