《機械設計》課程教學大綱

《機械設計》課程教學大綱課程名稱:機械設計課程英文名稱:MACHINEDESIGN總學時:60講課學時:48實驗學時:12上機學時:20（單獨安排學時）學分：3課程類型：必修課開課單位：機電工程學院機械設計系授課對象:機電工程學院機械設計制造及其自動化專業(yè)能源工程學院能源與環(huán)境工程系，飛行器推進及流體動力系其它有關專業(yè)先修課程：工程圖學；材料力學；機械精度設計與檢測技術；機械工程材料；金屬工藝學；機械原理開課時間：第五學期教材與主要參考書：[1]宋寶玉，王黎欽主編.機械設計.北京：高等教育出版社，2010.5.[2]王黎欽，陳鐵鳴主編.機械設計.第四版.哈爾濱工業(yè)大學出版社，2008.8.[3]宋寶玉主編.機械設計課程設計指導書.高等教育出版社，2010.5.[4]王連明,宋寶玉主編.機械設計課程設計.第三版.哈爾濱工業(yè)大學出版社,2007.12[5]張鋒,宋寶玉主編.機械設計大作業(yè)指導書.高等教育出版社，2010.5[6]機械設計教學組編.機械設計實驗教材.哈爾濱工業(yè)大學教材科.[7]機械設計教學組編.機械設計電算教材.哈爾濱工業(yè)大學教材科.一、課程的教學目的機械設計課程是一門用以培養(yǎng)學生機械設計能力的技術基礎課，本課程主要研究一般工作條件和常用參數范圍內的通用機械零部件的工作原理、結構特點、基本設計理論和設計計算方法，以及機械系統(tǒng)方案的設計與選擇，其主要任務是培養(yǎng)學生：1．樹立正確的設計思想，理論聯系實際，具有創(chuàng)新精神；2．掌握設計或選用通用機械零部件的基本理論、基本知識和基本技能，了解機械設計的一般規(guī)律，具有設計機械傳動裝置和一般機械的能力；3．具有計算能力、繪圖能力、運用計算機進行輔助設計的能力和運用標準、規(guī)范及查閱技術資料的能力。4．掌握機械設計的實驗原理和方法，具有進行實驗研究的初步能力。5．了解機械設計的新理論、新方法及發(fā)展趨向（了解機械設計的新發(fā)展）。機械設計課程是高等工科院校中機械類專業(yè)一門主干課程，在教學過程中要綜合運用先修課程中所學到的有關知識與技能，結合各種實踐教學環(huán)節(jié)，進行機械工程技術人員所需的基本訓練，為學生進一步學習有關專業(yè)課程和日后從事機械設計工作打下基礎，因此在機械類專業(yè)的教學計劃中占有重要地位和作用。二、教學內容及基本要求本課程主要內容有機械設計的基本理論和基本知識、典型通用機械零部件的設計和機械傳動系統(tǒng)方案選擇。（一）本課程的主要章節(jié)教學內容按照教學日歷的順序編排第一章緒論機械的組成及本課程研究的對象，本課程的性質和任務，本課程的特點和學習方法。第二章機械設計概論（第一部分）設計機械及機械零件的基本要求和一般程序（或方法）；機械零件的載荷與應力；機械零件的主要失效形式和設計準則；機械設計的材料選用、結構工藝性和標準化（部分內容自學）。第三章螺紋連接螺紋及螺紋連接的基本知識；螺栓組連接的設計，包括單個螺栓連接的預緊、強度計算、螺栓組結構設計、受力分析及提高螺栓連接強度的措施等。第八章其他常用傳動（第一部分）8.2滑動螺旋傳動的設計計算方法第五章帶傳動帶傳動的類型、工作原理、特點及應用。普通V帶與V帶輪的規(guī)格和基本尺寸。帶傳動的理論基礎：帶傳動的幾何尺寸，受力分析，應力分析，彈性滑動與打滑現象，帶傳動的失效形式及設計準則。普通V帶傳動的設計，帶傳動的張緊。第八章其他常用傳動（第二部分）8.1鏈傳動的類型、工作原理、特點及其應用，滾子鏈條與鏈輪的結構，鏈傳動的運動特性。第六章齒輪傳動齒輪傳動的失效形式和設計準則。齒輪常用材料及熱處理形式。齒輪傳動的計算載荷。