江苏广播电视大学

《 机械设计基础 》教学大纲

（ 2004级机电一体化技术/计算机应用技术双专科使用）

制定人：韩西娜

2007.7

《机械设计基础》 (04级双专科)教学大纲

大纲说明

本课程主要介绍常用机构和通用机械零部件的基础知识、基本理论及设计方法，是机械类各专业（普通专科）学生的技术基础课，也是一门必修课程，适用于江苏广播电视大学 (四年制机电一体化技术/计算机应用技术双专科)学生。计划学时：99，学分：5.5；其中课堂教学时间为81学时，实验教学时间为18学时。

课程使用教材、教学指导书及多媒体教学资源：

1. 教材：《机械设计基础》，高等教育出版社，陈立德主编

2. 教学指导书：《机械设计基础学习与训练指南》，高等教育出版社，张建中主编

3. 多媒体教学资源：教学指导书附教学光盘

学生在学习之前应先学习机械制图、应用力学等相关专业基础课，通过本课程的学习应达到以下要求：

1. 掌握常用机构的工作原理和运动特点，初步具有分析机构和选择传动方案的能力。

2. 掌握通用机械零部件的功能和结构特点，初步具有分析简单机械和设计简单机械传动装置的能力。

3. 具有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。

　课程实验说明：

1. 平面机构运动简图的测绘和分析(学习完第三章可完成)

2. *渐开线齿轮范成原理实验(学习完第十章可完成)

3. * 渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定 (学习完第十章可完成)

4. 轴系结构的测绘与分析(学习完第十五章可完成)

5. *减速器结构的分析和拆装(学习完第十二章可完成)

6. 刚性转子的静平衡实验(学习完第十七章可完成)

　　带 *号者是学生应重点掌握的内容。实验后，《机械设计基础学习与训练指南》的附录一中填写相应的实验报告。实验2、实验5和实验6可参阅《机械设计基础学习与训练指南》附带的光盘中教学录像。

大纲正文

一、课程教学大纲

1. 各章节学时安排

2. 授课内容及相关要求（ 81学时）

绪论 （ 2 学时）

教学内容：

机器的组成及特征；本课程的内容、性质和任务；学习方法。

教学要求：

掌握机器和机构、构件和零件、通用零件和专用零件的概念和区别；了解本课程的研究对象和内容、本课程的性质和任务及学习方法。

第一章 机械设计概述 （ 2 学时）

教学内容：

机械设计的基本要求；机械设计的内容与步骤；机械零件的失效形式及设计计算准则；机械零件设计的标准化、系列化和通用化。

教学要求：

了解机械设计和设计机械零件的基本要求；了解机械设计和设计机械零件的步骤；理解机械零件的失效形式及设计准则；了解机械零件设计的标准化、系列化和通用化的意义。

第二章 摩擦、磨损及润滑概述（ 2 学时）

教学内容：

摩擦与磨损；润滑；密封装置。

教学要求：

了解摩擦、磨损、润滑的基本概念和三者之间的联系；了解干摩擦、液体摩擦、边界摩擦混合摩擦的特点与区别；了解零件的磨损过程及 磨粒磨损、粘着磨损、疲劳磨损（点蚀）、腐蚀磨损的机理；了解润滑剂的分类，了解润滑油粘度的概念和单位；了解润滑方法和 密封的方法及装置。

第三章 平面机构的结构分析（ 4学时）

教学内容：

机构的组成；平面机构的运动简图；平面机构自由度。

教学要求：

了解平面机构的基本概念，掌握自由度，约束，运动副概念及运动副分类；掌握平面构件运动副的表示法，平面机构运动简图的绘制方法；掌握平面机构自由度数的计算方法，要求能准确识别并正确处理机构中含有的复合铰链，局部自由度和虚约束，掌握机构具有确定运动的条件，通过机构自由度的计算而判别给定机构是否成立。

第四章 平面连杆机构（ 6 学时）

教学内容：

平面机构的主要优缺点；平面机构的运动和受力分析（选学）；铰链四杆机构的基本型式及其演化；平面四杆机构的基本特性；平面四杆机构的设计。

教学要求：

了解平面机构的主要优缺点；了解铰链四杆机构的基本型式及其演化；掌握平面四杆机构的基本特性（死点、急回特性、压力角）；掌握图解法设计平面四杆机构的方法。

第五章 凸轮机构（ 4学时）            

教学内容：

凸轮机构的基本类型，工作特点和应用；常用的从动件运动规律；盘形凸轮轮廓的的设计方法与加工方法；凸轮机构基本尺寸的确定。

教学要求：

了解凸轮机构的类型及应用；掌握常用从动件运动规律的特点和适用范围；能用反转法分析凸轮机构的运动过程；了解用反转法设计尖顶移动从动件凸轮机构的凸轮轮廓的方法；掌握压力角与自锁的关系、基圆半径对压力角的影响以及滚子半径选择的原则。

