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《机械设计基础A》教学大纲
课程编号：23023 课程名称：机械设计基础 英文名称：Fundamental Mechanical Design 学时与学分： 学时：46+10 学分：3.5 课程性质、目的及任务: 本课程是近机械类工科专业的一门技术基础课。介绍常用机构和通用机械零部件的基本知识、基本理论及设计方法，使学生受到基本的工程训练。要求学生掌握常用机构的结构、特性等基本知识，并初步具有选用和分析基本结构的能力；掌握通用零部件的工作原理、特点、应用场合和简单的设计计算方法，并初步具有选用和分析简单机械和传动装置的能力； 基本具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。 课程的内容与教学要求： 一、理论教学（46学时） 1.绪论（1学时） 1) 本课程的内容、性质和任务 2) 机器、机构、构件和零件 3) 常用机构、通用零件 4) 本课程的特点和学习方法 明确本课程的研究对象、内容、性质、任务及其在教学计划中的地位；了解机器、机构、构件和零件等概念；常用机构和通用零件的基本概念及它们之间的联系；了解机械设计的基本要求、设计程序及本课程的特点和学习方法。 2.平面机构的运动简图和自由度（4学时） 1) 平面运动副 2) 平面机构运动简图 3) 平面机构自由度的计算 了解机构的运动可能性和确定性，熟悉构件及其自由度、运动副及其约束以及运动副的分类和代表符号；明确平面机构具有确定运动的条件和计算机构自由度的意义；基本掌握简单机构运动简图的绘制方法，熟练掌握平面机构自由度的计算方法。 3.平面连杆机构（3学时） 1) 铰链四杆机构的基本形式和特性 2) 曲柄存在条件 3) 铰链四杆机构的演化 4) 四杆机构的设计； 熟悉铰链四杆机构的三种基本形式的特点，明确曲柄存在的条件，了解机构形式与尺寸之间的关系；了解用图解法设计平面四杆机构的方法；了解铰链四杆机构的主要演化形式及其特点。 4. 凸轮机构（1学时） 1) 凸轮机构的应用和类型 2) 从动件的常见运动规律 熟悉凸轮机构的常见运动规律的特点；了解凸轮机构的应用和分类。 4.齿轮机构（4学时） 1) 齿轮机构的特点和类型 2) 齿廓啮合基本定律 3) 渐开线齿廓 4) 齿轮各部分的名称及渐开线标准齿轮的基本尺寸 5) 渐开线标准齿轮的啮合 6) 渐开线齿轮的切齿原理 7) 根切现象、最少齿数及变位齿轮 8) 平行轴斜齿轮机构 9) 圆锥齿轮机构 了解齿轮机构的特点、类型、齿轮各部分的名称，渐开线标准齿轮的切齿原理、根切现象及变位齿轮的概念；明确齿廓啮合基本定律、渐开线及其性质、齿轮传动正确啮合条件、可分性、重合度；掌握渐开线圆柱齿轮的啮合原理及几何尺寸的计算；了解平行轴斜齿轮机构齿廓曲面的形成、当量齿数的概念、螺旋角的选取范围；明确直齿圆锥齿轮传动的特点、背锥及当量齿数的概念； 5.轮系（4学时） 1) 轮系的类型和应用 2) 定轴轮系及其传动比的计算 3) 周转轮系 4) 混合轮系简介 明确轮系的分类和应用；掌握定轴轮系传动比的计算方法。 6.机械零部件设计概述（2学时） 1) 机械零部件的主要工作性能：强度、刚度、耐磨度、可靠性等 2) 强度计算准则 3) 机械零部件常用材料及其选择。 7.联接（4学时） 1) 螺纹参数 2) 螺旋副的受力分析、效率及自锁 3) 机械制造常用的螺纹 4) 螺纹联接的基本类型和螺纹紧固件 5) 螺纹连接的预紧和防松 6) 螺纹连接的强度计算 7) 螺栓联接的材料和许用应力 8) 提高螺纹联接强度的措施 9) 键联接和花键联接 10) 铆接和焊接 了解机械零件联接的一般形式和应用；熟悉键联接的用途、平键尺寸的选择及强度校核，螺纹牙型标准、主要几何参数、防松装置；能进行螺栓联接的受力分析、强度计算，按国标正确选择螺纹标准。 8.齿轮传动（5学时） 1) 轮齿的失效形式及设计准则 2) 齿轮材料及热处理 3) 齿轮传动的精度，齿轮传动的计算载荷 4) 直齿圆柱齿轮传动、斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动的受力分析 5) 直齿圆柱齿轮传动齿面接触强度和齿根弯曲强度的计算 6) 斜齿圆柱齿轮传动、直齿圆锥齿轮传动的强度计算 7) 齿轮的构造、齿轮传动的润滑和效率 了解齿轮传动的常用精度等级，明确轮齿的失效形式及设计准则、齿轮材料及热处理工艺；掌握齿轮传动的受力分析及强度计算。 