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课程评价
spContent=为了适应机械类专业教学体系及内容改革的发展趋势,本教学将“机械原理”、“机械设计”两门课程合一,目标是重组、融合相关教学内容,建立起内容合理、各内容之间衔接紧密的“大机械设计”课程教学体系,使学生用较小的学时数完成技术基础课程的学习,掌握较扎实、较宽广的机械设计基础知识。
—— 课程团队
课程概述

     本课程是研究机械共性问题的一门工程科学课,主要内容包括机械运动方案设计、机械工作能力设计等。

     课程以一般机械中的常用机构和通用零部件为对象,阐述了常用机构和通用零部件的工作原理、结构特点、运动与传力特性、运动方案设计和工作能力设计的基础理论知识与方法。

     常用机构主要有连杆机构、凸轮机构、齿轮机构、间歇运动机构等;通用零部件则有带传动、齿轮传动、蜗杆传动、轴、轴承、螺纹连接、联轴器与离合器等。


授课目标

性质:专业基础 目的:培养学生掌握以下两个能力: 1、机构学和机械动力学的基本理论、基本知识和基本技能,初步具有拟定机械运动方案、分析和设计机构的能力。 2、通用机械零件的设计原理、方法和机械设计的一般规律,具有设计一般机械的能力,并有运用标准、规范、手册、图册等有关技术资料的能力。

课程大纲

01第1章  绪论(9月1日发布)

1.1 机械的组成

1.2  本课程的内容、性质和任务

第1章作业

02第2章 机械设计概述(9月1日发布)

2.1 概述

2.2 机器的功能分析及功能原理设计

2.3 机械设计的基本要求和程序

第2章作业

03第3章  机械运动设计与分析基础(9月5日发布)

3.1 机构的组成--构件

3.2 机构的组成--运动副

3.3 平面机构运动简图(一)定义及绘制步骤

3.3 平面机构运动简图(二)示例及注意问题

3.4 平面机构的自由度计算(一)机构自由度的计算公式

3.4 平面机构的自由度计算(二)机构具有确定运动的条件

3.4 平面机构的自由度计算(三)注意问题1--复合铰链和局部自由度

3.4 平面机构的自由度计算(三)注意问题2--虚约束

3.4 平面机构的自由度计算(三)注意问题3--公共约束

3.4 平面机构的自由度计算(四)示例

3.5 平面机构的速度瞬心(一)定义及三心定理

3.5 平面机构的速度瞬心(二)示例及特点

第三章课件

第三章作业

04第6章  平面连杆机构(9月12日发布)

6.1 概述--连杆机构的概念

6.1 概述--连杆机构的特点

6.2 平面连杆机构的基本形式及演化(一)基本形式

6.2 平面连杆机构的基本形式及演化(二)演化方式1

6.3 平面连杆机构的基本形式及演化(二)演化方式2

6.3 平面连杆机构的基本特性(一)存在曲柄的条件

6.3 平面连杆机构的基本特性(二)极限位置和急回特性01

6.3 平面连杆机构的基本特性(二)极限位置和急回特性02

6.3 平面连杆机构的基本特性(三)传动角

6.3  平面连杆机构的基本特性(四)死点位置和运动连续性

6.4 平面连杆机构的设计(一)基本设计命题

6.4 平面连杆机构的设计(二)运动设计的图解法01

6.4 平面连杆机构的设计(二)运动设计的图解法02

6.4 平面连杆机构的设计(三)运动设计的实验法

6.4 平面连杆机构的设计(四)运动设计的解析法

连杆机构课件

连杆机构作业

05第7章 凸轮机构(9月19日发布)

7.1概述

7.2 凸轮机构的类型(一)锁合方式

7.2 凸轮机构的类型(二)凸轮形状

7.2 凸轮机构的类型(三)从动件尖端和运动方式

7.3 从动件的几种常用运动规律(一)名词术语

7.3 从动件的几种常用运动规律(二)工作运动过程

7.3 从动件的几种常用运动规律(三)推杆的位移01

7.3 从动件的几种常用运动规律(三)推杆的位移02

7.3 从动件的几种常用运动规律(四)运动过程绘图示例01

7.3 从动件的几种常用运动规律(四)运动过程绘图示例02

7.3 从动件的几种常用运动规律(五)从动件常见运动规律01

7.3 从动件的几种常用运动规律(五)从动件常见运动规律02

7.4 盘形凸轮轮廓曲线的设计(一)反转法原理

7.4 盘形凸轮轮廓曲线的设计(二)示例01

7.4 盘形凸轮轮廓曲线的设计(二)示例02

7.5 凸轮机构的基本尺寸设计(一)滚子半径的选取

7.5 凸轮机构的基本尺寸设计(二)压力角的校核

7.5 凸轮机构的基本尺寸设计(三)基圆半径和正负偏置

凸轮机构课件

凸轮机构作业题

06第8章  齿轮传动(9月26日发布)

