课程名称：机械设计（Machine Design）

 

课程编号：

总学时数：64   

学分： 3.5 学分

授课学时：48  实验学时：16

课程设计：3周

适用专业：机械设计制造及其自动化

一、课程的性质和目的

 

制定依据：

根据教育部机械基础课程指导委员会，对机械设计课程教学基本要求，结合肇庆学院院2016版本专业培养方案等制订本课程实验教学大纲。

 

课程性质：

机械设计是我校机械设计制造及其自动化专业的专业基础课，是必修课，以通用零件设计为主的设计性课程。

课程目的：

培养学生如下的能力和技能：
    1、掌握通用机械零件的工作原理、结构特点和应用知识；掌握通用零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律，使学生具有设计传动装置和简单机械的能力。

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、图册和查阅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、课程教学内容及要求 课程教学内容及要求

第一章 绪论
     了解“机械设计”课程在国民经济中的作用，了解本课程的内容、性质和任务。
第二章 机械设计总论
     了解机械设计的任务和要求，理解设计机器和机械零件时应满足的基本要求和一般程序； 掌握机械零件的主要失效形式、设计准则。

重点掌握设计机器的一般程序、机械零件失效形式、计算准则、设计步骤。要求使学生从总体上建立起机器设计、机械零件设计的总括性的概念，计算准则都是在分 要求 析失效形式的基础上建立起来的原则。
第三章 机械零件的强度
    了解疲劳损伤累积假设的意义及其应用； 掌握单向稳定变应力和双向变应力的强度计算方法。

第四章 摩擦、磨损及润滑概述
    了解摩擦学、干摩擦、边界摩擦、混合摩擦、液体摩擦的概念；了解机械零件磨损过程、磨损类型； 了解润滑剂及其主要指标； 了解弹性流体动力润滑、流体静力润滑的概念； 掌握流体动力润滑的基本概念及形成条件。

重点掌握摩擦和磨损的分类与机理，形成动压承载油膜的原理。
第五章 螺纹联接和螺旋传动
    了解常用螺纹的特点和应用。 掌握螺栓组联接的结构设计和受力分析； 掌握紧螺栓联接的计算 （螺栓仅受预紧力时的计算， 螺栓承受预紧力和工作载荷时的计算， 螺栓承受工作剪力的计算） ； 掌握提高螺栓联接强度的措施； 掌握螺旋传动的设计计算。

重点掌握在不同外载荷作用下，螺栓组中各螺栓的受力分析。单个螺栓的强度计算。 难点：承受倾覆力矩的螺栓组联接的设计。
第六章 键、花键联接
    了解键联接的种类、构造特点和应用； 了解花键联接的种类、对中方式、特点和应用； 掌握平键联接的失效形式、设计步骤和尺寸选择方法； 了解键联接的公差、花键联接的公差。 重点：键、花键的类型和特点、尺寸选择和强度校核方法。
第七章 铆接、焊接、 第七章 铆接、焊接、胶接和过盈配合联接
     了解焊接、过盈配合联接的工作原理及装配方法； 掌握焊接、过盈配合联接的设计计算。 自学：铆接、粘接的类型、特点及设计。
第八章 带传动
    了解带传动的类型、特点和应用； 理解和掌握带传动的工作原理和理论基础（带传动的几何关系，带传动的力分析、应力分 析，带的弹性滑动和打滑，带传动的最大有效圆周力，带传动的失效分析和设计准则，单 根三角带所能传递的功率） ； V 带传动设计计算。

重点掌握带传动的特点及失效。 难点：带传动的弹性滑动。
第九章 链传动链传动的类型特点和应用；

链传动的运动特性； 链传动的主要参数及其选择：传动比、链轮齿数、链节距、中心距、链条节数等； 套筒滚子链传动的设计计算。

重点掌握链传动的特点及失效形式。
第十章 齿轮传动
    了解齿轮传动的特点、分类和应用； 了解齿轮传动的失效形式和设计准则； 了解常用的齿轮材料及其热处理； 掌握直齿圆柱齿轮传动的强度计算：①受力分析。②计算载荷和载荷系数。③齿面接触疲 劳强度计算及许用接触应力。④齿根弯曲疲劳强度计算、齿形系数和许用弯曲应力； 掌握斜齿圆柱齿轮传动的受力分析及计算； 了解直齿圆锥齿轮传动的受力分析及计算。

重点掌握标准直齿圆柱齿轮传动的设计原理及强度计算方法。 要求：掌握齿轮传动的失效形式和计算准则、基本设计原理、设计程序和方法，斜齿轮和直 齿圆锥齿轮传动的受力分析。掌握渐开线圆柱齿轮精度标柱、齿轮及传动公差的选取及标注。
第十一章 蜗杆传动
    了解普通蜗杆传动的主要参数； 掌握蜗杆传动的受力分析及强度计算； 掌握蜗杆传动的润滑、效率和热平衡计算。