齒輪傳動的受力分析，齒輪傳動的承載能力計算。齒輪的結構。齒輪傳動的設計（材料、熱處理、精度、主要參數的選擇與確定、幾何尺寸計算、結構等）。第七章蝸桿傳動蝸桿傳動的特點及應用。蝸桿傳動的主要參數及其選擇。蝸桿傳動的失效形式、設計準則及材料選擇。蝸桿傳動的受力分析及運動分析，蝸桿傳動的承載能力計算。蝸桿傳動的效率、潤滑和熱平衡計算。蝸桿、蝸輪的結構。第九章軸軸的分類。轉軸的受力、應力與失效分析。軸的材料。軸徑的初算。軸的結構設計。軸的強度計算和剛度計算。第四章其他常用連接軸轂連接類型、特點，平鍵連接、花鍵連接的工作原理、結構。第十章滾動軸承滾動軸承的構造、類型、特點及選擇。滾動軸承的代號。滾動軸承承載能力的校核計算（失效形式、額定壽命計算、強度計算和極限轉速）。滾動軸承部件的組合設計。軸和滾動軸承部件設計習題課（2h）通過實例使學生進一步掌握軸和滾動軸承部件組合設計的基本要求、結構設計要點及設計步驟。第二章機械設計概論（第二部分）摩擦、磨損、潤滑劑和添加劑。第十一章滑動軸承滑動軸承的結構、類型、特點及軸瓦材料與結構。非液體摩擦軸承的計算。液體動壓形成原理及基本方程，液體動壓徑向滑動軸承的計算要點。多油楔動壓軸承簡介。潤滑劑與潤滑裝置。第十二章聯軸器、離合器和制動器聯軸器的功用與分類，幾種常用聯軸器的結構、工作原理、特點及選擇與計算方法。離合器的功用與分類，幾種常用離合器的結構、工作原理、特點及選擇與計算方法。制動器的功能，幾種常用制動器的工作原理。第十三章彈簧彈簧的功用、分類、材料、許用應力及制造。圓柱形壓縮（拉伸）螺旋彈簧的設計計算。第十四章機架零件機架概述，剖面形狀、結構設計第十五章機械傳動系統(tǒng)方案設計機械系統(tǒng)設計的任務和目標、常用動力機械的特性及其匹配、執(zhí)行機構及其創(chuàng)新設計、傳動子系統(tǒng)的方案設計及評價、機械系統(tǒng)的匹配性設計、機械系統(tǒng)的總體布置。機械零件的設計方法簡介機械零件的強度和剛度設計方法、機械零件的精度設計方法、機械零件的動態(tài)性能設計方法、機械零件的可靠性設計方法?？偨Y（二）其他教學環(huán)節(jié)安排1、必修實驗安排16學時，根據各專業(yè)不同、各授課班不同，從必修的實驗內容中選做12學時。①機械組成及典型機械零部件認識與分析實驗（2學時）；②帶傳動實驗（2學時）；③軸系部件設計與分析實驗（4學時）；④摩擦學基礎實驗（2學時）；⑤滑動軸承實驗（2學時）；⑥機械系統(tǒng)運動方案及結構分析與設計實驗（4學時）。選修實驗安排26學時，學有余力的學生可以選修，學時不限。①典型機械拆裝與結構分析實驗（4學時）；②滑動軸承機械性能測試實驗（2學時）；③二維數控平臺運動及結構分析實驗（2學時）；④步進送料機的設計及組裝實驗（18學時）。2、設計性大作業(yè)安排5個，每個大作業(yè)的工作量一般為A3或A2圖紙一張，設計說明書一份。大作業(yè)內容有：①螺紋聯接結構設計；②螺旋傳動設計；③帶傳動設計；④齒輪傳動設計；⑤軸系部件組合設計。3、上機計算安排一個習題上機計算的內容是：帶傳動設計編程計算上機計算及畫圖，課外安排20機時。（三）考核方式及記分辦法期末考試70分，大作業(yè)25分（五個大作業(yè)，每個5分），一個電算作業(yè)5分，實驗單獨計分。本門課程的及格標準：大作業(yè)15分以上（交齊五個大作業(yè)）、電算作業(yè)（或平時測驗）3分以上、期末考試42分以上。沒有交齊大作業(yè)和電算作業(yè)的同學不允許參加期末考試。（四）實驗項目明細表序號實驗項目名稱學時實驗要求實驗類型每組人數1機械組成及典型機械零部件認識與分析實驗2必修綜合2~32帶傳動實驗2必修驗證2~33軸系部件設計與分析