《機械設計 (2)》課程教學大綱

《機械設計》課程教學大綱課程代碼：ABJD0324課程中文名稱：機械設計課程英文名稱：DesignofMachinery課程性質：必修課程學分數(shù)：3學分課程學時數(shù)：48學時授課對象：材料成型專業(yè)本課程的前導課程：畫法幾何及機械制圖、工程材料及機械制造基礎、金屬材料及熱處理、互換性及技術測量、金工實習、理論力學、材料力學、機械原理、算法語言和程序設計等課程簡介機械設計課程主要介紹常用機械零部件的設計理論與計算方法。主要包括機械設計理論、聯(lián)接零件、傳動零件、軸系零件及其它零件等五個方面內容，所有內容獨成體系，但都以強度，壽命為主線貫穿。同時包含了應用標準、規(guī)范與技術資料能力培養(yǎng)的內容。通過本課程的學習：使學生樹立正確的設計思想，掌握通用零部件的設計原理和設計方法，掌握機械設計的一般規(guī)律，具有設計機械傳動裝置和簡單機械的能力；培養(yǎng)運用標準、規(guī)范、手冊、圖冊和查閱有關技術資料的能力；掌握典型機械零件的實驗方法，獲得實驗技能的基本訓練；了解機械設計的最新發(fā)展，并初步具有機械設計編程和運用計算機進行工程設計的能力二、教學基本內容和要求常用機械零件的設計和計算是本課程的基本教學內容。通過本課程的學習，最終的目的在于學生能綜合運用各種機械零件和各種機構及其它先修課程的知識，具有設計機械傳動裝置和簡單機械的能力分章節(jié)詳細編寫本課程的主要教學內容、課程的重點、難點、課程教學要求。課程教學內容：●理論教學內容第一章機械設計概論（1學時）了解課程的研究對象、內容、課程的性、任務、特點學習方法。第二章機械零件的工作能力和計算準則（1學時）了解機械設計應滿足的基本要求和一般步驟，機械零件的載荷和應力，機械零件的主要失效形式和準則，機械零件的結構工藝性、常用材料及選用原則，機械設計中的標準化。第三章機械零件的疲勞強度（4學時）掌握疲勞曲線和極限應力圖；了解影響機械零件疲勞強度的主要因素；掌握穩(wěn)定變應力下機械零件的疲勞強度計算；了解低周循環(huán)疲勞概述。第四章摩擦、磨損、潤滑（2學時）了解摩擦的種類及其基本性質，了解干摩擦、邊界摩擦潤滑、磨損的概念。掌握形成流體動壓潤滑的基本條件，了解彈性流體動壓潤滑，了解常用潤滑劑，添加劑的種類，掌握潤滑油粘度及其單位換算，了解工業(yè)常用潤滑脂的種類及性能。第五章螺紋聯(lián)接（4學時，含2學時習題課）掌握螺紋的基本知識：螺紋的基本參數(shù)、常用螺紋的種類，特點及其應用。掌握螺栓聯(lián)接的基本知識：螺紋聯(lián)接的基本類型、結構特點及其應用。掌握螺紋聯(lián)接標準件，掌握螺紋聯(lián)接的擰緊和防松。掌握螺栓組聯(lián)接的受力分析和單個螺栓的強度計算的理論和方法。掌握提高螺栓聯(lián)接強度的各種措施。掌握螺旋傳動的分類及常用設計方法。第六章鍵、花鍵、銷、成形聯(lián)接（2學時）了解鍵聯(lián)接的類型、特點。掌握平鍵聯(lián)接的工作原理、結構特點，平鍵的剖面的尺寸和長度的確定方法及平鍵聯(lián)接強度校核的計算方法。掌握花鍵聯(lián)接的齒形、特點、工作原理。對銷聯(lián)接、成型聯(lián)接作一般性了解。第十一章帶傳動（3學時）掌握帶傳動的基本理論：帶傳動的工作原理，受力分析，應力分析與應力分布圖，彈性滑動和打滑的基本理論，失效形式和設計準則。掌握V帶傳動的設計計算方法和步驟，完成V帶輪零件圖的繪制。第十二章齒輪傳動（6學時，含2學時習題課）掌握齒輪傳動的失效形式及其機理、失效部位，以及針對不同失效形式的設計計算準則。