重点掌握蜗杆传动受力分析和主要参数选择，蜗杆传动的热平衡原理和计算方法。
第十二章 滑动轴承
    理解轴承的用途和分类； 了解滑动轴承的特点和应用； 了解轴瓦材料和轴瓦结构； 掌握非液体摩擦滑动轴承失效形式、设计准则及设计计算； 了解流体动力润滑的基本理论：①形成液体动压润滑的必要条件。②动压轴承的基本方程 式。③动压润滑状态的建立过程； 了解液体摩擦动压向心滑动轴承的设计计算。

重点掌握轴瓦的材料及其选用，不完全液体润滑滑动轴承的设计准则及设计方法，液体动力润 滑径向滑动轴承的设计。 难点：液体动力润滑径向滑动轴承的设计。
第十三章 滚动轴承
    理解滚动轴承的类型、代号，主要轴承类型、特点和选择；掌握滚动轴承的额定寿命、额定动负荷、当量动负荷及其寿命计算； 滚动轴承的组合设计。了解滚动轴承的精度等级、内径与外径的公差带及其特点。掌握 滚动轴承与轴和壳体孔的配合及其选择。

重点掌握轴承尺寸的选择。 难点：向心推力轴承（30000，70000）的受力分析。
第十四章 联轴器与离合器
    了解联轴器与离合器的主要类型和用途； 掌握联轴器和离合器的结构特点、工作原理和选用步骤。
第十五章 轴
    理解轴的分类； 了解轴的材料； 掌握轴的结构设计； 掌握轴强度计算：①按扭距初步估算轴的直径。②按弯、扭合成强度计算轴的直径。③按 疲劳强度进行轴的精确校核。

重点：阶梯轴的结构设计和强度校核。 要求了解转轴、心轴和传动轴的承载特点。掌握轴的结构设计，熟悉轴上零件的轴向和周 要求 向定位方法，明确轴的结构设计应注意的问题及提高轴承载能力的措施。

三、课程教学的基本要求
    教学环节包括：课堂讲授、习题课、课外作业、实验、课程设计。

通过本课程各个教学环节的教学，重点培养学生的自学能力、动手能力、分析问题解决问题的能 力，培养学生设计计算、结构设计能力、制图能力和查阅资料的能力。

（一） 课堂讲授
1、 教学方法：

教学方法上尽量采用启发式教学，在课堂上多提问题，安排一些自学内容，鼓励学生自 学，培养学生的自学能力；以“少而精”为原则，精选教学内容，精讲多练；增加讨论课，调动学生学习的主观能动性； 通过各章的课外习题，培养学生分析问题、解决问题的能力及查阅设计资料的能力；

2、教学手段

采用CAI 课件、电子教案讲授为主，辅以视频、照片，以提高课堂信息量，增加教学的直观性。通过实验和课程设计，培养学生的动手能力和创新能力。绘制课程设计中的装配图和零件工作图。

4、 外语的要求

在讲授过程中，给出各章节主要专业名词的英语单词，通过本门课程的学习，学生可接 触到 100 个左右专业名词的英语单词。

（二） 教学辅助资料

鼓励学生反复阅读教材，参考辅导材料,包括实验指导书，习题集和 CAI 教学软件，“机械设计”学习思考题等。

 “机械设计”试题库等。

（三） 实践环节

（1） 实验课

 

在下列实验项目中选做 3 项。应逐渐压缩验证性实验，增设让学生自己准备实验仪器和设备的设计性和综合性实验。

 

 

（2）课程设计

 

课程设计应达到的目的：

① 巩固讲授过的基本理论知识。② 熟悉零件和部件的计算方法，培养解题能力和技巧。 ③ 初步学会对零、部件进行结构设计的技能。 ④ 运用并熟悉标准、规范、手册、图册等资料。 ⑤ 培养学生自学能力和分析问题解决问题的能力。 ⑥ 加强对学生进行工程设计能力的培养，培养学生的设计思维和创新能力。

根据《机械设计》课程教学大纲 ，从《机械设计》教辅材料中任选 1个题目。选择典型的机电结合的题目，设计工作包括从方案设计一直到整个系统的全过程设计。

工作量：一张 0 号部件装配图；2 张 3-4 号零件工作图；设计说明书一份。

（四） 考试环节
    

要重视考试方式的改革。采用闭卷的方式，闭卷考试可采用填空、 简答、判断标注、计算题、结构改错等题型。期末成绩考试成绩包括平时成绩（70%）、实验课成绩（10%）、作业成绩（15%）、平时出缺勤成绩（5%）。

课程设计采用答辩形式评定成绩、另行记入档案。

（五） 授课学时分配

详见本课程教案。

 

四、本课程要求的先修课程和教学环节

 

本课程的先修课为工程制图、工程材料、机械制造基础、理论力学、材料力学、机械原 理、公差与技术测量等。

五、教材与教学参考书

 

教材：

濮良贵主编， 《机械设计》 （第八版） ，高等教育出版社，2009 

 

参考书：

［1］ 龚桂义主编， 《机械设计课程设计指导书》 （第二版） ，高等教育出版社，2010 

［2］ 周开勤主编， 《机械零件手册》 ，高等教育出版社，第五版，2010 

［3］ 邱宣怀主编， 《机械设计》 （第五版） ，高等教育出版社， 2002