《机械设计》课程教学大纲

《机械设计》课程教学大纲

一、课程性质，目的和意义

本课程是高等工科院校机械工程类专业的一门专业技术基础课。本课程主要研究一般工作条件和常用参数范围内的通用机械零件的工作原理，结构特点，基本设计理论和设计计算方法，以及机械系统方案的设计与选择。主要目的是使学生掌握机械设计的基本理论和方法，培养学生工程实践能力和创新意识。在教学过程中要综合运用先修课程中所学到的有关知识与技能，结合各种实践教学环节，进行机械工程技术人员所需的基本训练，为学生进一步学习有关专业课程和日后从事机械设计工作打下基础，因此在机械类专业的教学计划中占有重要地位和作用，是高等工科院校中机械类专业一门主干课程。 二、教学基本要求

1．要求掌握的基本知识：机械设计的一般知识，机械零件的主要类型，性能，结构特点，应用，材料和标准等。

2．要求掌握的理论和方法：机械设计基本原则，机械零件的失效形式，工作能力计算准则，受力分析，应力分析和提高零件强度的措施。

3．要求掌握的基本技能：设计计算，结构设计和制图能力，实验技能，编制技术文件技能和CAD应用技能等。 三、主要教学内容

《机械设计》在教学内容方面应着重基本知识、基本理论和基本方法，在培养实践能力方面应着重设计技能的基本训练。包括：

1．机械设计的一般原则和过程； 2．机械零部件的工作能力和设计计算准则，机械零件常用材料的选择原则。机械零部件的工艺性和标准化；

3．连接件的设计：螺纹连接、键、花键连接等；

4．传动件设计：带传动，链传动，齿轮传动，蜗杆传动等；

5．轴系零部件设计：轴，滑动轴承，滚动轴承，联轴器，离合器等。 6．弹簧、机座和箱体、减速器和变速器等其他部分的设计。 具体各章为：

第一章 绪论（0.5学时）

主要内容：机械工业在现代化建设中的作用；本课程的内容、性质和任务。 重点内容：了解机械设计课程的重要性，掌握机械设计课程的内容。 难点内容：对本课程所要达到目标的理解，对学习方法的领悟。 第二章 机械设计总论（1学时）

主要内容：设计机械和机械零件的基本要求和一般程序（或方法）；机械零件的主要失效形式和设计准则；机械设计的材料选用，结构工艺性和标准化（部分内容自学）。

重点内容：机械零件的失效形式及设计准则；机械零件的材料，结构工艺性及机械设计中的标准化。

难点内容：机械零件的设计准则；机械零件的材料选择，结构工艺性。 第三章 机械零件的强度（0.5学时）

主要内容：稳定循环变应力的类型；材料的疲劳特性；机械零件的疲劳强度计算。

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重点内容：稳定循环变应力的类型；材料的疲劳特性。 难点内容：材料的疲劳特性；机械零件的疲劳强度计算。 第五章 螺纹联接和螺旋传动（6学时）

主要内容：螺纹及螺纹联接的基本知识；螺栓联接的预紧和防松；螺栓组联接的设计，包括单个螺栓联接强度计算，螺栓组结构设计，受力分析及提高螺栓联接的措施等；滑动螺旋传动的类型及设计计算方法简介。

重点内容： 螺纹的基本知识：螺纹的基本参数、常用螺纹的种类； 螺栓联接的基本知识：螺纹联接的基本类型、结构特点及其应用； 螺栓组联接的受力分析和单个螺栓的强度计算的理论和方法

