机械设计
课程编号：070703 课程名称（中）：机械设计 （英文）：DESIGN OF MECHANISM AND MACHINE 先修课程：机械制图 理论力学 材料力学 互换性原理及技术测量 机械原理 金属材料与热处理
总学时： （授课学时：56 上机学时：6 实验学时：6） 一、课程的性质和任务
本课程是机械电子工程各专业的一门重要技术基础课。本课程的主要任务是： 1．使学生掌握一般参数的通用机械零件的工作原理、特点、选用及设计计算方法。 2．培养学生设计机械传动和简单机械的能力及分析机械零件失效原因和提出改进措3施的能力。
3．使学生学会熟练运用手册、标准、规范等资料，并掌握机械零件常用的实验方法。 4．对机械设计的新发展有所了解。
二、课程教学内容的基本要求、重点和难点及学时分配
在本课程的学习中，要综合运用先修课程中所学的有关知识与技能，结合各种教学实践环节进行机械工程技术人员必要的基本锻炼，为今后有关专业课程的学习和专业产品及设备的设计打下基础。本课程各章节教学内容的要求、学时及重点、难点分述如下：
1、机器及机械零件设计概述 （2学时）
基本要求：了解机器应满足的基本要求及设计方法和设计程序；掌握机械零件应满足的基本要求及设计的一般步骤、机械零件常用材料的选用原则；简单了解机械设计方法的新发展。
重点与难点：重点讲述机械设计的基本问题及重要意义。难点是理解各设计问题之间在逻辑上的相互关系。
2、机械零件的工作能力和计算准则 （2学时）
基本要求：掌握机械零件的失效和工作能力、载荷和应力的分类及静应力下机械零件的强度和稳定变应力下机械零件的强度；熟悉影响疲劳强度的因素及提高零件强度的措施。
重点与难点：是稳定变应力下机械零件的疲劳强度计算，影响疲劳强度的因素和提高零件强度的措施。
3、螺纹联接 （6学时）
基本要求：了解螺纹的主要参数、螺纹类型特点及应用、螺纹联接的主要类型和螺纹联接零件、螺纹联接的拧紧和防松、螺旋传动的设计计算；掌握螺栓组联接的受力分析及联接的强度计算；了解提高螺栓联接强度的措施。
重点与难点：重点是不同外载荷作用下螺栓组中各螺栓的受力分析及强度计算，尤其是受轴向载荷作用的紧螺栓联接的强度计算。难点是受轴向载荷作用的紧螺栓联接的变载强度计算及承受倾覆力矩的底板螺栓组联接的受力分析和设计计算。
4、键、花键、销、过盈联接 （2学时）
基本要求：了解键联接、销联接及花键联接的类型、结构、特点和应用；掌握平键联接的尺寸选择及强度计算；熟悉过盈联接的工作原理、圆柱面过盈联接的计算、提高过盈联接承载能力的措施。
重点与难点：重点讲授平键联接的强度计算及圆柱面过盈联接的计算。
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5、带传动 （5学时）
基本要求：了解带传动的工作原理、特点和应用范围；掌握带传动的受力分析、滑动分析及应力分析；掌握带传动的设计计算、带及带轮的标准、结构、类型；了解其它类型的带传动。
重点与难点：重点是带传动的设计计算，难点是带传动的受力分析、应力分析及滑动分析。
6、摩擦轮传动 （1学时）
基本要求：了解摩擦轮传动的类型、摩擦轮传动中的滑动、摩擦轮的材料和摩擦轮传动的结构；掌握传动比基本固定的摩擦轮传动的工作原理和特点。了解传动比可调的摩擦轮传动。
重点与难点：重点是传动比基本固定的摩擦轮传动的工作原理、结构、特点和应用。 7、齿轮传动 （10学时）
基本要求： 掌握齿轮轮齿的失效形式、齿轮常用材料及热处理、直齿圆柱齿轮及斜齿圆柱齿轮传动的受力分析；熟练掌握圆柱齿轮齿面接触疲劳强度计算和齿根弯曲疲劳强度计算的理论依据及公式运用；了解直齿圆锥齿轮传动的强度计算及齿轮传动的效率、润滑和齿轮结构。
重点与难点：重点是轮齿失效形式、受力分析，弯曲和接触强度计算等内容，难点是齿轮强度计算公式的正确应用及设计参数的合理选择。
8、蜗杆传动 （4学时）