第六章 间歇运动机构（ 2 学时）

教学内容：

棘轮机构；槽轮机构；不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构

教学要求：

了解棘轮机构、槽轮机构、不完全齿轮机构和凸轮式间歇运动机构的工作原理、运动特点和应用场合。

第七章 螺纹联接与螺旋传动（ 6 学时）

教学内容：

螺纹联接的基本知识；螺纹联接的预紧和防松；单个螺纹联接的强度计算；螺栓组联接的结构设计和受力分析；螺纹联接件的材料和许用应力；提高螺栓联接强度的措施；滑动螺旋传动简介。

教学要求：

1. 了解螺纹联接的类型、特点和参数；  

2. 了解螺纹联接的基本知识。

（ 1 ）螺栓联接、双头螺柱联接、螺钉联接、紧定螺钉联接的结构特点、制图画法、应用场合。

（ 2 ）普通螺栓联接和铰制孔螺栓联接在结构、受力、强度计算等方面的区别。

（ 3 ）松螺栓联接和紧螺栓联接的区别。

（ 4 ）预紧的目的，预紧力控制原则及方法。

（ 5 ）常用防松方法及防松原理。

3. 掌握单个螺栓的强度计算。掌握螺栓受力分析的方法，理解强度计算公式中各量的含义，合理选择材料和确定许用应力。

4. 掌握螺栓组联接的设计方法。

（ 1 ）了解螺栓组结构设计的原则

（ 2 ）分清 4 种典型螺栓组受力特点，掌握确定螺栓组中受力最大螺栓的受力情况。

（ 3 ）了解将任意外载荷向螺栓组联接接合面形心简化的方法，使简化后的螺栓组受力是 4 种典型螺栓组受力的组合。

（ 4 ）了解提高螺栓联接强度的措施。

5. 了解螺旋传动的类型、特点及应用。

螺纹联接件的材料和许用应力；   提高螺栓联接强度的措施；滑动螺旋传动简介；滚螺旋传动简介。

第八章 带传动（ 2 学时）

教学内容：

带传动的工作原理、类型、特点和应用，带传动的形式； V 带和带轮的结构；带传动的工作能力分析；带传动的设计；同步带传动；带传动的张紧、安装与维护。

教学要求：

了解带传动的类型、特点和应用场合；了解 V 带和带轮的结构及标准；掌握带传动的受力分析、应力分析的方法，掌握弹性滑动与打滑的含义与区别；掌握带传动的失效形式和设计准则，了解 V 带传动的设计方法、步骤及主要参数的选择方法，了解影响带传动工作能力的因素；了解 带传动的张紧方法及装置；了解同步带传动的结构和特点 。

第九章 链传动（ 2 学时）

教学内容：

链传动的工作原理、组成、特点和应用；滚子链的结构及标准；链传动的运动特性；滚子链传动的设计计算；链传动的布置、张紧及润滑。

教学要求：

掌握链传动的工作原理、组成、特点和应用；了解滚子链的结构、基本参数、规格和标记方法；掌握链传动的时效形式及计算准则，了解链传动的设计计算方法、步骤及主要参数的选择；了解链轮结构特点；了解链传动的布置方式、步骤及润滑方法。

第十章 齿轮传动（ 16 学时）

教学内容：

齿轮传动的特点和基本类型；渐开线齿轮的齿廓及传动比；渐开线直齿圆柱齿轮的主要参数、几何尺寸计算及正确啮合条件；渐开线齿轮的加工方法、根切现象和标准外齿轮的最小齿数；变位齿轮传动；齿轮常见的失效形式及设计准则；齿轮的常用材料及许用应力；渐开线直齿圆柱齿轮传动的强度计算；斜齿圆柱齿轮传动；直齿圆锥齿轮传动；齿轮的结构设计及齿轮传动的润滑和效率；标准齿轮传动的设计计算。

教学要求：

了解齿轮传动的特点和基本类型；掌握渐开线的特性、渐开线方程、渐开线齿廓的啮合特点和重合度的概念；理解并掌握齿轮正确啮合条件及连续传动的条件；掌握渐开线标准直齿圆柱齿轮的主要参数及几何尺寸计算；熟悉斜齿圆柱齿轮和直齿圆锥齿轮的主要参数及几何尺寸计算；了解渐开线齿轮的齿形加工原理、根切现象及产生原因，掌握不发生根切的条件及最小齿数；了解变位齿轮传动的特点；熟悉常用齿轮的常用材料及热处理方法；了解齿轮传动的精度及其选择方法；掌握不同条件下齿轮传动的失效形式、设计准则及强度计算方法；掌握齿轮传动的受力分析方法。