掌握選用齒輪料及熱處理方式的基本要求。理解計算載荷的定義及載系數(shù)的荷物理意義、影響因素及減小載荷系數(shù)的措施。熟練掌握齒輪傳動的受力分析方法：假設條件、力的作用點、各分力大小的計算與各分力方向的判斷。掌握直齒圓柱齒輪傳動的齒面接觸疲勞強度和齒根彎曲疲勞強度的計算的力學模型、理論依據(jù)、力的作用點及計算點（或截面）、應力的類型及變化特性，掌握強度計算公式中各參數(shù)的物理意義及對其應力（或強度）的影響。掌握斜齒圓柱齒輪傳動強度的理論和方法（比較與直齒圓柱齒輪傳動的異同點）。掌握直、斜齒輪傳動的設計方法與步驟（包括材料、熱處理方式和精度選擇、參數(shù)選擇和結構設計）。掌握直、斜齒圓柱齒輪零件圖的繪制。掌握直齒圓錐齒輪傳動的幾何計算、受力分析、強度計算，繪制直齒圓錐齒輪零件圖。第十三章蝸桿傳動（4學時）了解蝸桿傳動的特點及應用。掌握普通圓柱蝸桿傳動的主要參數(shù)及其選用原則。掌握蝸桿傳動的失效形式、設計準則和常用材料及其選用原則。掌握蝸桿傳動的受力分析（力的作用點、大小及方向）。掌握蝸桿傳動的強度計算特點。了解對蝸桿傳動進行效率計算和熱平衡計算的意義和方法，掌握提高傳動效率和散熱能力的措施。第十四章鏈傳動（1學時）了解鏈傳動的類型、工作原理、特點及其應用。了解套筒滾子鏈的結構、規(guī)格和尺寸與鏈輪的結構特點。掌握鏈傳動的運動特性：運動的不均勻性和動載荷。掌握套筒滾子鏈傳動設計，繪制鏈輪工作圖。第十五章減速器（2學時）了解減速器的主要型式及其特性掌握減速器傳動比分配原則。了解減速器構造。了解減速器潤滑方式。（除理論教學外，其余部分通過實驗和課程設計完成）第十六章軸（4學時）了解軸的功用與分類，掌握各種軸的受力與應力分析。掌握軸的結構設計基本要求和方法掌握軸的三種強度計算方法和剛度計算原理。繪制轉軸的零件工作圖。第十七章滑動軸承（2學時）了解徑向滑動軸承的主要類型、特點及其應用。了解各類滑動軸承結構特點。了解對軸瓦材料的基本要求和常用軸瓦材料，了解軸瓦結構。掌握非液體潤滑軸承的失效形式、設計計算準則。掌握流體動壓潤滑的基本方程——一維雷諾方程，掌握油楔承載機理。了解液體動壓潤滑徑向滑動軸承的計算要點：工作過程，壓力曲線及需要那些計算。了解多油楔軸承等其他動壓軸承的工作原理、特點及應用。了解滑動軸承采用的潤滑劑與潤滑裝置。第十八章滾動軸承（4學時，含2學時習題課）了解各類軸承的結構特點，能正確選用軸承的類型。熟練掌握滾動軸承代號的組成，熟悉常用滾動軸承的類型、尺寸、公差等級、代號。熟練掌握滾動軸承的基本額定壽命計算方法（概念與公式）。了解滾動軸承的靜負荷計算及極限轉速計算。能正確進行滾動軸承部件的組合結構設計。能夠正確畫出滾動軸承部件裝配圖。第十九章聯(lián)軸器和離合器（2學時）掌握常用聯(lián)軸器、離合器的主要類型、結構、工作原理、特點及選擇與計算方法。掌握聯(lián)軸器聯(lián)接的兩軸間的位置補償?shù)脑砑奥?lián)軸器和離合器在功能上的異同。第二十章彈簧（2學時）了解彈簧的功用、分類、材料及許用應力的確定。掌握圓柱形壓縮（拉伸）螺旋彈簧的主要幾何參數(shù)、特性線、強度計算與剛度計算的目的和計算公式。課程的重點、難點：應有所側重，不能完全等同于教學內容課程教學要求：按了解、理解、掌握三個層次寫明各章節(jié)的主要內容和應達到的要求：（“了解”是指學生應能辨認的科學事實、概念、原則、術語，知道事物的分類、過程及變化傾向，包括必要的記憶。“理解”是指學生能用自己的語言把學過的知識加以敘述、解釋、歸納，并把某一事實或概念分解為若干部分，指出他們之間的內在聯(lián)系或與其它事物的相互關系?！