基本要求：了解蜗杆传动的类型、特点和应用及蜗杆传动的主要几何关系；掌握 蜗杆传动的失效形式、材料选择和结构及蜗杆传动的受力分析、蜗轮齿面的接触疲劳强度计算、蜗轮轮齿的弯曲疲劳强度计算；熟悉蜗杆传动的效率、润滑和热平衡计算。
重点与难点：重点是圆柱蜗杆传动的失效形式、主要参数选择、受力分析、强度计算，难点是蜗杆传动的参数选择。
9、链传动 （2学时）
基本要求：了解链传动的类型、特点和应用、套筒滚子链的结构和规格、链轮的结构尺寸和材料；掌握链传动的运动特性、链的受力分析及链传动的主要参数选择；
熟悉链传动的设计计算方法、链传动的合理布置和张紧方法及链传动的润滑和维护。
重点与难点：重点讲授链传动的运动特性和套筒滚子链传动的设计计算。 10、轴 （8学时）
基本要求：了解轴的类型及功用、轴的材料及选择；掌握轴的结构设计、轴的强度及刚度计算方法；了解轴的振动概念。
重点与难点：重点是阶梯轴的结构设计，难点是轴的结构设计和变载强度计算。 11、滑动轴承 （4学时）
基本要求：了解摩擦、磨损和润滑的基本理论、向心滑动轴承的主要类型、轴承材料、轴瓦结构、润滑材料和润滑方法；掌握混合摩擦润滑轴承的计算、液体动压润滑的基本方程式及液体动压润滑轴承的计算；了解其它类型滑动轴承的特点。
重点与难点：重点讲授液体动压润滑轴承的计算及轴承主要参数的选择。 12、滚动轴承 （8学时） 基本要求：了解滚动轴承的构造、材料和特点、滚动轴承的主要类型、特点和应用； 掌握滚动轴承的代号、类型选择、寿命计算及额定寿命、额定动载荷、当量动载荷的意义；一般了解滚动轴承的静载荷计算、极限转速；掌握滚动轴承的组合结构设计。
重点与难点：本章以滚动轴承的代号、轴承的寿命计算以及滚动轴承的组合结构设
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计为重点内容，难点是角接触轴承轴向载荷的计算及轴承的组合结构设计。
13、联轴器和离合器（2学时）
基本要求：了解联轴器、离合器的类型和应用；熟悉固定式联轴器、刚性可移式联轴器、弹性可移式联轴器的结构、特点和选择计算；了解嵌入式离合器、摩擦式离合器的结构、工作原理、特点和计算。
重点与难点：重点介绍常用的联轴器和离合器的工作原理和选择原则。 14、弹簧 （2学时）
基本要求：了解弹簧的功用和类型、弹簧材料和制造；掌握圆柱形拉、压螺旋弹簧的结构、基本参数、特性线、强度和刚度计算；熟悉圆柱形扭转螺旋弹簧的结构和计算要点。
重点与难点：圆柱螺旋拉、压弹簧的结构、工作原理、特性线和计算要点。 15、实验教学 （6学时）
基本要求：通过轴系结构测绘、减速器装拆等实验培养学生的测试技能；通过带传动弹性滑动实验及齿轮传动效率实验或螺栓组联接实验提高学生观察和分析事物的能力；验证所学理论，加深对基本理论的理解；学习实验方法；完成实验报告。
重点与难点：主要完成螺栓联接、减速器拆装、带传动实验。
实验名称、内容与学时分配表
序号 学时 实验项目 螺栓联接实验 带传动实验 轴系结构创意组合 减速器拆装 机械传动综合分析实验 滑动轴承实验 性质 验证 验证 综合 综合 综合 验证 基本教学要求 测定螺栓联接受力与变形 测定带传动弹性滑动及传动能力 设计、分析和组装轴系结构 分析并测定减速器结构 对机械传动系统进行重新组合、测试和分析 径向滑动轴承动压油膜的形成及影响因素 实验对象 机类专科 机类专科 机类专科 机类专科 机类专科 机类专科 备注 1 2 3 4 5 6 2 2 2 2 2 2 注：可根据情况在上述六个实验中选择三个或四个。
三、能力培养要求
1．注意采用灵活多样的教学方法，有意识地安排一定学时的讨论课和习题课，结合设
计问题，促使学生积极思维，培养分析问题和解决问题的能力。
2．实验课中，注意安排学生人人动手，亲自操作，以加强理论知识与实践的结合，提
高实际动手能力和观察能力。 3．在课程考核中，应注重对学生运用所学知识分析解决问题的引导。不能单纯强调知