第十一章 蜗杆传动（ 4 学时）

教学内容：

蜗杆传动的类型和特点；蜗杆传动的主要参数和几何尺寸计算；蜗杆传动的失效形式和计算准则；蜗杆传动的材料和结构；蜗杆传动的强度计算；蜗杆传动的效率、润滑及热平衡计算；普通圆柱蜗杆传动的精度等级选择及其安装和维护；常用各类齿轮传动的选择。

教学要求：

了解蜗杆传动的类型、特点及应用；熟悉阿基米德蜗杆传动几何参数的计算及选择方法，理解蜗杆直径系数 q 的含义及引入该系数的意义；掌握蜗杆传动受力分析及失效形式，能合理的选择蜗杆及蜗轮的材料，并进行强度计算；掌握蜗杆传动设计时，有关参数的选择原则；能对蜗杆传动进行效率计算及热平衡计算，并能合理地解决散热问题。

第十二章 齿轮系（ 6 学时）

教学内容：

定轴轮系传动比的计算；行星轮系传动比的计算；齿轮系的应用；其他新型齿轮传动装置简介；减速器。

教学要求：

了解齿轮系的分类及应用；掌握定轴轮系传动比、行星轮系传动比和复合轮系传动比的计算，并掌握判断从动轮转向的方法；能够识别实际机械中的轮系；了解齿轮系的特点和功用；了解其他新型齿轮传动装置及减速器。

第十三章 机械传动设计（ 3 学时）

教学内容：

传动机构及其功用；常用机械传动机构的选择；机械传动的特性和参数；机械传动的方案设计；机械传动的设计顺序。

教学要求：

了解传动机构的概念及其功用；掌握各机械传动机构的运动形式变换和选择机构的方法；掌握机械传动的特性和参数的计算和选择方法；初步掌握机械传动方案设计的基本方法和原则；掌握机械传动的系统设计的一般顺序。

第十四章 轴和轴毂联接（ 6 学时）

教学内容：

轴的类型、特点和应用；轴的结构设计；轴的强度计算；轴的材料及选择；轴的设计；轴毂联接。

教学要求：

了解轴的类型、特点和应用，了解各类轴所受载荷和应力特点；掌握轴结构设计的基本要求，掌握轴的结构设计的方法和绘制轴的结构图的方法；能正确设计轴的零件工作图；掌握轴的弯扭合成强度计算方法；了解轴的材料及选择；正确选择轴毂联接，会选择常用键联接的截面尺寸和进行强度计算。

第十五章 轴承（ 8 学时）

教学内容：

轴承的功用和类型；滚动轴承的组成、类型、特点和代号；滚动轴承的类型选择；滚动轴承的工作情况分析、失效形式和计算准则；滚动轴承的选择；滚动轴承的组合设计；滑动轴承的特点、应用、分类、结构和材料，滑动轴承的润滑及装置；滚动轴承和滑动轴承的比较。

教学要求：

了解各类滚动轴承的特点及使用条件；掌握滚动轴承的主要类型、性能和特点；掌握滚动轴承的代号的构成和基本代号的含义；掌握滚动轴承的寿命计算的理论和计算方法；能合理的计算出轴承组合；了解滑动轴承的类型、结构特点与轴瓦材料，了解轴承的润滑与密封。

第十六章 其他常用零、部件 (2 学时 )

教学内容：

轴器的类型、结构特点及应用场合，联轴器的选用及选择计算；离合器的类型、结构特点及应用场合、选用及选择计算；常用圆柱形螺旋弹簧的结构、材料和特性。

教学要求：

了解联轴器的类型、结构特点及应用场合，了解联轴器的选用及选择计算；了解离合器的类型、结构特点及应用场合、选用及选择计算；了解常用圆柱形螺旋弹簧的结构、材料和特性。

第十七章 机械的平衡与调速（ 2 学时）

教学内容：

机械平衡的概念及其重要意义；回转件的静平衡；回转件的动平衡；机器速度波动的调节。

教学要求：

了解刚性回转件平衡的目的、平衡的分类和平衡实验；了解用向量图解法进行回转件静平衡计算的方法；了解回转件动平衡计算的方法；了解机械速度波动调节的目的及其分类；了解机器周期性速度波动调节的原理和方法。

二、实验教学大纲

实验教学时间安排：

1. 平面机构运动简图的测绘和分析 (学习完第三章可完成)