罢莆铡笔侵笇W生能根據(jù)不同情況對某些概念、定律、原理、方法等在正確理解的基礎上結合事例加以運用，包括分析和綜合。）三、實驗教學內容及基本要求為配合理論教學需要，加強實踐性教學環(huán)節(jié)，開設以下實驗：實驗一、減速器拆裝通過減速器的拆裝，仔細觀察減速器外觀各部分結構，用搬手拆下箱體所有螺栓，用啟蓋螺釘打開箱蓋，觀察箱體內結構和各部件相對位置，測量相關尺寸，測繪結構草圖，按拆卸的順序進行裝配，合上箱蓋后、裝好螺栓。要求學生利用所學理論知識，全面、系統(tǒng)的對所拆裝的減速器進行全面的分析、了解。了解減速器各部分的結構，并分析其結構的工藝性；）熟悉減速器各部分的裝配關系和比例關系；熟悉減速器各零件的作用和安裝要求；熟悉減速器的拆裝和調整過程。每組2-3人，學時2課時實驗二：傳動系統(tǒng)的傳動參數(shù)的測定掌握轉速、力矩、傳動功率和傳動效率等機械傳動性能參數(shù)測試的基本原理和方法，了解機械傳動性能參數(shù)測試實驗臺的基本構造及其工作原理。每組2-3人，學時2課時四、教學方法與手段本課程的特點是理論與實踐相結合，并與基礎課聯(lián)系較多，且各零件設計可各自獨立，內容較多，因此，其教學方式應注重貫徹少而精原則，不強調面面具到，介紹有代表性的零件，知識點要淺些，寬廣度應適宜，避免繁瑣的理論推導和滿堂灌方法。講授時應注意善于聯(lián)系已學過課程的有關概念、理論和方法，使學生加快對本課程內容要點的理解。教學中加強設計實驗環(huán)節(jié)，除2周課程設計外，安排大作業(yè)練習。教學內容安排上，圍繞課程設計內容作出主次選擇。配合理論教學需要，加強實踐性環(huán)節(jié)，開設適當試驗項目，使學生通過實踐加深對課堂講授內容的理解，又增強了動手能力。五、教學學時分配章節(jié)與內容課時作業(yè)量備注第一章機械設計概論1第二章機械零件的工作能力和計算準則1第三章機械零件的疲勞強度4第四章摩擦、磨損、潤滑2第五章螺紋聯(lián)接4第六章鍵、花鍵、銷、成形聯(lián)接2第十一章帶傳動3第十二章齒輪傳動6第十三章蝸桿傳動4第十四章鏈傳動1第十五章減速器2第十六章軸4第十七章滑動軸承2第十八章滾動軸承4第十九章聯(lián)軸器和離合器2第二十章彈簧2合計44六、考核方式與成績評定標準1、考核方法閉卷考核2、成績評定作業(yè)占5%、平時到課占10%、實驗占10%，期末考試75%。（其中若實驗成績不及格，則本課程總評成績不及格）七、教學參考資源1、參考書目：（1）邱宣懷主編，《材機械設計》（第四版），高等教育出版社，1997（２）濮良貴主編，《機械設計》（第六版），高等教育出版社．1997.3（３）于惠力主編《機械設計》（補充教材），大連出版社．2001（4）機械設計與理論李國柱主編.科學出版社.2003年8月（5）、機器和機構綜合與分析（英文版）（原書２版）（美）R．L．諾頓著.機械工業(yè)出版社.2004年5月（6）、機械工程設計MechanicaEngineeringDesign（英文版﹒原書第6版）（美）約瑟夫E．希格利（JosephE．Shigley）,查爾斯R．米施克（CharlesR．Mischke）著.機械工業(yè)出版社.2002年5月第1版（7）龔溎義主編，機械設計課程設計圖冊，高等教育出版社．1997 （8）龔溎義主編，機械設計課程設計指導書，高等教育出版社．1997 （9）機械設計課程設計，哈爾濱理工大學機械動力學院機械設計教研組（10）機械設計課程設計圖