识的记忆巩固。
注意搜集学科发展的新成果和新技术，结合教学内容及时向学生介绍。使学生开阔思维，激励学生创造性思维能力的开发。 四、教材与参考书目
[1] 邱宣怀.机械设计. 北京：高等教育出版社 1998 [2] 濮良贵.机械设计. 北京：高等教育出版社 2001
[3] 濮良贵 纪名刚，机械设计学习指南 北京：高等教育出版社 2001
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[4] 机械设计课程设计，北京：机械工业出版社 2003 [5] 机械设计习题与指导，北京：机械工业出版社 2005 [6] 机械设计手册，北京：机械工业出版社 2002 [7] 机械设计手册，北京：化工工业出版社 2002 五、考试形式
考试方法的改革和教学内容、教学方法的改革是同一体系，都是围绕着素质教育和能力培养而进行的。针对机械设计课程的特点和培养高素质创新人才的要求，我们具体的考试方法是：平时成绩+ 期末考试成绩。平时成绩占30%，包括大作业成绩10%, 平时作业和课堂讨论发言成绩10%,实验成绩10%，期末考试成绩占70%。期末考试又有两种形式：一种是闭卷；另一种是半开卷—闭卷和开卷两部分。完全闭卷方式是为了便于使用试卷库和便于实现考教分离。半闭卷方式的闭卷部分为客观题，重点考查学生对基本理论、基本知识和基本概念的掌握情况。题型主要是选择填空、是非判断、简答题，占期末考试成绩的30% ～ 50%。开卷部分为主观题，主要是结构设计（结构改错、结构图的正误）、方案设计、受力分析、设计计算题及综合题。重点考查学生的设计能力、计算能力、分析能力、创新能力、查阅技术资料的能力及灵活运用所学知识的能力。 六、有关说明
1. 本课程教学基本要求是根据全国高校机械设计学科教学基本要求，结合我院实际情况编写的。该要求规定了学生必须掌握的基本知识、基本理论和基本技能。
2. 任课教师可根据各专业实际需要对该要求规定的教学内容及学时进行适当的调整
和补充。教学顺序可由教师自行确定。
3. 为完成教学要求规定的实验，需配备一定的实验设备：
圆柱齿轮轴系、蜗杆轴系、圆锥齿轮轴系、游标卡尺、内外卡钳共二十套； 螺栓联接实验台； 带传动实验台；
液体动压轴承实验台； 一级圆柱齿轮减速器、二级圆柱齿轮减速器、圆锥齿轮减速器、蜗杆减速器共十台； 机械传动综合分析实验台。 七、课程建设与改革摘要
为适应二十一世纪的需要，培养具有较强工程实践能力和开拓创新能力的高质量人材，机械设计课程需要在教学思想、教学内容以及教学方法和手段上进行不断的改革。首先应转变教育观念，将传统的强调传授知识变为强调学生能力的培养和综合素质的提高。另外，注意精选教学内容，在保持学科知识系统完整的基础上，删减部分过时、陈旧的内容，引入学科发展的新知识新成果，使人材的培养满足社会经济发展的需求。还应注重在教学方法上采取讲授法与引导学生自学、讨论、交流法的结合。广泛开展了实验室开放活动、参观实物、观摩录像、多媒体教学等形象、生动的教学手段，激发学生的学习兴趣和创造性思维，为高质量人材的培养打下坚实的基础。
在课程建设方面我们做了以下工作：开发出了生动形象、实用的多媒体教学课件；编制出便于操作使用的试卷库；编写了有利于促进学生平时学习的作业集和教学指南；开发出机械设计计算机辅助设计的设计、图形两个软件系统；增添了许多实验设备，开出了教学基本要求规定的基本实验。
在课程改革方面，我们还进行了考试形式与内容、课程设计内容和形式的改革尝试；
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均取得很好的效果。我们将继续努力和探索。
修订人：邢 琳 审 核 人： 王 旭
批准人： 宋世军 编写日期： 2003. 6
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