实验目的：

  ⑴掌握根据实际机械或模型的结构测绘机构运动简图的基本方法；

  ⑵掌握机构自由度的计算机机构运动是否确定的判断方法。

  实验要求：

  ⑴对 1-2种典型机构或机器的实物或模型进行运动简图的测绘，正确判别运动副的类型及其数量；

  ⑵绘制出平面机构运动简图，计算自由度并判别其运动是否确定。

  实验报告：

  可填写于《机械设计基础学习与训练指南》附录 1的实训指导的《平面机构运动简图的测绘和分析实验报告》中。实验报告的具体格式见本大纲后面的附录1。

2. 渐开线齿轮范成原理实验 (学习完第十章可完成)

实验目的：

  ⑴掌握用范成法加工渐开线齿轮的基本原理；

  ⑵掌握渐开线齿轮产生根切的原因和防止根切的方法；

学会分析比较标准齿轮与变位齿轮的异同点。

  实验要求：

  ⑴绘制渐开线标准齿轮、正变位齿轮和负变位齿轮的齿廓各 2-3个完整齿；

  ⑵比较上述三种齿轮的异同点

⑶指出变位齿轮的优缺点。

  实验报告：

  可填写于《机械设计基础学习与训练指南》附录 1的实训指导的《渐开线齿轮范成原理实验报告》中。实验报告的具体格式见本大纲后面的附录2。

3. * 渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定 (学习完第十章可完成)

实验目的：

  ⑴掌握用游标卡尺（或公法线卡尺）测量渐开线直齿圆柱齿轮基本参数的方法；

  ⑵理解渐开线的性质及齿轮各参数之间的关系；

  实验要求：

  ⑴学会测量和计算渐开线标准齿轮的主要参数；

  ⑵了解相对标准齿轮而言，变位齿轮的变化主要表现在什么地方。

  实验报告：

  可填写于《机械设计基础学习与训练指南》附录 1的实训指导的《渐开线直齿圆柱齿轮参数的测定实验报告》中。实验报告的具体格式见本大纲后面的附录3。

4. 轴系结构的测绘与分析 (学习完第十五章可完成)

实验目的：

  掌握轴、轴承、轴上零件的结构形状与功用，工艺要求，尺寸装配关系以及轴、轴上零件的定位固定方式，为轴系结构学习提供感性认识。

  实验要求：

  ⑴学会轴系结构分析，即通过分析和测绘轴系实物（或模型）的结构，明确轴系结构设计需要满足的要求，了解轴各部分的结构和作用、形状尺寸及其与强度、刚度、加工装配的关系，轴上零件的用途、轴承类型、布置安装调整方式、轴和轴上零件的定位及轴向固定方法、润滑和密封结构等；

  ⑵绘制轴系装配图一张。

  将测量的各零件所得的尺寸，对照轴系实物，画出轴系结构装配图，图幅及比例自定。要求结构合理，装配关系清楚，绘图规范，注明必要的尺寸(如轴承间距、齿轮直径与宽度，主要零件的配合尺寸)，写出标题栏和明细栏。对于因拆卸困难或需专用量具等原因难以测量的有关尺寸，允许根据实物相对大小和结构关系估算出来，或利用标准查出来。对支承的箱体部分只要求画出与轴承和端盖相配的局部。

  实验报告：

  可填写于《机械设计基础学习与训练指南》附录 1的实训指导的《 轴系结构的测绘与分析 实验报告》中。实验报告的具体格式见本大纲后面的附录 4。

5. *减速器结构的分析和拆装 (学习完第十二章可完成)

实验目的：

  ⑴熟悉减速器的结构，了解减速器拆装的基本要求；

  ⑵了解减速器中各零件的结构形状、装配关系及功用；

  ⑶了解箱体的结构尺寸，进一步理解轴系部件的结构和作用；

  ⑷了解润滑和密封的方法。

  实验要求：

  ⑴按拆卸规程要求拆开减速器和各轴系，分析减速器的结构，分析各零件的装配关系和作用；

  ⑵测定减速器的基本参数，绘制出减速器的传动示意图；

  ⑶测量和计算减速器中传动副的齿侧间隙及接触斑点；测量和调整轴承的轴向间隙；

  ⑷在减速器的拆装过程中，掌握拆装的基本程序，即先拆的零件后装配，后拆的零件先装配。

  实验报告：

  可填写于《机械设计基础学习与训练指南》附录 1的实训指导的《 减速器的结构分析和拆装 实验报告》中。实验报告的具体格式见本大纲后面的附录 5。

6. 刚性转子的静平衡实验 (学习完第十七章可完成)

实验目的：

  掌握刚性转子的静平衡实验原理和方法。

  实验要求：

  测出静平衡的质径积及其方位。

  实验报告：

  可填写于《机械设计基础学习与训练指南》附录 1的实训指导的《刚性转子的静平衡实验报告》中。实验报告的具体格式见本大纲后面的附录6。

附录 1 ：

附录 2 ：

附录 3 ：

附录 4 ：

附录 5 ：

附录 6 ：