8.1 概述(二)齿轮传动类型

8.1 概述(三)齿轮传动类型及功能

8.2 齿廓啮合基本定律

8.3 渐开线齿廓(一)渐开线形成和特性

8.3 渐开线齿廓(二)渐开线方程和渐开线齿廓啮合特性

8.4 渐开线标准直齿圆柱齿轮及其啮合传动(一)齿轮各部分名称及符号

8.4 (二)分度圆、模数、压力角

8.4 (三)标准齿轮的定义

8.4 (三)标准齿轮的标准安装

8.4 (四)正确啮合条件

8.4 (四)连续传动条件

8.4 (四)图解法求重合度

8.4 (四)齿轮间相对滑动及中心距

8.5 渐开线齿轮的加工方法及齿轮变位的概念(一)加工方法

8.5 (二)根切现象

8.5 (三)变位齿轮

8.6 齿轮传动的失效形式、设计准则及材料选择(一)失效形式

8.6 (二)设计准则及材料选择

8.7 齿轮传动的计算载荷

8.8 直齿圆柱齿轮的强度计算(一)齿根弯曲疲劳应力

8.8 直齿圆柱齿轮的强度计算(二)齿面接触疲劳应力

8.8(三)直齿圆柱齿轮的设计01许用应力(强度)

8.8(三)直齿圆柱齿轮的设计02强度校核

8.8(三)直齿圆柱齿轮的设计03设计参数选择

8.8(三)直齿圆柱齿轮的设计04设计路线

8.8(三)直齿圆柱齿轮的设计05例题

齿轮课件01

齿轮课件02

8.1 概述(一)齿轮传动特点

齿轮传动作业题

07第10章  轮系(10月10日发布)

10.1 概述

10.2 定轴轮系

10.3 周转轮系

10.4 混合轮系

10.5 定轴轮系传动比的计算

10.6 周转轮系传动比的计算

10.7 混合轮系传动比的计算

10.8 轮系的功用

轮系作业

08第 9 章 蜗杆传动(10月17日发布)

第一节 蜗杆传动的结构特点

第二节 蜗杆传动的应用特点

第三节 蜗杆传动的类型

第四节 蜗杆传动的主要参数1

第五节 蜗杆传动的主要参数2

第六节 蜗杆传动的运动和受力分析

第七节 蜗杆传动的受力分析

第八节 蜗杆传动的效率

第九节 蜗杆传动的失效与材料选择

第十节 蜗杆传动的强度设计

第十一节 蜗杆传动的热平衡计算

第十二节 蜗杆传动的结构设计

蜗杆传动作业题

09第 11 章 带传动(10月24日发布)

第一节 带传动的类型和传动形式

第二节 带传动的几何参数和应用特点

第三节 V带的结构-型号和尺寸

第四节 V带轮的结构设计

第五节 带传动的受力分析

第六节 带传动的最大摩擦力分析

第七节 带传动的应力和运动分析

第八节 带传动的强度计算

第九节 带传动的设计步骤和参数选择

第十节 带传动的使用和维护

带传动作业

010第 12 章 其他传动类型简介(10月31日发布)

第一节 传动分类和间歇传动机构

第二节 棘轮机构的组成和工作原理

第三节 棘轮机构的类型特点和应用

第四节 齿式棘轮机构的设计

第五节 槽轮机构的组成-工作原理和应用

第六节 槽轮机构的运动分析

第七节 槽轮机构的设计

其他传动类型作业题

011第 14 章  机械系统动力学(10月31日发布)

第一节 机械系统动力学的研究目的和内容

第二节 机械系统动力学分析原理

第三节 机械运动三阶段和等效动力学模型

第四节 等效模型中的等效力和等效质量

第五节 机械系统的运动方程及其求解

第六节 机械系统的速度波动及其调节

第七节 飞轮转动惯量的计算

第八节 平衡的目的及刚性转子的静平衡原理

第九节 刚性转子的动平衡原理和平衡实验

第十节 转子不平衡量的表示方法与许用不平衡量

机械系统动力学

012第 16 章 轴(11月7日发布)