9.蜗杆传动（2学时） 1) 蜗杆传动的特点和类型 2) 蜗杆传动的主要参数和几何尺寸 3) 蜗杆传动的失效形式、材料与结构 4) 蜗杆传动的受力分析及强度计算 了解蜗杆传动的工作原理、结构特点及应用；掌握蜗杆传动主要参数的选用原则、几何尺寸计算和受力分析；明确特性系数的意义、滑动速度对蜗杆传动的影响，失效形式和选材原则。 10.带传动和链传动（4学时） 1) 带传动的类型和应用 2) 带传动的受力分析及应力分析 3) 带传动的弹性滑动和传动比 4) 普通V带传动的设计计算 5) V带轮的结构 6) 链传动的类型和应用 了解带传动的工作原理，V带的型号、规格及失效形式，打滑及弹性滑动的概念；明确带传动的工作情况及应力状态；熟悉V带型号的选择原则，带传动的特点和应用范围，带轮的结构 ；掌握带传动的设计计算；了解链传动的类型和应用及其特性。 11.轴（4学时） 1) 轴的功用和类型 2) 轴的材料 3) 轴的结构设计 4) 轴的强度计算 了解轴的类型及其应用；掌握转轴的结构设计和强度计算的一般方法和步骤，并能解决一级圆柱齿轮减速器中轴的设计问题。 12.滑动轴承（2学时） 1) 摩擦状态 2) 滑动轴承的结构型式 3) 轴瓦及轴承材料 4) 润滑剂和润滑装置 5) 非液体摩擦滑动轴承的计算 6) 动压润滑的形成原理 13.滚动轴承（4学时） 1) 滚动轴承的基本类型和特点 2) 滚动轴承的代号 3) 滚动轴承的失效形式及选择计算 4) 滚动轴承的润滑和密封 5) 滚动轴承的组合设计 了解轴承的类型及用途，了解滚动轴承的基本构造、性能、代号及类型选用原则；掌握滚动轴承的当量负荷的计算、寿命计算及尺寸选择方法，滚动轴承的组合设计。 14.机械的平衡和调速（2学时） 1) 机械速度波动的调节 2) 回转件的平衡 二、实践教学 （10学时） 机构运动简图测绘实验（2学时） 渐开线齿廓范成原理实验（2学时） 带传动实验（2学时） 轴系零件组装设计实验（2学时，设计性实验） 减速器拆装实验（2学时，综合性实验） 实验要求：每台机器为5～6人一小组进行。在教师指导下，按实验书规定的目的、要求等项目进行实验。 1.机构运动简图测绘实验（2学时） 根据实物和模型,测绘机构运动简图；验证和巩固机构自由度的计算,并明确自由度数与原动件数的关系。 2.渐开线齿廓范成原理实验（2学时） 了解范成法切齿原理，明确根切现象产生的原因，了解变位齿轮。 3.带传动实验（2学时，综合性实验） 测定带传动的滑动率和传动效率，绘制滑动曲线和效率曲线，并分析两曲线之间的关系，以及张紧力、转距、转速对滑动率和传动效率的影响。 4.轴系零件组装设计实验（2学时，设计性实验） 提供68种基本零件和7类标准件，自由组装设计2种轴系结构，并进行结构分析。 5. 减速器拆装实验（2学时，综合性实验） 按照正确顺序拆装一种减速器，分析减速器的结构特点和各个零部件的功用；测定减速器的主要参数，绘制传动示意图。 推荐教材和参考书: 教材：杨可桢，程光蕴，机械设计基础（第六版），北京：高等教育出版社，1999 参考书： 阎守礼，机械设计基础，北京：北京理工大学出版社，1998 杨可桢，程光蕴，机械设计基础学习指导书（第三版），北京：高等教育出版社，1999 先修课程：机械制图、金工实习、工程力学 修课对象：近机类工科专业本科生 考核方式：多级测评：平时学习与作业占总成绩的10%；机构创新设计及课程大作业占总成绩的20%；读书报告占总成绩的10%；实验占总成绩的10%；期末考试（闭卷）占总成绩的50%。 先修课程：机械制图、金工实习、工程力学 修课对象：近机类工科专业本科生 考核方式：多级测评，平时学习与作业占总成绩的10%；机构创新设计及课程大作业占总成绩的20%；读书报告占总成绩的10%；实验占总成绩的10%；期末考试（闭卷）占总成绩的50%。
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