难点内容：螺栓组联接的受力分析和单个螺栓的强度计算的理论和方法；受倾覆力矩作用的螺栓组连接受力分析。

第六章 键、花键、无键联接和销联接（2学时）

主要内容：键联接；花键联接；无键联接；销联接

重点内容：平键联接的工作原理、结构特点；平键的剖面的尺寸和长度的确定方法及平键联接强度校核的计算方法。

难点内容：花键联接的定心、特点、工作原理；切向键的应用及特点。 第八章 带传动（4学时）

主要内容：带传动概述；带传动工作情况的分析；普通V带传动的设计计算；V带轮的设计；V带传动的张紧、安装与防护。

重点内容：带传动的工作原理，受力分析，应力分析与应力分布图，弹性滑动和打滑的基本理论，失效形式和设计准则；V带传动的设计计算方法和步骤。

难点内容：受力分析，应力分析与应力分布图，弹性滑动和打滑的基本理论。 第九章 链传动（2学时）

主要内容：链传动的类型、工作原理、特点及其应用；套筒滚子链的结构、规格和尺寸与链轮的结构特点；套筒滚子链传动设计， 绘制链轮工作图。

重点内容：套筒滚子链的结构、参数；链传动设计的参数选择。 难点内容：链传动的运动特性：运动的不均匀性和动载荷。 第十章 齿轮传动（10学时）

主要内容：齿轮传动概述；齿轮传动的失效形式和设计准则；齿轮的材料极其选择原则；齿轮传动的计算载荷；标准直齿圆柱齿轮传动的强度计算；齿轮传动的设计参数、许用应力与精度选择；标准斜齿圆柱齿轮传动的强度计算；标准锥齿轮传动的强度计算；齿轮的结构设计；齿轮传动的润滑。

重点内容：齿轮传动的失效形式及其机理、失效部位，以及针对不同失效形式的设计计算准则；齿轮料及热处理方式；载荷系数的物理意义、影响因素及减小载荷系数的措施；齿轮传动的受力分析方法：假设条件、力的作用点、各分力大小的计算与各分力方向的判断；直齿圆柱齿轮传动的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的计算的力学模型、理论依据、力的作用点及计算点（或截面）、应力的类型及变化特性，掌握强度计算公式中各参数的物理意义及对其应力（或强度）的影响； 斜齿圆柱齿轮传动强度的理论和方法（比较与直齿圆柱齿轮传动的异同点）；直齿圆锥齿轮传动的几何计算、受力分析、强度计算。

难点内容：齿轮传动的失效形式及其机理、失效部位；载荷系数的组成、影响因素及减小载荷系数的措施；齿轮传动的受力分析方法：假设条件、力的作用点、各分力大小的计算与各分力方向的判断；直齿圆柱齿轮传动的齿面接触疲劳强度和齿根弯曲疲劳强度的计算的力学模型、理论依据、力的作用点及计算点

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（或截面）、应力的类型及变化特性，强度计算公式中各参数的物理意义及对其应力（或强度）的影响。

第十一章 蜗杆传动（6学时）

主要内容：蜗杆传动的类型；普通圆柱蜗杆传动的主要参数及几何尺寸计算；普通圆柱蜗杆传动承载能力计算；普通圆柱蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算。

重点内容：普通圆柱蜗杆传动的主要参数及其选用原则；蜗杆传动的失效形式、设计准则和常用材料及其选用原则；蜗杆传动的受力分析（力的作用点、大小及方向）； 蜗杆传动的强度计算；蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算。

难点内容：蜗杆传动的受力分析（力的作用点、大小及方向）；蜗杆传动的强度计算。

第十二章 滑动轴承（4学时）

主要内容：滑动轴承概述；滑动轴承的主要结构形式；滑动轴承的失效形式及常用材料；轴瓦结构；滑动轴承润滑剂的选用；不完全液体润滑滑动轴承设计计算；液体动力润滑径向滑动轴承设计计算。

重点内容：径向滑动轴承的主要类型、特点及其应用；轴瓦结构及对轴瓦材料的基本要求和常用轴瓦材料；不完全液体润滑滑动轴承设计计算；流体动力润滑的形成原理及条件。

难点内容：非液体润滑轴承的失效形式、设计计算准则；流体动压润滑的基本方程——一维雷诺方程，油楔承载机理。 第十三章 滚动轴承（6学时）

主要内容：滚动轴承的主要类型极其代号；滚动轴承类型的选择；滚动轴承尺寸的选择；轴承装置的设计。

重点内容：滚动轴承的组成及类型；滚动轴承代号；滚动轴承的失效形式及基本额定寿命；滚动轴承的基本额定动载荷；滚动轴承的寿命计算公式及当量动载荷；向心推力轴承的轴向载荷计算；轴承装置的设计。

难点内容：向心推力轴承的轴向载荷计算；滚动轴承的寿命计算；轴承装置的设计。

第十四章 联轴器和离合器（2学时）

主要内容：联轴器的种类和特性；联轴器的选择；离合器。

重点内容：常用联轴器、离合器的主要类型、 结构、工作原理、特点及选择与计算方法。

难点内容：结合实际选择适当的联轴器、离合器、制动器。 第十五章 轴（4学时）

主要内容：轴的概述；轴的结构设计；轴的计算。

重点内容：轴的用途及分类；轴设计的主要内容；轴的材料；轴上零件的定位；轴的结构工艺性。

难点内容： 轴的结构设计分析（结构改错）；轴的计算。 第十六章 弹簧（1学时）

主要内容：弹簧概述；圆柱螺旋弹簧的结构、制造、材料及许用应力；圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的设计计算。