第一节 轴的功用和类型

第二节 轴的载荷-失效及强度计算方法

第三节 初步估算轴径的两种方法

第四节 轴的设计内容和材料选择

第五节 轴的结构设计原则及主要零件的布置

第六节 轴段直径长度选择及零件的轴向固定

第七节 轴上零件的周向固定-平键

第八节 平键的尺寸选择及强度计算

第九节 半圆键楔键切向键及花键

第十节 紧定螺钉和过盈配合

第十一节 轴的结构工艺性

第十二节 提高轴强度和刚度的措施

轴作业题

013第 17 章 轴承(11月14日发布)

第一节 轴承的功用-类型和特点

第二节 滑动轴承的类型

第三节 滑动轴承的结构

第四节 滑动轴承的轴瓦结构

第五节 滑动轴承的工作能力计算

第六节 滚动轴承的结构-类型和特点

第七节 滚动轴承的性能指标及代号

第八节 滚动轴承的类型选择

第九节 滚动轴承的工作情况分析

第十节 滚动轴承的额定载荷与寿命

第十一节 滚动轴承的寿命计算

第十二节 轴向载荷及静强度计算

第十三节 滚动轴承组合支承结构

第十四节 轴系装配调整和轴承固定

第十五节 滚动轴承的配合与装拆

第十六节 滚动轴承的预紧及润滑密封

轴承作业题

014第 18 章 联轴器与离合器(11月21日发布)

第一节 联轴器性能要求及刚性联轴器

第二节 挠性联轴器

第三节 离合器性能要求与类型

015第 15 章 螺纹连接(11月21日发布)

第一节 概述和基础知识01螺纹的形成及其类型

第二节基础知识02螺纹的几何和应用特点

第二节 基础知识03螺纹的主要参数

第二节 基础知识04螺纹连接的类型

第三节 螺纹连接的预紧和防松

第四节 螺纹连接的强度计算01螺栓的失效形式及计算准则

第四节 单个螺栓连接的强度计算01

第四节 单个螺栓连接的强度计算02

第四节 单个螺栓连接的强度计算03

第五节 螺栓组连接的结构设计

第五节 螺栓组连接的受力分析

第五节 提高螺栓连接强度的措施

螺纹连接作业题

预备知识

1、机械制图

2、理论力学

3、材料力学

4、材料工艺基础学

5、互换性与测量技术

证书要求

本课程采用百分制计分,平时单元作业40%,题型基本来自教材《机械设计基础》课后作业,需要完成作业提交和完成规定的互评数量;随堂布置的课程讨论的表现10%;课程结束考试50%。60分及以上为合格,85分及以上为优秀。



参考资料

[1] 陈晓南,杨培林,等.机械设计基础.北京:科学出版社,2010.(理论课使用教材)

   [2] 张策.机械原理与机械设计.北京:机械工业出版社,2004.

   [3] 赵卫军.机械原理.西安:西安交通大学出版社,2003.

   [4] 濮良贵,纪名刚.机械设计.北京:高等教育出版社,2001.

   [5] 孙桓.机械原理教学指南.北京:高等教育出版社,1998.

   [6] 汝元功,唐照民.机械设计手册.北京:高等教育出版社,1995.

   [7] Norton, Robert L. Boston, Design of machinery an introduction to the synthesis and analysis of mechanisms and machines, McGraw-Hill, c2001.

   [8] 莫特. 机械设计(4版)(英文版).电子工业出版社,2007.

常见问题

1、该课程是《机械原理》和《机械设计》的综合吗?

答:该课程为了适应课程改革的需要,把大面积本科生机械专业基础课中的《机械原理》和《机械设计》有机融合在一起,而并不是简单地把两门课程综合。课程教学内容的详细情况请见上面列出的课程大纲。

2、只参加期末考试或者只参加平时作业能取得合格证书吗?

答:该课程的记分方式:本课程采用百分制计分,平时单元作业40%,题型基本来自教材《机械设计基础》课后作业,需要完成作业提交和完成规定的互评数量;随堂布置的课程讨论的表现10%;课程结束考试50%。60分及以上为合格,85分及以上为优秀。

3、该课程有没有实验课?

答:该课程在西安交通大学机械工程学院是有专门的课程实验,有8个课程实验。以往的实验内容为:   

    实验1机械原理实验室现场教学(2         实验2:缝纫机机构分析2

实验3:齿轮范成2                       实验4机构搭建2

实验5机械设计实验室现场教学(2         实验6:带传动分析2

实验7:转子动平衡2                     实验8轴系结构分析2

    《机械设计基础》这门课程的动手实践能力培养与训练非常重要,建议网络学习的同学对实验环节有意识地创造条件进行完善。对于西安地区的学生,可以与西安交大机械基础实验教学中心(西2-西102,电话:82667984)沟通,并联系安排实验课程的学习。