辽宁电大 机械设计基础由唐春龙主讲

机械设计基础课程教师简介

机械设计基础课程教学大纲

　　第一部分 大纲说明

　　一、课程性质、目的和任务

　　机械设计基础课程是中央电大数控技术专业的一门必修的技术基础课。本课程的目的和任务是培养学生初步建立工程概念；使学生初步掌握工程实际中简单力学问题的分析方法、典型变形下的力学性能及强度校核的基本知识；掌握常用机构的原理、运动分析和通用机械零件的结构要素、工艺要素、零件的强度校核等基本知识，初步具有分析和选用机械零件及简单机械传动装置的能力；具有初步的实验知识和动手能力，为学习后续课程和将来从事专业技术工作打下必要的基础。

　　二、与相关课程的衔接、配合、分工

　　本课程具有较强的综合性和实践性。学习本课程之前，学生应具备一定的数学计算及推理能力、机械制图及读图能力、材料及金属加工工艺的基础知识。

　　本课程的先修课程：机械制图、机械制造基础的部分内容。

　　三、课程教学的基本要求

　　通过本课程的学习，应使学生达到以下要求：

　　1．掌握工程力学的基础知识和一般分析方法。

　　2．熟悉常用机构的工作原理和特性，初步具备分析与选用常用机构的能力。

　　3．掌握通用机械零件的结构特点、类型选择、工作能力计算及使用、维护知识。

　　4．初步具有运用“手册”和“标准”的基本能力。

　　课程的教学内容按了解、理解和掌握三个层次进行要求，具体的教学要求见本大纲第三部分的详细说明。

　　四、教学建议及学生学习要求

　　为了激发学生的学习兴趣，提高教学质量，在教学过程中采取多种教学方法配合使用，主要有以下几个方面：

　　1．讲课时注意突出重点，突出能力培养，体现实用性原则。

　　2．本课程的实践性较强，应注重理论联系实际，将理论知识与实际结构相结合。

　　3．充分利用教具和多媒体课件，增强直观性。

　　第二部分 媒体使用与教学过程建议

　　一、课程教学总时数、学分数

　　本课程为4学分，课内学时为72学时。开设一学期。

　　二、教学媒体及其相互关系

　　本课程的教材包括合一式的文字教材、配套的IP课件和CAI课件。文字教材是主要的教学媒体，系统讲授课程学习内容。IP课件和CAI课件是助学媒体，IP课件主要解决重点、难点内容以及文字不易表达的内容，CAI课件解决各章的主要内容、重点、难点分析、习题解答、自我测试、课程实验等。

　　三、教学环节

　　1．阅读教材 本课程以自学为主，学习中首先阅读各章节的导读，了解其中的重点、难点及学习方法，按照教学要求完成各章内容的学习。

　　2．利用助学媒体 利用IP课件及CAI课件等助学媒体，深化理解课程内容和解决学习中遇到的问题。

　　3．习题作业 为切实掌握教学内容，学生应在独立思考的基础上完成一定数量的习题作业，其中形成性考核所规定的作业是必须完成的，

　　4．面授、答疑 有条件的地方可组织短期集中面授，解决学生学习中的疑难问题。

　　5．网上教学 学生可通过中央电大或省市电大的学习网络获得学习资料，并通过网络进行实时或非实时的答疑。

　　四、学时分配

第三部分 教学内容和教学要求

　　一、绪论（1学时）

　　〖教学内容〗

　　1．机器的组成及特征；

　　2．机器和机构；

　　3．构件和零件；

　　4．课程的性质、任务和主要内容。

　　〖教学要求〗

　　使学生了解机器的组成及特征；明确机器与机构的差别；掌握零件与构件的概念。

　　〖教学重点、难点〗

　　机器的组成及特征，机器、机构、构件、零件的概念。

　　二、机构静力分析基础（9学时）

　　〖教学内容〗

　　1．静力学的基本概念及静力学基本定理；

　　2．平面力系的平衡计算和平面机构静力分析。

　　〖教学要求〗

　　通过本章的教学，使学生理解力的概念及静力学基本定理；理解常见的约束及约束反力的特点；能够正确进行物体的受力分析，并熟练画出研究对象的受力图；掌握平面平衡力系的计算，能进行简单机构的静力分析。