重点内容：弹簧的功用、分类、材料及许用应力的确定； 圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的主要几何参数、特曲性线、强度计算与刚度计算。

难点内容：圆柱螺旋压缩（拉伸）弹簧的主要几何参数、特曲性线、强度计算与刚度计算。

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第十七章 机座和箱体简介（1学时）

主要内容：机座和箱体的截面形状及肋板布置；机座和箱体设计概要。 重点内容：机座和箱体的一般类型；机座和箱体的材料及制法；截面形状及肋板布置。

难点内容：机座和箱体设计概要。 第十八章 减速器和变速器（2学时）

主要内容：减速器；变速器。

重点内容：减速器概述；齿轮减速器；蜗杆减速器；行星轮减速器；有级减速器；无级减速器。

难点内容：各类减速器的工作原理。 四、考核方式

1.采用累加式的考核方法，即课程的总成绩由以下几部分组成。 . 平时作业占 10% . 实验占 10%

. 出勤率及课堂表现占10% . 期末考试占 70%

2.期末考试时，既考查基本知识，基本理论，更注重考学生综合运用所学知识解决实际问题的能力，要给学生自我发挥潜能的余地，引导学生从“死记硬背”中解脱出来，自觉地培养创新精神和实践能力上下功夫。

3.对在课外科技活动做出成绩的同学，可适当加分，但最多不超过10分。 4.各个部分累加起来其总成绩不能超过100分。 五、本课程的教学方法与手段

课程教学方法，结合不同的讲授内容采用不同的讲授方法，将讲授式、启发式、讨论式、案例式等多种方法有机的结合起来，充分调动学生的学习积极性，使他们将被动听课变为主动参与，充分激发学生的创造性思维，促进学生个性的发展，培养其创新意识和创新能力，达到预期的教学效果。

在教学手段上，结合多种现代教学手段，充分利用实物、模型、多媒体动画、教学录像片等进行教学内容演示，直观、形象地展示课堂教学的内容，不仅提高了学生的学习兴趣和理解程度，而且也省去了教师许多的板书时间，增加了课堂教学的信息量，提高了课堂教学的质量。

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六、各教学环节学时分配 教 学 内 容 课堂讲授 实验 实践（习题课） 第一章 绪论 0.5 第二章 机械设计总论 1 第三章 机械零件的疲劳强度 0.5 第五章 螺纹联接 6 第六章 键、花键、销、成形联接 2 第八章 带传动 4 第九章 链传动 第十章 齿轮传动 第十一章 蜗杆传动 第十二章 滑动轴承 第十三章 滚动轴承 第十四章 联轴器和离合器 第十五章 轴 第十六章 弹簧 第十七章 机座和箱体简介 第十八章 减速器和变速器 总 计 2 6 4 4 4 2 2 1 1 2 42 4 4 8 4 2 2 2 10 小计 0.5 1 0.5 6 2 4 2 10 6 4 6 2 8 1 1 6 60 七、教材与参考书 1.教材

机械设计（第八版），濮良贵主编，高等教育出版社．2006.5 2.主要参考书

（1）机械设计（第五版），邱宣怀主编，高等教育出版社．2000.2

（2）机械设计学习指导与典型题解，侯玉英主编，高等教育出版社.2006.4 （3）机械设计教程，刘向峰主编，清华大学版社．2008.9

（4）机械设计课程设计指导书，宋宝玉主编，高等教育出版社.2006.8 八、执行大纲时应注意的问题

1．机械设计课程是理论性和实践性都很强的一门技术基础课，各零件设计计算方法都应掌握，课堂教学时注意讲清设计计算的基本思想与原理，计算公式原则上不作详细推导。

2．为保证学生课程设计效果，有关课程设计内容都应讲解。

3．本课程的基本要求是根据该专业人才培养目标而提出的，因此教学内容和学时可在10%范围内进行适当调整、补充及删节；对现代设计方法、设计理论及工程新成就，要给予一定的重视；根据要求所列的内容，除课堂讲授外，教师可根据具体情况规定一定数量的教学内容，组织学生自学，并适当安排一定数量的习题课；鼓励学生积极参加机械设计竞赛、科技创新大赛等课外综合实践，以此全面提高学生的设计能力、实践能力和创新能力。

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