　　〖教学重点、难点〗

　　基本概念，静力学基本定理，常见约束类型的约束反力特点，受力图的画法，二力杆；平面力系的平衡和平面机构静力分析。

　　三、常用机构概述（2学时）

　　〖教学内容〗

　　1．机构的组成；

　　2．运动副的概念与分类；

　　3．平面机构运动简图；

　　4．平面机构的自由度，机构具有确定运动的条件。

　　〖教学要求〗

　　通过本章的教学，使学生了解机构的组成；理解运动副的概念与分类；了解常用平面机构运动简图的绘制方法；掌握平面机构自由度的计算及机构具有确定运动的条件。

　　〖教学重点、难点〗

　　机构的组成；平面机构的运动简图；平面机构的自由度计算；机构具有确定运动的条件。

　　四、平面连杆机构（4学时）

　　〖教学内容〗

　　1．平面四杆机构的基本类型；

　　2．铰链四杆机构的演化；

　　3．曲柄存在的条件；

　　4．四杆机构的工作特性。

　　〖教学要求〗

　　通过本章的教学，使学生了解铰链四杆机构的类型、特点及应用，掌握铰链四杆机构曲柄存在条件及类型判别方法，了解铰链四杆机构的演化型式及应用，掌握四杆机构的传动特性。

　　〖教学重点、难点〗

　　曲柄存在条件及类型判别；铰链四杆机构的演化及应用；四杆机构的工作特性。

　　五、凸轮机构（3学时）

　　〖教学内容〗

　　1．凸轮机构的组成、应用、分类和凸轮机构的特点；

　　2．从动件常用的运动规律；

　　3．图解法设计凸轮轮廓曲线；

　　4．凸轮机构设计各参数的确定。

　　〖教学要求〗

　　通过本章的教学，使学生了解常见凸轮机构的类型、特点及应用，掌握从动件运动规律及各种运动线图的绘制方法，掌握凸轮轮廓设计的基本原理及绘制方法，了解凸轮机构中各参数的选取原则。

　　〖教学重点、难点〗

　　凸轮机构中从动件运动线图的绘制；凸轮轮廓设计的原理及绘制；凸轮机构各参数的确定。

　　六、其它常用机构简介（2学时）

　　〖教学内容〗

　　1．棘轮机构；

　　2．槽轮机构；

　　3．凸轮间歇机构；

　　4．不完全齿轮机构；

　　5．螺旋机构。

　　〖教学要求〗

　　通过本章的教学，使学生了解棘轮机构、槽轮机构、凸轮间歇机构、不完全齿轮机构、螺旋机构的类型、特点及应用。

　　〖教学重点、难点〗

　　间歇运动机构及螺旋机构的类型、特点及应用。

　　七、构件内力分析基础（6学时）

　　〖教学内容〗

　　1．弹性变形和塑性变形；

　　2．内力的概念，截面法；

　　3．轴向拉伸和压缩，轴力及计算，轴力图；

　　4．剪切和挤压，剪切力，挤压力；

　　5．扭转，扭矩及计算，扭矩图；

　　6．弯曲，剪力及弯矩的计算，剪力方程和弯矩方程，剪力图和弯矩图。

　　〖教学要求〗

　　通过本章教学，使学生理解各种基本变形的受力特点和变形特点；理解内力的概念；掌握各种基本变形内力的特点、计算方法和内力图的画法。

　　〖教学重点、难点〗

　　各种基本变形的受力特点和变形特点，轴力和轴力图，扭矩和扭矩图，剪力和弯矩的概念及求法，剪力图和弯矩图，各种基本变形的内力的正负规定。

　　八、构件的强度和刚度（12学时）

　　〖教学内容〗

　　1．应力的概念，正应力和剪应力；变形与应变的概念；

　　2．轴向拉伸和压缩时横截面上的正应力；拉压杆的变形和应变；虎克定律；

　　3．材料在拉伸和压缩时的力学性能；塑性材料和脆性材料的拉压实验；

　　4．安全系数、许用应力；

　　5．拉伸和压缩时的强度计算；拉伸和压缩时的变形；应力集中概念；

　　6．剪切与挤压的实用计算；

　　7．圆轴扭转时的应力与强度条件；

　　8．纯弯曲；惯性矩和抗弯截面模量；弯曲时横截面上的正应力；弯曲变形的强度条件和强度计算；

　　9．挠度和转角；梁的刚度条件；提高梁的抗弯能力的措施；

　　10．动应力概述；交变应力的概念；交变应力的循环特征；交变应力的种类；材料在交变应力作用下的破坏特点；疲劳破坏过程的解释；提高构件疲劳强度的措施。

　　〖教学要求〗

　　通过本章教学，使学生理解各种基本变形的应力概念、特点和分布规律，理解材料在拉伸和压缩时的机械性能指标的含义，掌握各种基本变形的应力和强度计算方法；理解虎克定律及各种基本变形的变形计算和刚度计算方法；了解动应力和交变应力的概念及材料在交变应力作用下的破坏特点。

　　〖教学重点、难点〗

　　基本变形的应力和强度计算方法；材料在拉伸和压缩时的机械性能；虎克定律；基本变形的刚度计算。

　　九、齿轮传动（8学时）

　　〖教学内容〗

　　1．齿轮传动的特点与类型；

　　2．渐开线的形成及特性，渐开线齿廓的啮合特性；

　　3．渐开线标准直齿圆柱齿轮的基本参数及几何尺寸计算；

　　4．渐开线标准直齿圆柱齿轮正确啮合条件和连续传动条件；

　　5．渐开线齿轮的加工，根切现象和最少齿数，变位齿轮的概念；

　　6．斜齿圆柱齿轮传动；

　　7．直齿锥齿轮传动；

　　8．齿轮传动的失效形式及设计准则，齿轮的材料及热处理；

　　9．齿轮轮齿受力分析。

　　10.齿轮传动的强度计算

　　11.直齿圆柱齿轮传动设计

　　〖教学要求〗

　　通过本章的教学，使学生了解齿轮机构传动的特点和基本类型；理解齿轮正确啮合的条件及连续传动的条件，了解齿轮根切的原因及不产生根切的最少齿数；掌握渐开线标准直齿轮及斜齿轮的主要参数和几何尺寸计算；了解不同条件下齿轮传动的失效形式、设计准则及参数选择原则。

　　〖教学重点、难点〗

　　齿轮机构传动的特点和基本类型，齿轮的尺寸计算，连续传动条件与正确啮合条件，齿轮失效形式与设计计算准则。

　　十、蜗杆传动（2学时）

　　〖教学内容〗

　　1．蜗杆传动的特点及类型；

　　2．蜗杆传动的基本参数及几何尺寸计算；

　　3.蜗杆传动的失效形式及设计准则，蜗杆蜗轮的材料及结构；

　　4．蜗杆传动的效率与热平衡计算。

　　〖教学要求〗

　　通过本章的教学，使学生了解蜗杆传动的组成与特点、蜗杆传动的类型、蜗杆传动的效率与热平衡，掌握蜗杆传动的主要参数及传动比计算。

　　〖教学重点、难点〗

　　蜗杆传动的主要参数及传动比计算

　　十一、轮系（2学时）

　　〖教学内容〗

　　1．轮系的类型及功用；

　　2．定轴轮系传动比的计算；

　　3．周转轮系传动比的计算。

　　〖教学目的与要求〗

　　通过本章的教学，使学生了解轮系的功用和分类，掌握定轴轮系与周转轮系传动比的计算方法。

　　〖教学重点、难点〗

　　定轴轮系传动比的计算，周转轮系传动比的计算，轮系的功用。

　　十二、带传动（4学时）

　　〖教学内容〗

　　1．带传动的主要类型与特点；

　　2．带传动的受力分析，带的弹性滑动与打滑，带的应力分析及失效形式；

　　3．带的张紧与张紧装置，V带的使用与维护。

　　〖教学要求〗

　　通过本章的教学，使学生了解带传动的结构型式、带传动的优缺点、掌握带传动的基本参数、工作原理、打滑与疲劳损坏等失效形式、带传动的张紧与维护。

　　〖教学重点、难点〗

　　带的基本参数、结构型式；带传动的工作原理；带传动的失效形式与设计准则；带的张紧与维护。

　　十三、联接（4学时）

　　〖教学内容〗

　　1．螺纹联接的类型、特点及应用，常用的标准螺纹联接件；

　　2．螺纹联接的预紧与防松；

　　3．键联接的类型与应用，键联接的失效与设计计算准则；

　　4．其它联接简介

　　〖教学要求〗

　　通过本章的教学，使学生了解常用螺纹联接、键联接、销联接及其它联接的类型、特点与应用。掌握标准件的选用。

　　〖教学重点、难点〗

　　螺纹联接的类型、特点与应用，键联接的失效与设计计算准则。

　　十四、轴（4学时）

　　〖教学内容〗

　　1．轴的分类及作用，轴的材料选择；

　　2．轴上零件的定位与装配；

　　3．轴的的结构设计；

　　4．轴的强度计算。

　　〖教学要求〗

　　通过本章的教学，使学生了解轴的分类、材料选择，掌握轴在结构设计时应注意的各种问题，掌握轴设计计算的基本步骤与方法。

　　〖教学重点、难点〗

　　轴在结构设计时应注意的各种问题，轴的设计计算。

　　十五、轴承（4学时）

　　〖教学内容〗

　　1．轴承的作用、分类；

　　2．滚动轴承的类型、代号与选用；

　　3．滚动轴承的主要失效形式及计算准则；

　　4．滚动轴承的组合设计；

　　5．滚动轴承的润滑与密封；

　　6．滑动轴承简介。

　　〖教学要求〗

　　通过本章的教学，使学生了解轴承的作用、基本分类，掌握滚动轴承的常见类型、代号、类型选择及组合设计。了解滑动轴承的分类、结构与润滑方式。

　　〖教学重点、难点〗

　　滚动轴承的类型、代号，滚动轴承的类型选择，滚动轴承的组合设计。

　　十六、联轴器与离合器（1学时）

　　〖教学内容〗

　　1．联轴器的分类、结构、特点及应用，联轴器的安装与维护；

　　2．离合器的分类及特点，离合器的使用及维护。

　　〖教学要求〗

　　通过本章的教学，使学生了解联轴器、离合器中常用的类型、特点及应用。

　　第四部分 课内实践教学要求

　　本课程的课内实践教学环节是实验，学生应完成以下课内实验：

　　实验1.材料的拉伸与压缩实验（2学时，第八章后进行）

　　实验2.轮齿范成及齿轮参数测量实验（2学时，第九章后进行）

　　建议教学参考书

　　1、《机械设计基础》　刘颖 主编 清华大学出版社

　　2、《机械设计基础》　张建中　黄达忠主编 中国矿业大学出版社

　　3、《机械设计课程设计手册》 卢颂峰主编 中央电大出版社

　　4、《机械零件设计手册》 机械工业出版社